DE102011076189A1 - Flachkollektor mit eingeformtem Kanalsystem - Google Patents

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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

Die Erfindung betriff einen Flachkollektor (1, 21) mit einem Grundkörper (2, 12, 22, 32), einem Wärmetauscher-System, durch welches ein Wärmetauscher-Fluid fließt, wobei eine Absorber-Fläche (5, 25) vorgesehen ist, welche die Sonnenenergie absorbiert und an das Wärmetauscher-System weiterleitet, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wärmetauscher-System ein Kanal-System (13, 23, 33) für den Durchfluss des Wärmetauscher-Fluids umfasst, welches in den Grundkörper (12, 22, 32) eingeformt und von der Absorber-Fläche (5, 25) fluiddicht nach außen abgedeckt ist. Durch den erfindungsgemäßen Flachkollektor (21) wird die Effizienz der Übertragung der Wärmeenergie erheblich gesteigert.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Flachkollektor mit einem Grundkörper, einem Wärmetauscher-System, durch welches ein Wärmetauscher-Fluid fließt, wobei eine Absorber-Fläche vorgesehen ist, welche die Sonnenenergie absorbiert und an das Wärmetauscher-System weiterleitet
  • Eine solche Vorrichtung ist etwa bekannt aus dem Online-Katalog der Firma Solamicus, 21217 Seevetal, http://www.solamicus.de/Blueclean-Kollektoren-5/Flachkollektor-CLSH/Flachkollektor-CLSH-2108.html oder aus dem Buch „Energieeinsparmöglichkeiten an Bestandsgebäuden: Ein Praxisbeispiel „von Benjamin Wolf (Diplomica Verlag; Auflage: 1, 1. August 2009).
  • Die Bundesrepublik Deutschland setzt zur Erreichung ihrer ambitionierten Klimaschutzziele auf den Ausbau erneuerbarer Energien. Gerade auf dem Wärmemarkt, der 54% des Endenergiebedarfs in Deutschland darstellt, stellt die solare Wärme eine unbegrenzt verfügbare und damit besonders interessante Energiequelle dar. Seit ca. 40 Jahren werden solarthermische Anlagen entwickelt und eingesetzt. Der Kollektor als zentrale Komponente verursacht heutzutage 25 bis 30% der Kosten eines typischen Solarsystems [1]. Er hat damit einen direkten Einfluss auf die Kundenentscheidung und damit auf die Verbreitung solarthermischer Anlagen.
  • Der konstruktive Aufbau eines Flachkollektors ist noch relativ komplex und erfordert viele Fertigungsschritte. Die meisten Systeme in Europa tendieren laut [2] zum „over-engineering”. Aus diesem Grund überwiegen nach einer aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Sonne Wind & Wärme” in der Kollektorfertigung Montageprozesse, die sich nur schwer automatisieren lassen oder in denen automatisierte Prozesse die Flexibilität der Hersteller zu sehr einschränken [3]. Der Absorber als Kernstück des Kollektors wird in den meisten Konstruktionen aus teuren Kupfer- bzw. Aluminium- oder Edelstahlteilen hergestellt. Die schnell gestiegenen Materialpreise durch die Ressourcenverknappung auf dem Weltmarkt sorgten dafür, dass die Systemkosten in den vergangenen Jahren kaum gesunken sind, obwohl spezifische Kosten auf Grund des großen Marktwachstums in der Niedertemperatur-Solarthermie von durchschnittlich 18% pro Jahr im letzten Jahrzehnt deutlich gesenkt werden konnten. 90% der Gesamtkosten eines Kollektors entfallen heutzutage auf das Material [3]. Außerdem ist die Fertigung der Absorber durch kosten- und energieintensive Prozesse wie das Schweißen gekennzeichnet. Der Einsatz von teuren Hilfsstoffen wie Lötmassen ist heute noch an vielen Fertigungsstraßen Stand der Technik.
  • Angesichts dieser Situation und im Zusammenhang mit einer immer stärker werdenden Konkurrenz aus dem Bereich der regenerativen Wärmeerzeugung (Pellets, Biomasse und Geothermie) haben sich im Bereich der Solarthermie Entwicklungsschwerpunkte gebildet. Sie können nach dem Forschungsstrategie-Bericht der Solarthermie-Technolgieplattform [4] sowie aus aktuellen Projekten in folgende drei Hauptrichtungen eingeleitet werden:
    • – Die Erhöhung der Qualität: die Steigerung der thermischen Güte von Absorbern bei niedrigem Druckabfall in einer von der DBU unterstützten Dissertation [5] oder die Ertragssteigerung durch Antireflex-Verglasung sind einige der Beispiele hierfür.
    • – Die Reduzierung der Kosten durch die Reduzierung oder Ersatz teurer Materialien wie Kupfer, den Einsatz von Polymerkunststoffen mit Überhitzungsschutz [6] sowie durch produktionstechnische Optimierungen.
    • – Die Erweiterung der Kollektorfunktion z. B. durch die Integration in die Gebäudehülle als Dach- oder Fassadenkomponente [6]. Neuartige Konstruktionen erlauben spezielle Anwendungen und höhere Betriebstemperaturen [8].
  • Verglaste Flachkollektoren in Standard Bauweise bestehen grundsätzlich aus 5 Bauteilen. Das Gehäuse bzw. der Rahmen wird in selbstragender Bauweise meistens aus einem Aluminiumstrangpressprofil ausgeführt. Die Rückwand- und Seitendämmung besteht heute fast ausschließlich aus Mineralwolle mit einer steigenden Tendenz zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe wie Holzfaserplatten. Eisenarmes Glas mit einem hohen Transmissionsfaktor von über 90% ist heutzutage Stand der Technik in der Verglasung von Flachkollektoren. Eine strukturierte Oberfläche sorgt bei ca. 60% der marktverfügbaren Flachkollektoren für ein homogenes Erscheinungsbild.
  • Transmissionsfaktoren von über 95% sind heutzutage dank der Antireflexgläser erreichbar (in 2008 ca. 10% Marktanteil) [9]. Doppelverglaste Kollektoren haben ein besseres thermisches Verhalten durch reduzierte Konvektionsverluste. Das Glas wird mit Hilfe eines am Rahmen verschraubten Profils abgedeckt. Dichtungen aus Silikon, Butylband oder auch EPDM schützen gegen Staub, Regenwasser oder ähnliches.
  • Das Kernstück des Flachkollektors ist der Absorber. Flachkollektor-Absorber für Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung werden vorwiegend teildurchströmt. Die Standardbauform ist die Rippe-Rohr-Konstruktion. Die Rippen wurden früher aus einzelnen Blechbändern (Finnen) und heute überwiegend als Vollflächenabsorber mit einem Marktanteil von fast 90% umgesetzt [9]. Die Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten zwischen Absorber und Wärmeträgerfluid ist grundsätzlich mit einer Steigerung der flächenspezifischen Materialkosten verbunden, da die Finnenbreiten reduziert oder die Blechdicke erhöht werden müssen.
  • Meistens wird Kupfer aufgrund seiner hohen thermischen Leitfähigkeit als Absorbermaterial verwendet. Aus Kostengründen kommen immer öfter beschichtete Aluminiumbleche mit lasergeschweißten Kupferröhren zum Einsatz. Die Verbindung der Bleche mit den rückseitigen Röhren erfolgt in einem bei den meisten Herstellern automatisierten Schweißverfahren: Im Punktschweißen stellt die Schweißnaht den Schwachpunkt in der thermischen Leitungskette zwischen Absorber und Fluid dar. Im Ultraschallschweißen sind lokale Beschädigungen der zuvor aufgebrachten Selektivbeschichtung nicht zu vermeiden. Dank des Laserschweißens sind hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten bis 20 m/min und sehr begrenzte Beschädigungszonen erreichbar. Die Investitionskosten liegen allerdings 2 bis 3-mal höher als im Ultraschallverfahren. Früher wurden die Teile auch verlötet. Das teure Silberlot und die Entstehung von kollektorinternen Ablagerungen (Fogging) durch Verdampfung des Bindemittels zählten zu den Hauptnachteilen dieses Prozesses.
  • Aus der Plattenheizkörperproduktion werden auch Edelstahl- und Stahlplatten zusammengeschweißt und in abgedeckten Flachkollektoren in südlichen Ländern eingesetzt. Auch hier haben die Hersteller mit hohen Rohstoffpreisen und Verkalkungsproblemen beim Kunden zu kämpfen. Das Rollbond-Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Absorbern bietet die Möglichkeit, beliebige Strömungskanäle zu erzeugen und damit eine bessere Wärmeübertragung zu erzielen. Dieser Prozess lässt sich allerdings nicht mit den Endlosbandverfahren zur selektiven Beschichtung kombinieren. Nachträgliche Tauch- und Lackierverfahren zur Beschichtung der Absorber erreichen eine sehr geringe Selektivität und bleiben bei einem thermischen Emissionsfaktor von 40 bis 60% [1].
  • Selektiv beschichtete Absorber haben die Eigenschaft, die Einstrahlung im spektralen Bereich der Sonne zwischen 0,3 und 3 μm besser zu absorbieren und die thermische Abstrahlung im langwelligen Bereich niedrig zu halten. Beschichtungen wie Sunselect, Eta plus oder Tinox haben sich seit Jahren auf dem Markt durchgesetzt.
  • Die spezifischen Kosten marktüblicher Kollektoren bis 2,5 m2 Aperturfläche liegen zwischen 300 und 400 Euro. Kostengünstige aber auch weniger effiziente Kollektoren mit Schwarzchrombeschichtung kosten bis unterhalb 250 €/m2 [1].
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, einen Solarkollektor für solarthermische Anlagen vorzustellen, der die Effizienz der Übertragung der Wärmeenergie weiter steigert.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung auf überraschend einfache und dennoch wirkungsvolle Weise dadurch, dass das Wärmetauscher-System ein Kanal-System für den Durchfluss des Wärmetauscher-Fluids umfasst, welches in den Grundkörper eingeformt und von der Absorber-Fläche fluiddicht nach außen abgedeckt ist.
  • Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen der absorbierende Fläche und dem fluid-führenden System drastisch erhöht und somit die Effizienz der Wärmeübertragung in erheblichem Maße gesteigert.
  • Zudem fallen bei einem erfindungsgemäßen Kollektor die Schweiß- bzw. Lötstellen zwischen der absorbierenden Fläche und den fluid-führenden Rohren ersatzlos weg, da es keine Rohre gibt. Der Wegfall der Rohre führt zudem zu einem kompakteren, flacheren Aufbau.
  • Zusätzlich ist der erfindungsgemäße Kollektor auch für die automatisierte Massenproduktion geeignet.
  • Wegen der im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Zahl von Bauteilen ist der erfindungsgemäße Kollektor auch einfacher zu montieren.
  • Bevorzugte Ausführungsformen
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachkollektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine einteilige Grundplatte umfasst, in welche das Kanal-System eingeformt, vorzugsweise eingefräst ist. Eine einteilige Ausführung vereinfacht die Herstellung.
  • Alternativ hierzu ist eine Ausführungsform, bei welcher der Grundkörper mehrteilig aufgebaut ist und eine Grundplatte sowie mindestens eine auf die Grundplatte auflegbare Zwischenplatte umfasst, in welche zumindest teilweise das Kanal-System eingeformt, vorzugsweise eingefräst ist. Bei einer mehrteiligen Ausführung kann das System besser an die Bedürfnisse des Standortes oder des Benutzers angepasst werden.
  • Eine Weitbildung dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte und die Zwischenplatte aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgebaut sind. Dadurch können Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnung reduziert werden.
  • Bei einer weiteren Weiterbildung ist als Zwischenplatte zwischen Grundplatte und Absorberfläche eine Platte aus Moosgummi angeordnet. Moosgummi ist als Material besonders gut geeignet, da es fluiddicht und sehr elastisch ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachkollektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle des Kanal-Systems zumindest am Kanalboden mit Moosgummi ausgelegt sind. Dadurch werden nicht nur Spannungen durch Wärmeausdehnung reduziert, sondern auch die Gefahr eines Schadens bei Einfrieren der Anlage in besonders kalten Wintern drastisch reduziert.
  • Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der die Kanäle des Kanal-Systems schlangen- oder mäanderförmig verlaufen. Durch eine solche Anordnung der Kanäle wirken die Stege zwischen den Kanälen als Stütze für die Absorberfläche und/oder Abdeckplatte, wodurch sich die Flächenbelastung reduziert.
  • Alternativ hierzu ist eine Ausführungsform, bei welcher die Kanäle des Kanal-Systems linear und vorzugsweise parallel zueinander verlaufen.
  • Wiederum alternativ ist eine Ausführungsform bei der das Kanal-System durch mindestens eine napfförmige Ausnehmung gebildet wird, in welcher eine Vielzahl von Stützstellen oder Stützstegen verteilt angeordnet sind, die sich vom Kanalboden bis zur Kanalabdeckung erstrecken.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachkollektors verlaufen auf den Mittellinien der Kanäle des Kanal-Systems Stabilisierungsstege, die sich vom Kanalboden bis zur Kanalabdeckung erstrecken. Diese Ausführungsform weist eine besonders geringe Flächenbelastung der Abdeckplatte und/oder Absorberfläche auf.
  • Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen eine Abdeckplatte aus einem transparenten Material, wie etwa Glas, vorgesehen ist, welche für das Sonnenlicht durchlässig ist und die Sonnenenergie in das Wärmetauschersystem eindringen bzw. auf die Absorberfläche fallen lässt. Die Abdeckplatte schützt die Absorberfläche vor schädlichen Umwelteinflüssen und reduziert die Wärmeabstrahlung nach außen.
  • Als Weiterbildung ist eine Ausführungsform denkbar, bei der die Abdeckplatte aus einer Doppelverglasung aufgebaut ist. Dadurch würde sich die Wärmeabstrahlung weiter reduzieren.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachkollektors ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckplatte auf ihrer dem Kanal-System zugewandten Innenseite eine Beschichtung, vorzugsweise eine hochselektive Beschichtung, wie etwa Tinox, aufweist, welche als Absorber-Fläche wirkt. Die Beschichtung erhöht die Effizienz der Absorption der Wärmeenergie der Sonne.
  • Vorteilhaft ist ebenfalls eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachkollektors, bei welcher der Grundkörper aus hochverdichtetem Polyuretanschaum, vorzugsweise aus Recycling-Material, aufgebaut ist. Ein solches Material weist eine hohe Wärmedämmung auf, ist preiswert und als Recycling-Material auch umweltfreundlich.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Es zeigen:
  • 1 Eine schematische Darstellung eines Kollektors nach dem Stand der Technik;
  • 2 Eine schematische, dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Grundkörpers;
  • 3 Eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kollektors;
  • 4 Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Grundkörpers mit Mittelsteg.
  • 1 zeigt die Eine schematische Darstellung eines Kollektors 1 nach dem Stand der Technik. Durch eine Glasplatte 4 trifft die Sonnenstrahlung auf den Absorber 5. Beim Auftreffen wird kurzwellige, energiereiche Strahlung in Wärme umgewandelt. Da der Kollektor rundherum wärmegedämmt 2a, 2c ist, kann die bei der Umwandlung freiwerdende Wärme nicht verloren gehen. Wärme, die nicht direkt vom Absorber 5 aufgenommen oder von diesem als Emission wieder abgestrahlt wird, wird durch die Glasplatte 4 reflektiert. Die Wärme ist somit im Kollektor 1 gefangen. Dies ist der Effekt, der oft mit Wärmefalle oder Treibhauseffekt beschrieben wird.
  • Der erhitzte Absorber 5 überträgt die Wärme auf die Wärmeträgerflüssigkeit, die in Kupfer- oder Aluminiumröhren fließt. Diese Röhren 3 sind fest mit dem Absorber 5 verbunden und wirken als Wärmetauschersystem.
  • Der Kollektor 1 weist eine Aluminium-Außenhülle 2b auf.
  • Die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die gesammelte Wärmeenergie zu einem Verbraucher oder einem Wärmespeicher.
  • Man unterscheidet Solaranlagen mit offenem und getrenntem Flüssigkeitskreislauf.
  • Beim offenen Kreislauf wird der Absorber direkt vom Brauchwasser durchströmt, bei den geschlossenen System, die vor allem in Regionen mit großer Frostgefahr verwendet werden, wird die Wärme aus dem Solarkreislauf auf das Brauchwasser übertragen.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Grundkörpers 12, in welchen ein mäanderförmiges Kanalsystem 13 eingefräst ist. Die Mäanderform ist dabei nicht zwingend, auch alternative Verlaufsformen sind denkbar. Der Grundkörper 12 weist auch Bohrungen zur Durchführung der Zu- und Ableitungen 16, 17, sowie der Befestigungsmittel 18 auf. Die Absorberfläche, welche die Wärmeenergie der Sonne absorbiert, wird direkt auf die Grundplatte 12 aufgesetzt. Dadurch ist das wärmeführende Fluid in direktem Kontakt mit der Absorberfläche.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kollektors 21. In den Grundkörper 22 ist ein Kanalsystem 23 eingefräst. Durch die Zu- und Ableitungen 26, 27 fließt das wärmeführende Fluid in das Kanalsystem 23 des Kollektors 21 bzw. wieder hinaus. Das Fluid in dem Kanalsystem 23 befindet sich in direktem Kontakt mit der Absorberfläche 25, etwa einer Kupferfolie mit Tinox Beschichtung. Auch andere Materialien sind denkbar. Die Absorberfläche 25 wird zum Schutz gegen Umwelteinflüsse durch eine Glasplatte oder ähnliche transparente Materialien abgedeckt. Die Glasplatte 24a kann auch als Doppelverglasung ausgeführt sein, um eine Abstrahlung von Wärme nach außen zu reduzieren. In diesem Fall werden die Glasschichten 24a, 24b durch eine transparente isolierende Schicht 24c, z. B. Vakuum, getrennt. Die Kanäle können auch mit Moosgummi 29 ausgelegt sein, um die Isolierung zu erhöhen und Frostschäden zu vermeiden.
  • In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Grundplatte 32 gezeigt. Hier weisen die Kanäle 33 einen Stabilisierungssteg 40 in der Mitte auf. Dieser reduziert die Flächenbelastung der darüberliegenden Absorberplatte. Auch bei dieser Ausführungsform sind Bohrungen für die Zu-
  • Quellangaben:
    • [1] V. Wesselak; T. Schabbach: Regenerative Energietechnik, Springer Verlag 2009
    • [2] Alexander Eichwalder, Direktor Vertrieb & Marketing bei GREENoneTEC, Zitat in [3].
    • [3] Sonne Wind & Wärme – Das Branchenmagazin für regenerative Energien, Schwerpunkt Solarthermie-Photovoltaik, Ausgabe 1/2011
    • [4] Gerhard Stryi-Hipp, Harald Druck, Volker Wittwer, Wilfried Zorner: Forschungsstrategie Niedertemperatur-Solarthermie 2030. Deutsche Solarthermie-Technologie Plattform (DSTTP), Winter 2010
    • [5] Michael Hermann: Fraktale Hydraulikstrukturen für Solarabsorber und andere Wärmetauscher, Fraunhofer ISE, Freiburg, März 2007
    • [6] R. Hausner, G. M. Wallner, K. Resch: Solarthermische Kunststoffkollektoren mit integriertem. Überhitzungsschutz. AEE-Institut für Nachhaltige Technologien
    • [7] Stephan Behling: Energiefassade, Institut für Baukonstruktion der Universität Stuttgart: http://www.uni-stuttgart.de/ibk2/Zugriff am 21.03.2011
    • [8] W. Weiss, M. Rommel: IEA SHC-Task 33 and SolarPACES-Task IV: Solar Heat for Industrial Processes. Process Heat Collectors. State of the Art within Task. 33/IV. 2008
    • [9] Klaus Oberzig: Solare Wärme, Vom Kollektor zur Hausanlage, bine Infodienst 2008
    • [10] U. Eicker, A. Dalibard: Low energy cooling of buildings with radiative cooling using hybrid PVT collectors, 3rd Passive and low energy cooling for the built environment PALENC 2010
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kollektor (Stand der Technik)
    2
    Grundkörper
    2a
    Isolierung
    2b
    Aluminiumhülle
    2c
    Isolierung
    3
    Wärmetauschersystem/Rohre
    4
    Glasplatte
    5
    Absorber
    12
    Grundkörper
    13
    Wärmetauschersystem/Kanäle
    16
    Bohrung Zuleitung
    17
    Bohrung Ableitung
    18
    Bohrung Befestigung
    21
    Kollektor (erfindungsgemäß)
    22
    Grundkörper
    23
    Wärmetauschersystem/Kanäle
    24a
    Glasplatte 1
    24b
    Isolation/Vakuum
    24c
    Glasplatte 2
    25
    Absorber
    26
    Zuleitung
    27
    Ableitung
    29
    Moosgummi
    32
    Grundkörper
    33
    Wt-System/Kanäle
    36
    Bohrung Zuleitung
    37
    Bohrung Ableitung
    38
    Bohrung Befestigung
    40
    Stabilisierungssteg
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Online-Katalog der Firma Solamicus, 21217 Seevetal, http://www.solamicus.de/Blueclean-Kollektoren-5/Flachkollektor-CLSH/Flachkollektor-CLSH-2108.html [0002]
    • „Energieeinsparmöglichkeiten an Bestandsgebäuden: Ein Praxisbeispiel „von Benjamin Wolf (Diplomica Verlag; Auflage: 1, 1. August 2009) [0002]
    • V. Wesselak; T. Schabbach: Regenerative Energietechnik, Springer Verlag 2009 [0047]
    • Alexander Eichwalder, Direktor Vertrieb & Marketing bei GREENoneTEC [0047]
    • Sonne Wind & Wärme – Das Branchenmagazin für regenerative Energien, Schwerpunkt Solarthermie-Photovoltaik, Ausgabe 1/2011 [0047]
    • Gerhard Stryi-Hipp, Harald Druck, Volker Wittwer, Wilfried Zorner: Forschungsstrategie Niedertemperatur-Solarthermie 2030. Deutsche Solarthermie-Technologie Plattform (DSTTP), Winter 2010 [0047]
    • Michael Hermann: Fraktale Hydraulikstrukturen für Solarabsorber und andere Wärmetauscher, Fraunhofer ISE, Freiburg, März 2007 [0047]
    • R. Hausner, G. M. Wallner, K. Resch: Solarthermische Kunststoffkollektoren mit integriertem. Überhitzungsschutz. AEE-Institut für Nachhaltige Technologien [0047]
    • Stephan Behling: Energiefassade, Institut für Baukonstruktion der Universität Stuttgart: http://www.uni-stuttgart.de/ibk2/Zugriff am 21.03.2011 [0047]
    • W. Weiss, M. Rommel: IEA SHC-Task 33 and SolarPACES-Task IV: Solar Heat for Industrial Processes. Process Heat Collectors. State of the Art within Task. 33/IV. 2008 [0047]
    • Klaus Oberzig: Solare Wärme, Vom Kollektor zur Hausanlage, bine Infodienst 2008 [0047]
    • U. Eicker, A. Dalibard: Low energy cooling of buildings with radiative cooling using hybrid PVT collectors, 3rd Passive and low energy cooling for the built environment PALENC 2010 [0047]

Claims (12)

  1. Flachkollektor (1, 21) mit einem Grundkörper (2, 12, 22, 32), einem Wärmetauscher-System, durch welches ein Wärmetauscher-Fluid fließt, wobei eine Absorber-Fläche (5, 25) vorgesehen ist, welche die Sonnenenergie absorbiert und an das Wärmetauscher-System weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscher-System ein Kanal-System (13, 23, 33) für den Durchfluss des Wärmetauscher-Fluids umfasst, welches in den Grundkörper (12, 22, 32) eingeformt und von der Absorber-Fläche (5, 25) fluiddicht nach außen abgedeckt ist.
  2. Flachkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12, 22, 32) eine einteilige Grundplatte umfasst, in welche das Kanal-System (13, 23, 33) eingeformt, vorzugsweise eingefräst ist.
  3. Flachkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12, 22, 32) mehrteilig aufgebaut ist und eine Grundplatte sowie mindestens eine auf die Grundplatte auflegbare Zwischenplatte umfasst, in welche zumindest teilweise das Kanal-System (13, 23, 33) eingeformt, vorzugsweise eingefräst ist.
  4. Flachkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte und die Zwischenplatte aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgebaut sind.
  5. Flachkollektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenplatte zwischen Grundplatte und Absorber-Fläche (5, 25) eine Platte aus Moosgummi (29) angeordnet ist.
  6. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle des Kanal-Systems (13, 23, 33) zumindest am Kanalboden mit Moosgummi (29) ausgelegt sind.
  7. Flachkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle des Kanal-Systems (13, 23, 33) schlangen- oder mäanderförmig verlaufen.
  8. Flachkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle des Kanal-Systems (13, 13, 33) linear und vorzugsweise parallel zueinander verlaufen.
  9. Flachkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanal-System (13, 23, 33) durch mindestens eine napfförmige Ausnehmung gebildet wird, in welcher eine Vielzahl von Stützstellen oder Stützstegen (40) verteilt angeordnet sind, die sich vom Kanalboden bis zur Kanalabdeckung (4, 24c) erstrecken.
  10. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Mittellinien der Kanäle des Kanal-Systems (13, 23, 33) Stabilisierungsstege (40) verlaufen, die sich vom Kanalboden bis zur Kanalabdeckung erstrecken.
  11. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckplatte (4; 24a, 24b, 24c) auf ihrer dem Kanal-System (13, 23, 33) zugewandten Innenseite eine Beschichtung, vorzugsweise eine hochselektive Beschichtung, aufweist, welche als Absorber-Fläche (5, 25) wirkt.
  12. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12, 22, 32) aus hochverdichtetem Polyuretanschaum, vorzugsweise aus Recycling-Material, aufgebaut ist.
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