DE102011054194B4 - Solar collector with a multitude of channel-shaped profiles - Google Patents
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Abstract
Solarkollektor mit einem Gehäuse (2), mit einer Vielzahl von innerhalb des Gehäuses (2) verlaufenden Leitungen (3) zur Aufnahme eines Wärmeträgermediums, und mit einem von außen sichtbaren und innerhalb des Gehäuses (2) mit den Leitungen (3) in Verbindung stehenden Absorberblech (4), wobei das Absorberblech (4) eine Vielzahl von rinnenförmigen Profilierungen (5) aufweist, die in einer Draufsicht auf das Absorberblech (4) vorzugsweise im Bereich der Leitungen (3) verlaufen und die durch ihre Flexibilität in einer senkrecht zu den Leitungen (3) verlaufenden Richtung eine temperaturbedingte Flächenkontraktion bzw. eine temperaturbedingte Flächenausdehnung des Absorberblechs (4) bei gleichbleibendem gegenseitigen Abstand der Leitungen (3) erlauben, wobei zumindest der Großteil der Profilierungen (5) zwei beidseitig einer Leitung (3) verlaufende Einbuchtungen (6) und einen dazwischenliegenden rinnenförmigen Verbindungsbereich (7) umfasst, wobei das Absorberblech (4) über die Verbindungsbereiche (7) mit den jeweils zwischen zwei benachbarten Einbuchtungen (6) verlaufenden Leitungen (3) verbunden ist, und wobei der sich zwischen den Profilierungen (5) erstreckende Teil (8) des Absorberblechs (4) eben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen dem eben ausgebildeten Teil (8) des Absorberblechs (4) und den Einbuchtungen (6) bzw. die Übergänge zwischen den Einbuchtungen (6) und den Verbindungsbereichen (7) abgerundet sind, und dass die Leitungen (3) in den Verbindungsbereichen (7) mit dem Absorberblech (4) verschweißt sind.Solar collector with a housing (2), with a plurality of within the housing (2) extending lines (3) for receiving a heat transfer medium, and with an externally visible and within the housing (2) with the lines (3) in communication Absorberblech (4), wherein the absorber plate (4) has a plurality of channel-shaped profiles (5) which extend in a plan view of the absorber plate (4) preferably in the region of the lines (3) and by their flexibility in a perpendicular to the Lines (3) extending direction allow a temperature-induced surface contraction or a temperature-induced surface expansion of the absorber plate (4) with constant mutual distance of the lines (3), wherein at least the majority of profilings (5) two on both sides of a line (3) extending indentations (6 ) and an intermediate channel-shaped connecting region (7), wherein the absorber plate (4) over the Ve Rbindungsbereiche (7) with the respectively between two adjacent indentations (6) extending lines (3) is connected, and wherein between the profilings (5) extending part (8) of the absorber plate (4) is flat, characterized in that the transitions between the just formed part (8) of the absorber plate (4) and the indentations (6) or the transitions between the indentations (6) and the connecting regions (7) are rounded, and that the lines (3) in the connecting regions (7) are welded to the absorber plate (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Solarkollektor mit einem Gehäuse, mit einer Vielzahl von innerhalb des Gehäuses verlaufenden Leitungen zur Aufnahme eines Wärmeträgermediums, und mit einem von außen sichtbaren und innerhalb des Gehäuses mit den Leitungen in Verbindung stehenden Absorberblech.The present invention relates to a solar collector with a housing, with a plurality of extending within the housing lines for receiving a heat transfer medium, and with an externally visible and within the housing with the lines related absorber plate.
Gattungsgemäße Solarkollektoren dienen der Nutzung von Sonnenenergie bei der Erwärmung von Brauch- bzw. Heizungswasser. In der Regel kommen Leitungen in Form von Kupferrohren zum Einsatz, die mit einem Absorberblech verschweißt werden, das ebenfalls aus Kupfer besteht. Alternativ ist auch bereits vorgeschlagen worden, ein Absorberblech auch Aluminium einzusetzen, wobei die Verbindung zwischen Absorberblech und Kupferleitungen mittels zusätzlicher Trägerstrukturen realisiert werden muss, da ein Verschweißen beider Werkstoffe mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.Generic solar collectors serve the use of solar energy in the heating of domestic water or heating water. As a rule, pipes in the form of copper pipes are used, which are welded to an absorber sheet, which is also made of copper. Alternatively, it has also been proposed to use an absorber sheet and aluminum, the connection between absorber plate and copper lines must be realized by means of additional support structures, since a welding of both materials is associated with considerable difficulties.
Eine entsprechende Lösung beschreibt beispielsweise die
Weiteren Stand der Technik bildet die
Zudem wird in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Solarkollektor vorzuschlagen, der die genannten Nachteile nicht aufweist.Object of the present invention is to propose a solar collector, which does not have the disadvantages mentioned.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Solarkollektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The object is achieved by a solar collector with the features of patent claim 1.
Zunächst ist vorgesehen, dass das Absorberblech eine Vielzahl von rinnenförmigen Profilierungen aufweist, die in einer Draufsicht auf das Absorberblech vorzugsweise im Bereich der Leitungen verlaufen und die durch ihre Flexibilität in einer senkrecht zu den Leitungen verlaufenden Richtung eine temperaturbedingte Flächenkontraktion bzw. eine temperaturbedingte Flächenausdehnung des Absorberblechs bei gleichbleibendem gegenseitigen Abstand der Leitungen erlauben. Die Profilierungen, die in einem Querschnitt rinnenförmig ausgebildet sind, wirken somit gewissermaßen als Dämpferbzw. Pufferelement, das im Fall einer Flächenkontraktion (d. h. bei einer Temperaturerniedrigung, z. B. nachts) auseinandergezogen und im Fall einer Flächenausdehnung (d. h. bei einer Temperaturerhöhung) zusammengedrückt werden kann. Temperaturbedingte Ausdehnungen bzw. Kontraktionen des Absorberblechs werden somit von den Profilierungen aufgefangen und bewirken damit ausschließlich eine Querschnittsänderung der Profilierungen. Die zwischen den Profilierungen verlaufenden Abschnitte des Absorberblechs behalten hingegen ihre vorzugsweise ebene Geometrie, so dass sowohl das Absorberblech als auch der Verbindungsbereich zwischen den Leitungen und dem Absorberblech während einer Änderung der Umgebungstemperatur nur einer geringen oder überhaupt keiner mechanischen Belastung ausgesetzt sind.First, it is provided that the absorber plate has a plurality of groove-shaped profiles, which extend in a plan view of the absorber plate preferably in the region of the lines and by their flexibility in a direction perpendicular to the lines direction a temperature-induced surface contraction or a temperature-induced surface area of the absorber plate allow at constant mutual distance of the lines. The profilings, which are channel-shaped in a cross section, thus effectively acting as Dämpferbzw. Buffering element that can be pulled apart in the case of a surface contraction (i.e., at a temperature decrease, eg, at night) and compressed in the case of a surface expansion (i.e., at a temperature elevation). Temperature-related expansions or contractions of the absorber plate are thus absorbed by the profilings and thus cause only a change in cross section of the profilings. The extending between the profiles sections of the absorber plate, however, retain their preferably planar geometry, so that both the absorber plate and the connection region between the lines and the absorber plate are exposed to little or no mechanical stress during a change in ambient temperature.
Besondere Vorteile bringt es mit sich, wenn sowohl die Leitungen als auch das Absorberblech zumindest hauptsächlich aus (aus wärmeleittechnischer Sicht hervorragend geeignetem) Aluminium gefertigt sind, da sich hier der erfindungsgemäße Vorteil der Profilierungen besonders stark bemerkbar macht. So besitzt Aluminium im Gegensatz zu Kupfer einen besonders hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Werden die Leitungen und das Absorberblech nun stoffschlüssig verbunden, so würde eine ungedämpfte Flächenausdehnung bzw. Flächenkontraktion des Absorberblechs zu besonders starken Verwerfungen des Absorberblechs führen. Die Verwerfungen bzw. die hiervon erzeugten Kräfte würden schließlich den Verbindungsbereich zwischen dem Absorberblech und den Leitungen belasten, so dass es früher oder später zu einer irreparablen Beschädigung der entsprechenden Verbindung und damit zu einem schlechteren Wirkungsgrad des Solarkollektors kommen würde. Im Gegensatz bewirkt eine Ausdehnung des Absorberblechs in zu den Profilierungen senkrecht verlaufender Richtung lediglich eine Querschnittsänderung der Profilierungen, wobei die die Einbuchtungen begrenzenden Abschnitte des Absorberblechs in der Ausdehnungsrichtung entweder gestaucht oder aber auseinandergezogen werden.Particular advantages bring it when both the lines and the absorber sheet are made at least mainly from (thermally conductive point of view, excellent) aluminum, since here makes the inventive advantage of the profilings particularly noticeable. Thus, in contrast to copper, aluminum has a particularly high thermal expansion coefficient. If the lines and the absorber plate are now firmly bonded, an undamped surface area or area contraction of the absorber plate would lead to particularly severe warping of the absorber plate. The distortions or the forces generated by this would eventually burden the connection area between the absorber plate and the lines, so that sooner or later irreparable damage to the corresponding connection would occur, resulting in a poorer efficiency of the solar collector. In contrast, a Expansion of the absorber plate in the direction perpendicular to the profiling direction only a change in cross section of the profilings, wherein the indentations bounding portions of the absorber plate in the expansion direction either compressed or pulled apart.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn die Profilierungen zumindest über den Großteil ihrer Längserstreckung parallel zu den Leitungen verlaufen. Grund hierfür ist die Tatsache, dass eine Ausdehnungskompensation, wie sie durch die Profilierungen bewirkt wird, in Längsrichtung der Leitungen, insbesondere bei Solarkollektoren, deren Leitungen dasselbe Material (z. B. Aluminium) aufweisen wie das Absorberblech, nicht notwendig sind, da sich die Leitungen gemeinsam mit dem Absorberblech ausdehnen. Im Gegensatz führt eine nicht zu verhindernde temperaturbedingte Ausdehnung (bzw. Kontraktion) des Absorberblechs in einer Richtung senkrecht zu den Leitungen zu Wölbungen (bzw. internen Spannungen), so dass insbesondere eine Ausdehnungskompensation senkrecht zur Längserstreckung der Leitungen gewünscht ist. Eine derartige Kompensation ist besonders gut möglich, wenn sich die rinnenförmigen Profilierungen parallel zu den Leitungen erstrecken, da deren Geometrie besonders leicht in Querrichtung der Rinnenform (d. h. senkrecht zu deren Längsausstreckung) und damit in Richtung der auftretenden Kräfte veränderbar ist.It is also extremely advantageous if the profilings run parallel to the lines over at least the majority of their longitudinal extent. The reason for this is the fact that expansion compensation, as effected by the profilings, in the longitudinal direction of the lines, in particular in solar collectors whose lines have the same material (eg aluminum) as the absorber plate, are not necessary because the Expand lines together with absorber plate. In contrast, an unavoidable temperature-induced expansion (or contraction) of the absorber plate in a direction perpendicular to the lines to buckles (or internal stresses), so that in particular an expansion compensation is desired perpendicular to the longitudinal extent of the lines. Such a compensation is particularly well possible if the channel-shaped profiles extend parallel to the lines, since their geometry is particularly easy to change in the transverse direction of the channel shape (i.e., perpendicular to their longitudinal extension) and thus in the direction of the forces occurring.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Leitungen auf der dem Innenraum des Gehäuses zugewandten Seite des Absorberblechs angeordnet sind, so dass sie von außen nicht sichtbar sind. Die Profilierungen bedecken die Leitungen in diesem Fall, d. h. das Absorberblech ist vorzugsweise zwischen den Leitungen und einer das Absorberblech abdeckenden und den Solarkollektor nach außen hin abschließenden Glasabdeckung. Das im späteren Einsatz der Sonne zugewandte Absorberblech weist in diesem Fall eine besonders große Oberfläche auf. Zum einen wird nämlich die Außenfläche nicht von den Leitungen überdeckt. Zum anderen bilden die Abschnitte des Absorberblechs im Bereich der Profilierungen eine zusätzliche Oberfläche, die bei einem vollständig eben verlaufenden Absorberblech nicht vorhanden wäre. Der Solarkollektor weist somit vorzugsweise eine nach außen gerichtete Absorberfläche mit einer ebenen Oberfläche auf, die jedoch im Bereich der Leitungen von entsprechenden rinnenförmigen Profilierungen durchzogen ist. In einem seitlichen Querschnitt können sich also ebene Flächenabschnitte mit U- oder V-förmigen Profilierungen abwechseln, die in einer Draufsicht parallel zueinander versetzt und von außen sichtbar sind. Generell sollten die Profilierungen nur so stark ausgeprägt sein, dass es zu keiner gegenseitigen Berührung der Oberfläche des Absorberblechs im Bereich der Profilierungen kommen kann. Auch sind scharfkantige Umlenkungen des Absorberblechs zu vermeiden, so dass die Umlenkungen vorrangig durch weiche Übergänge bzw. möglichst kantenlose Umbiegungen bzw. Umformungen gekennzeichnet sein sollten.Furthermore, it is advantageous if the lines are arranged on the side of the absorber plate facing the interior of the housing, so that they are not visible from the outside. The profiles cover the lines in this case, d. H. the absorber plate is preferably between the lines and a glass cover covering the absorber plate and the solar collector to the outside. The absorber sheet facing the sun in later use has in this case a particularly large surface area. For one thing, the outer surface is not covered by the lines. On the other hand, the sections of the absorber plate in the area of the profilings form an additional surface which would not be present in the case of a completely level absorber plate. The solar collector thus preferably has an outwardly directed absorber surface with a flat surface, which, however, is traversed in the region of the lines by corresponding groove-shaped profilings. In a lateral cross-section, planar surface sections may therefore alternate with U-shaped or V-shaped profilings which are offset in a plan view parallel to one another and are visible from the outside. In general, the profilings should only be so pronounced that no mutual contact of the surface of the absorber sheet in the area of the profilings can occur. Also, sharp-edged deflections of the absorber plate are to be avoided, so that the deflections should be characterized primarily by soft transitions or as far as possible edgeless bends or transformations.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn zumindest der Großteil der Profilierungen zwei beidseitig einer Leitung verlaufende Einbuchtungen und einen dazwischenliegenden rinnenförmigen Verbindungsbereich, insbesondere mit einer dem Innenraum des Gehäuses zugewandten konkaven Innenfläche, umfasst, wobei das Absorberblech über die Verbindungsbereiche mit den jeweils zwischen zwei benachbarten Einbuchtungen verlaufenden Leitungen verbunden ist. Die Leitungen erhalten in diesem Fall eine Führung in Querrichtung. Zudem wird durch die beiderseitige Anordnung der Profilierungen eine besonders wirksame Kompensation von temperaturbedingten Ausdehnungen des Absorberblechs ermöglicht. Die Profilierungen sind zudem vorzugsweise so lang wie die Leitungen, wobei das Absorberblech sich bis in den Bereich der die einzelnen Leitungen fluidmäßig verbindenden Zwischenleitungen erstrecken kann oder aber nur den Bereich der Leitungen bedecken kann, der sich an die genannten Zwischenleitungen anschließt.In addition, it is advantageous if at least the majority of the profilings comprises two indentations extending on both sides of a line and a groove-shaped connecting region therebetween, in particular with a concave inner surface facing the interior of the housing, wherein the absorber plate extends over the connecting regions with the respectively between two adjacent indentations Lines connected. The lines get in this case a guide in the transverse direction. In addition, a particularly effective compensation of temperature-induced expansion of the absorber plate is made possible by the mutual arrangement of the profilings. The profiles are also preferably as long as the lines, wherein the absorber plate can extend into the region of the individual lines fluidly connecting the intermediate lines or can cover only the region of the lines, which adjoins said intermediate lines.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest der Großteil der Verbindungsbereiche jeweils beidseitig in eine Einbuchtung übergeht. Zwischen zwei beidseitig einer Leitung verlaufenden Einbuchtungen und dem dazwischen verlaufenden, vorzugsweise ebenfalls rinnenförmig ausgebildeten Verbindungsbereich ist somit keinerlei Zwischenbereich angeordnet, so dass der Abstand der jeweils benachbarten und eine Leitung umgebenden Einbuchtungen möglichst gering gehalten werden kann. Die Einbuchtungen liegen somit jeweils an den Leitungen an, bieten damit einen vergrößerten Wärmeübergangsbereich zwischen dem Absorberbleich und dem in den Leitungen zirkulierenden Wärmeträgermedium und gleichzeitig eine bessere Führung der Leitungen durch das in der Regel nur wenige Zehntelmillimeter starke Absorberblech.Furthermore, it is provided according to the invention that at least the majority of the connecting regions in each case merges into a recess on both sides. Between two on both sides of a line extending indentations and the intervening, preferably also groove-shaped connecting region thus no intermediate region is arranged so that the distance between the adjacent and a line surrounding indentations can be kept as low as possible. The indentations are thus in each case on the lines, thus offering an increased heat transfer area between the absorber bleach and circulating in the lines heat transfer medium and at the same time a better management of the lines through the usually only a few tenths of a millimeter thick absorber sheet.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn jeweils zwei Einbuchtungen und ein dazwischen verlaufender Verbindungsbereich einen im Wesentlichen W-förmigen Querschnitt aufweisen. Das Absorberblech geht in diesem Fall in einem Querschnitt von einem ebenen Abschnitt in die erste Einbuchtung, von dort in den vorzugsweise ebenfalls rinnenförmigen Verbindungsbereich und anschließend in die zweite Einbuchtung über. Hierbei weisen die beiden Einbuchtungen vorzugsweise jeweils eine in Richtung des Innenraums des Gehäuses weisende konkave Innenfläche und der dazwischenliegende Verbindungsbereich eine nach außen weisende konvexe Außenfläche auf. Die beiden Einbuchtungen stellen somit die beiden unteren Spitzen der W-Form dar, während der Verbindungsbereich der mittleren, nach oben weisenden Spitze der W-Form entspricht. Die Einbuchtungen bzw. der Verbindungsbereich müssen dabei selbstverständlich nicht spitz ausgeführt sein. Bevorzugt sind vielmehr abgerundete Übergänge.It is likewise advantageous if in each case two indentations and a connecting region extending therebetween have a substantially W-shaped cross section. The absorber sheet is in this case in a cross section of a flat portion in the first indentation, from there into the preferably also groove-shaped connection region and then in the second indentation over. In this case, the two recesses preferably each have a concave inner surface pointing in the direction of the interior of the housing and the intermediate connecting region has an outwardly facing convex outer surface. The two indentations thus represent the two lower peaks of the W-shape, while the Connecting portion of the middle, upwardly facing tip of the W-shape corresponds. Of course, the indentations or the connection area need not be pointed. Rather, preferred are rounded transitions.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass die Leitungen in den Verbindungsbereichen mit dem Absorberblech verschweißt, vorzugsweise ultraschallverschweißt, sind. Hierdurch entsteht ein Formschluss, der eine zuverlässige Verbindung und gleichzeitig einen hervorragenden Wärmeübergang vom Absorberblech über die Leitungen auf das Wärmeträgermedium sicherstellen. Durch die erfindungsgemäßen Profilierungen wird schließlich sichergestellt, dass die Schweißnaht nahezu frei von mechanischen Wechselbelastungen ist. Da nämlich Flächenausdehnungen bzw. -kompensationen durch die Einbuchtungen abgefangen werden, werden temperaturbedingte Kräfte und Spannungen nicht an die Schweißnaht weitergeleitet. Vielmehr kann eine Querschnittsänderung der Profilierungen beobachtet werden, so dass Längenunterschiede gepuffert werden, ohne dass der Verbindungsbereich zwischen den Leitungen und dem Absorberblech betroffen wäre.Furthermore, the invention provides that the lines are welded in the connecting regions with the absorber sheet, preferably ultrasonically welded. This creates a positive connection, which ensures a reliable connection and at the same time an excellent heat transfer from the absorber plate on the lines to the heat transfer medium. The profilings according to the invention finally ensure that the weld seam is virtually free of mechanical alternating loads. Since surface expansions or compensations are intercepted by the recesses, temperature-induced forces and stresses are not forwarded to the weld seam. Rather, a change in cross section of the profilings can be observed, so that differences in length are buffered without the connection area between the lines and the absorber sheet being affected.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn die Verbindungsbereiche und/oder die Leitungen jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Einbuchtungen verlaufen. Auftretende Kräfte werden somit symmetrisch abgefedert, so dass es zu keinen einseitigen Belastungen des Verbindungsbereichs bzw. der jeweiligen Rohre kommen kann. Im Querschnitt weisen die Profilierungen somit eine spiegelsymmetrische Geometrie auf, wobei die Einbuchtungen und der Verbindungsbereich eine wellenförmige Kontur bilden können. Mit anderen Worten kann das Absorberblech also im Bereich der Profilierungen zuerst in Richtung der Absorberblechrückseite (d. h. in die Richtung der Seite, die nach der Montage von außen nicht sichtbar ist) gebogen sein, um die erste Einbuchtung zu bilden. Ausgehend hiervon erfolgt eine zweite Biegung in Richtung der Vorderseite des Absorberblechs, resultierend in einem Übergang von der ersten Einbuchtung in den Verbindungsbereich. Dieser entsteht wiederum durch eine Biegung in Richtung der Rückseite. Im Anschluss an den Verbindungsbereich erfolgt eine Biegung in Richtung der Vorderseite, resultierend in der zweiten Einbuchtung und abschließend eine Biegung in Richtung Rückseite, so dass die zweite Einbuchtung wieder in den ebenen Teil des Absorberblechs übergeht.It is also extremely advantageous if the connection regions and / or the lines in each case run centrally between two adjacent indentations. Occurring forces are thus compensated symmetrically, so that there can be no one-sided loads on the connection area or the respective tubes. In cross-section, the profilings thus have a mirror-symmetrical geometry, wherein the indentations and the connecting region can form a wave-shaped contour. In other words, in the region of the profilings, the absorber sheet can first be bent in the direction of the absorber sheet rear side (that is to say in the direction of the side which is not visible from outside after assembly) in order to form the first indentation. Proceeding from this, a second bend takes place in the direction of the front side of the absorber plate, resulting in a transition from the first indentation into the connecting region. This in turn is caused by a bend in the direction of the back. Following the connection region, a bend takes place in the direction of the front side, resulting in the second indentation and, finally, a bending in the direction of the rear side, so that the second indentation again merges into the planar part of the absorber plate.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der sich zwischen den Profilierungen erstreckende Teil des Absorberblechs in einem jeweils stumpfen Winkel in die Einbuchtungen übergeht und/oder wenn die Einbuchtungen in einem stumpfen Winkel in den jeweils benachbarten Verbindungsbereich übergehen. Scharfkantige Übergänge, die stets anfällig für mechanische Belastungen sind, werden auf diese Weise vermieden, die Belastbarkeit des Solarkollektors auch bei starken Temperaturschwankungen weiter verbessert.It is also advantageous if the portion of the absorber sheet extending between the profilings transitions into the indentations at a respective obtuse angle and / or if the indentations merge into the respectively adjacent joint area at an obtuse angle. Sharp-edged transitions, which are always susceptible to mechanical stress, are avoided in this way, and the load capacity of the solar collector is further improved, even in the event of severe temperature fluctuations.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitungen rohrförmig ausgebildet sind und der Verbindungsbereich in einem Querschnitt einem Kreisbogen entspricht. Das Absorberblech kann in diesem Fall im Bereich der Verbindungsbereiche flächig auf den Außenflächen der Leitungen aufliegen. Der Verbindungsbereich wird hierdurch vergrößert, der Wärmeübergang verbessert. Der Radius des Kreisbogens kann dabei größer sein als der Außenradius des Leitungsrohres. Denkbar ist jedoch auch ein identischer Radius oder ein etwas geringerer Radius, so dass das Absorberblech zusätzlich zu einer eventuell vorhandenen Schweißverbindung über die jeweiligen Leitungen geklipst werden kann. Im Übrigen ist es jedoch vollkommen ausreichend, wenn die Einbuchtungen in einem Querschnitt nur so tief ausgebildet sind, dass der Abstand zwischen dem ebenen Teil des Absorberblechs, der zwischen den Profilierungen verläuft und den jeweiligen Tiefpunkten der Einbuchtungen geringer ist als der Durchmesser der Leitungen. Bevorzugt ist dieser Abstand geringer als die Hälfte oder sogar geringer als ein Drittel des Außendurchmessers der Leitungen.It is particularly advantageous if the lines are tubular and the connection area in a cross section corresponds to a circular arc. In this case, the absorber plate can lie flat on the outer surfaces of the lines in the area of the connection areas. The connection area is thereby increased, the heat transfer improved. The radius of the circular arc can be greater than the outer radius of the conduit. It is also conceivable, however, an identical radius or a slightly smaller radius, so that the absorber plate can be clipped in addition to a possibly existing weld on the respective lines. Incidentally, it is perfectly sufficient if the indentations in a cross section are formed only so deep that the distance between the flat part of the absorber plate, which runs between the profilings and the respective low points of the recesses is less than the diameter of the lines. Preferably, this distance is less than half or even less than one third of the outer diameter of the lines.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn der Quotient aus der Länge des Kreisbogens und dem Umfang der rohrförmigen Leitung zwischen 0,1 und 0,4, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3, liegt. Der Verbindungsbereich zwischen Absorberblech und den jeweiligen Leitungen ist bei Einhaltung der genannten Bereiche ausreichend groß, um eine sichere (Schweiß-)Verbindung und einen hervorragenden Wärmeübergang zu gewährleisten. Gleichzeitig weisen die Einbuchtungen eine Tiefe auf, die eine Abfederung von temperaturbedingten Flächenausdehnungen bzw. -kontraktionen über einen Temperaturbereich (gemessen auf der Oberfläche des Absorberblechs) von –50°C bis +300°C erlaubt.It is also extremely advantageous if the quotient of the length of the circular arc and the circumference of the tubular conduit is between 0.1 and 0.4, preferably between 0.2 and 0.3. The connection area between the absorber plate and the respective lines is sufficient to maintain a safe (weld) connection and excellent heat transfer, while maintaining the specified ranges. At the same time, the recesses have a depth which allows a cushioning of temperature-induced surface expansions or contractions over a temperature range (measured on the surface of the absorber sheet) of -50 ° C to + 300 ° C.
Von Vorteil ist es ebenso, wenn die Einbuchtungen und die Verbindungsbereiche in einem senkrecht zur Längserstreckung der Leitungen verlaufenden Querschnitt jeweils einen kreisbogenförmigen Abschnitt aufweisen, wobei die kreisbogenförmigen Abschnitte der Verbindungsbereiche einen größeren Radius aufweisen als die kreisbogenförmigen Abschnitte der Einbuchtungen. Generell lassen sich entsprechend kreisförmige Profilierungen einfach (beispielsweise durch Prägen) in das Absorberblech einbringen. Zudem ist eine Verformung der Einbuchtungen zur Abfederung auftretender Kräfte besonders wirksam möglich, ohne dass es zum Einknicken des Absorberblechs kommen kann. Die Breite der Einbuchtungen (d. h. der Abstand der die Einbuchtungen bildenden Abschnitte des Absorberblechs) kann dabei geringer sein als die Breite des Verbindungsbereichs, da die temperaturbedingte Flächenänderung des Absorberblechs nur wenige Millimeter ausmacht, während die Leitungen vorzugsweise einen Durchmesser aufweisen, dessen Betrag zwischen einem und drei Zentimetern liegt.It is also advantageous if the indentations and the connecting regions in each case have a circular arc-shaped section in a cross section running perpendicular to the longitudinal extension of the lines, wherein the circular arc-shaped sections of the connecting regions have a larger radius than the circular arc-shaped sections of the indentations. In general, according to circular profilings can be easily (for example by embossing) bring into the absorber sheet. In addition, a deformation of the recesses for cushioning occurring forces is particularly effective possible without it may come to buckling of the absorber sheet. The width of the indentations (ie the distance of the indentations forming portions of the absorber sheet) may be less than the width of the connecting region, since the temperature-induced change in area of the absorber sheet makes up only a few millimeters, while the lines preferably have a diameter whose magnitude is between one and three centimeters.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der sich zwischen den Profilierungen erstreckende Teil des Absorberblechs eben ausgebildet ist, wobei die Übergänge zwischen diesem Teil und den Einbuchtungen bzw. die Übergänge zwischen den Einbuchtungen und den Verbindungsbereichen abgerundet sind. Auch dies verhindert effizient scharfkantige Übergangsbereiche, die im Falle entsprechend temperaturbedingter Bewegungen reißen oder brechen könnten.In addition, the invention provides that the extending between the profiling part of the absorber plate is flat, the transitions between this part and the recesses or the transitions between the recesses and the connecting portions are rounded. This also effectively prevents sharp-edged transition areas, which could break or break in the event of corresponding temperature-induced movements.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungsbereiche auf ihren den Leitungen abgewandten Außenseiten jeweils einen Bereich aufweisen, der in einer Ebene mit dem Teil des Absorberblechs verläuft, der sich zwischen den Profilierungen erstreckt. Neben einer möglichst geringen Dicke des Solarkollektors wird hierdurch sichergestellt, dass die von außen sichtbare Absorberblechfläche nahezu eben erscheint.It is particularly advantageous if the connecting regions each have an area on their outer sides facing away from the lines, which extends in a plane with the part of the absorber plate which extends between the profilings. In addition to the smallest possible thickness of the solar collector is thereby ensured that the visible from the outside Absorberblechfläche appears almost flat.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. Show it:
Ferner verfügt der gezeigte Sonnenkollektor über eine bei Bedarf mit Hilfe einer wärmestrahlenreflektierenden Beschichtung versehenen Isolationsschicht
Schließlich kann der Sonnenkollektor auf seiner der Rückwand abgewandten Vorderseite eine Glasabdeckung
Während der Solarkollektor
Um nun insbesondere den Einsatz von Aluminium bei der Fertigung der Leitungen
Die genannten rinnenförmigen Profilierungen
Kommt es nun zu einer temperaturbedingten Ausdehnung bzw. Kontraktion des Absorberblechs
Mögliche Verfahren, die erfindungsgemäßen Profilierungen
So ist es beispielsweise denkbar, das Absorberblech
Alternativ kann die Profilierung
Schließlich wäre es ebenso möglich, dass ein entsprechendes Prägewerkzeug gemeinsam mit der eine Schweißverbindung zwischen dem Absorberblech
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Solarkollektorsolar collector
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Leitungmanagement
- 44
- Absorberblechabsorber plate
- 55
- Profilierungprofiling
- 66
- Einbuchtungindentation
- 77
- Verbindungsbereichconnecting area
- 88th
- Teil des Absorberblechs, der sich zwischen den Verformungen erstrecktPart of the absorber sheet that extends between the deformations
- 99
- Isolationsschichtinsulation layer
- 1010
- Glasabdeckungglass cover
- 1111
- Prägestempeldies
- 1212
- Prägewalzeembossing roller
- 1313
- Gegenwalzebacking roll
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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