DE10251921B4

DE10251921B4 - Fenster-Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE10251921B4
Application number: DE10251921A
Authority: DE
Inventors: Alfons Kerkhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: DE10251921A1

Abstract

Fenster-Sonnenkollektor mit
a) einem Tragrahmen aus Metall, Holz, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff.
b) einer auf der Ober- und Unterseite des Tragrahmens wasserdicht montierten und UV-stabilen Glasscheibe.
c) und einem in den Tragrahmen eingebauten Rohrregisterabsorber aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl.
dadurch gekennzeichnet, dass
d) der Rohrregisterabsorber aus mit Absorberfahnen (3) versehenen Absorberrohren (4) besteht, die schwenkbar auf den Registerrohren (5) gelagert sind, welche den flüssigen Wärmeträger führen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fenster-Sonnenkollektor mit Elementen zur solaren Brauchwasssererwärmung.

Die üblichen Flachkollektoren für die häusliche Brauchwassererwärmung sind in der Regel auf den sonnenzugewandten Dachflächen montiert. Im Normalfall sind die Absorberflächen nicht verstellbar.

Es gibt eine Ausnahme bei bestimmten Vakuumglasröhrenkollektoren. Dort läßt sich der halbzylinderische oder parabolische Reflektor in begrenztem Rahmen einmalig vor Inbetriebnahme auf den optimalen Sonnenstrahlauftreffwinkel einstellen.

Der Fenster-Sonnenkollektor findet seinen Einsatz überall dort, wo ein Innenraum hinter Glasflächen vor Sonneneinstrahlung geschützt werden soll. Das sind insbesondere Wintergärten, Schwimmbadüberdachungen und senkrechte Fensterflächen an Gebäuden.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Flachkollektor hat der Fenster-Sonnenkollektor keine isolierte Unterseite, sondern eine Glasscheibe.

Zwischen den durch den Kollektortragrahmen gehaltenen, beiden Glasscheiben ist ein Rohrregisterabsorber mit verstellbaren Absorberfahnen eingebaut. Die Fahnen lassen sich über eine Mechanik um etwa 90° verstellen.

Ein derartiger Kollektor ist durch die DE 8816407 U1 bekannt geworden. Dieser Kollektor hat den Nachteil, dass an den Anschlüssen der Absorberrohre an die Sammelleitungen Dichtungsprobleme auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Fenster-Sonnenkollektor zu schaffen, der die Dichtigkeit der Rohrverbindungen gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch diese Verstellmöglichkeit ergeben sich gravierende Vorteile. Die auf die Glasfläche des Fenster-Sonnenkollektor einfallende Sonnenenergie wird bei entsprechender Ausrichtung der Absorberfahnen zu einem Großteil aufgenommen und über die Wärmeträgerflüssigkeit abgeleitet. Daraus folgt eine deutliche Absenkung der Innenraumtemperatur, sowie eine gleichzeitige Beschattung.

Der Fenster-Sonnenkollektor wird nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1: den Fenster-Sonnen in der Einstellung „blickdichte Vollbeschattung„
2: den Fenster-Sonnenkollektor in der Einstellung „freier Durchblick"
3: den Fenster-Sonnenkollektor schematisch in Dach und Wand dargestellt (Absorber im Querformat eingebaut).
Der Aufbau des Fenster-Sonnenkollektors wird am Beispiel eines Wintergartens aufgezeigt. Soll für eine im Wintergarten befindliche Person der Blick nach außen fast ungehindert möglich sein, (2) werden die Absorberfahnen (3) im Glasdach lotrecht und in der Glaswand waagerecht gestellt. Eine nahezu blickdichte Vollbeschattung (1) ergibt sich, wenn die Absorberfahnen, die jeweils leicht aufeinander greifen und parallel zur Glasfläche ausgerichtet werden.
Die Verstellmöglichkeit gekoppelter Fenster-Sonnenkollektoren-Reihen ergibt sich entweder von Hand direkt an der Mechanik, elektrisch über Stellmotoren oder durch ein Sonnennachführungssystem.
Das einzelne Fenster-Sonnenkollektor-Element, welches im Standartmaß 1000 × 2000 mm betragen soll, aber auch beliebige Abmessungen haben kann, besteht im nachfolgend beschriebenen Fall aus einem beidseitig mit Stahlblech beklebten hochfestem PU-Schaum-Tragrahmen (1) mit einer Bauhöhe von ca. 140 mm.
In diesem Tragrahmen (1) ist der Rohrregisterabsorber montiert. Auf dem Tragrahmen (1) sind je nach Anforderung Normal- oder Sicherheitsglasscheiben nach Standartmethoden befestigt.
Der Absorber, der aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl bestehen kann, ist so ausgeführt, dass vor dem Zusammenbau, auf dem von Wärmeträgerflüssigkeit durchflossenen Registerrohren (5) ein zweites, schließend passendes, die Absorberfahne (3) tragendes Außenrohr (4), aufgeschoben wird.
Die Absorberfahne (3) ist ca 120 mm breit und wird z.B. durch Widerstandsschweißung mit dem Außenrohr (4) verbunden.
Werden die Absorberfahnen (3) in Längsrichtung in den rechteckigen Fenster-Sonnenkollektor verbaut, ergeben sich daraus 8 und im Querformat 16 Fahnen pro Absorber in der Standartabmessung.
Da auch eine beliebige Abmessung für den Fenster-Sonnenkollektor möglich ist, werden Größe und Anzahl der Absorberfahnen (3) angepasst. Vorgegebene Glasflächen können komplett ausgestattet werden.
Die Absorberfahnen (3) sind auf das drehbare Außenrohr (4) asymetrisch aufgeschweißt. Damit wird erreicht, den Absorber im optimalen Abstand zur oberen Glasscheibe (2) einbauen zu können.
Auf die sonnenabgewandte Seite der Absorberfahnen (3) kann eine dünne temperaturfeste Isolierung aufgebracht werden. Damit soll erreicht werden, dass sich der Wirkungsgrad des Fenster-Sonnenkollektors verbessert und die Aufheizung des Wintergartens weiter reduziert wird. Weiterhin soll die Isolierung in der kalten Jahreszeit, in der der Wintergarten beheizt wird, Wärmeverluste reduzieren.
Zur weiteren Optimierung des Wirkungsgrades ist das Aufbringen einer selektiven Schicht auf den Absorber und die Verwendung einer selektiv beschichteten oberen Glasscheibe (2) sinnvoll.
Der Fenster-Sonnenkollektor in Vakuumbauweise herzustellen ist rein technisch möglich. In diesem Fall müßte die Verstellung der Absorberfahnen (3) mit einem Stellmotor innerhalb des Gehäuses erfolgen.
Durch die Verstellbarkeit der Absorberfahnen (3) ergeben sich universelle Möglichkeiten in Glasdächern und -Wänden.
Hat ein Wintergarten eine Südausrichtung und eine optimale Dachneigung von 35–45°, können die Absorberfahnen (3) im Dachbereich mit einem Sonnennachführungssystem, welches an die Verstellmechanik (6) adaptiert wird, dem jeweiligen Sonnenstand von Ost nach West nachgeführt werden.
Bei weniger optimalen Glasdachneigungen wird der Absorber im Querformat eingebaut. Die Absorberfahnen (3) werden dann im Winkel von 90° zum Sonneneinfallwinkel eingestellt. Das gilt in gleicher Weise für eine nach Süden ausgerichtete senkrechte Glaswand.(3) Von dieser, für den Kollektorwirkungsrad optimalen Einstellung, kann jederzeit abgewichen werden.
An einer nach Süden ausgerichteten Dachfläche mit 30° Neigung, werden bei einem Sonneneinfallwinkel von 45° etwa 96% Absorberfläche rechtwinklig beschienen. Bei 10° Neigung nach Süden sind es ca 77%. Selbst bei einer Neigung von 10° nach Norden werden noch ca 57% Absorberfläche rechtwinklig getroffen.(zeichnerisch ermittelte Werte) Nach Osten und Westen geneigte Dachflächen können energetisch umfangreich genutzt werden. Das gilt im abgeschwächten Maße für senkrechte nach Osten und Westen ausgerichtete Glaswände.
Werden Absorberzuleitungen flexibel ausgeführt, kann der Fenster-Sonnenkollektor auch in bewegliche Glasflächen wie Fenster und Türen montiert werden.
Alle vorstehend beschriebenen Fenster-Sonnenkollektor-Einbauten können an den herkömmlichen Kollektorkreislauf angeschlossen werden.

Claims

Fenster-Sonnenkollektor mit a) einem Tragrahmen aus Metall, Holz, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff. b) einer auf der Ober- und Unterseite des Tragrahmens wasserdicht montierten und UV-stabilen Glasscheibe. c) und einem in den Tragrahmen eingebauten Rohrregisterabsorber aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl. dadurch gekennzeichnet, dass d) der Rohrregisterabsorber aus mit Absorberfahnen (3) versehenen Absorberrohren (4) besteht, die schwenkbar auf den Registerrohren (5) gelagert sind, welche den flüssigen Wärmeträger führen.
Fenster-Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Absorberfahnen (3) selektiv beschichtet und die Unterseite mit einer dünnen Isolierschicht versehen ist.
Fenster-Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass a) die Absorberfahnen (3) über eine Verstellmechanik stufenlos verstellbar sind. b) die einzelnen Absorberfahnen (3) bei der Einstellung „blickdichte Vollbeschattung jeweils leicht untereinander greifen und c) die Absorberfahnen (3) asymetrisch angeordnet sind, damit der Absorber im optimalen Abstand zur oberen Glasscheibe eingebaut werden kann.
Fenster-Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass alle Absorberfahnen gleichzeitig über die Verstellmechanik per Handkraft, elektrisch über einen Stellmotor oder über ein Sonnennachführungssystem verstellt werden.
Fenster-Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass er vakuumdicht und mit Edelgas gefüllt ist.
Fenster-Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass er über flexible Druckschläuche angeschlossen ist und somit auch in bewegliche Glasflächen montiert werden kann.