DE19633402C1 - Sonnenflachkollektorwanne mit integrierter Wärmedämmung - hergestellt aus Preßholz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Wanne eines Sonnenflachkollektors mit integrierter Wärme­ dämmung - hergestellt aus Preßholz. Die Innenoberfläche kann zusätzlich mit einer wärmestrahlungsreflektierenden Folie überzogen sein.

Zur thermischen Nutzung der Sonnenenergie im Niedertemperaturbereich werden derzeit 3 Systeme eingesetzt:

• - Absorber ohne wärmeisolierendes Gehäuse (z. B. zur Schwimmbadbeheizung im Sommer)
• - Flachkollektoren, d. h. Absorber in einem wärmeisolierten, oben lichtdurchlässigen Gehäuse
• - Röhrenkollektoren, d. h. Absorber in einer Glasröhre, die auch evakuiert sein kann

Flachkollektoren werden in Kastenbauweise ausgeführt, zusammengefügt aus den Seiten­ wänden, dem Boden, der lichtdurchlässigen Abdeckung mit Rahmen, und der Dämmung. In dieses Gehäuse wird der Absorber mit Verrohrung eingelegt.

Um die erforderlichen Fügeschritte zu verringern, gibt es Flachkollektoren, bei denen die Seitenwände und der Boden durch eine tiefgezogene Wanne ersetzt werden. Diese wird z. B. aus Blech oder Kunststoff hergestellt. In diese Wanne wird nachträglich Dämmwerkstoff (z. B. Mineralfaserplatten) eingelegt. (Beim evakuierten Vakuumflachkollektor entfällt der Dämmstoff).

Die angewandten Verfahren sind kostenintensiv. Die tiefgezogenen Wannen werden z. T. aus teurem Werkstoff (Al) hergestellt. Für die nachträglich eingelegte Dämmung ist ein weiterer Arbeitsgang erforderlich.

Das Prinzip der Wärmeerzeugung durch Flachkollektoren ist ausgereift. Einer breiten Anwendung stehen die Systemkosten und damit die Wärmegestehungskosten entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanne mit integrierter Dämmung auf möglichst kostengünstige Art herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsmäßig gelöst durch eine Wanne, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

Mit einer derartigen Ausbildung wird die Kollektorwanne mit integrierter Wärmedämmschicht und wärmestrahlungsreflektierender Innenoberfläche in aufeinander folgenden Arbeitsschritten in demselben Preßwerkzeug hergestellt. Als Werkstoff für die Kollektorwanne und die Dämmschicht werden Holzspäne mit Klebstoff verwendet, die zu Preßholz verarbeitet werden.

Die Wanne (1a) besteht aus Preßholz hoher Dichte und Festigkeit - erzeugt durch hohen Preßdruck. Die integrierte Dämmschicht (1b) besteht aus Preßholz geringerer Dichte (Lufteinschlüsse) im Innenbereich und etwas höherer Dichte und glatter Oberfläche am Rand zur Kollektorinnenseite - erzeugt durch geringeren Preßdruck (einstellbar durch den Parameter "Menge der Holzspäne" bei vorgegebener Lage des Anschlags (4) für das Oberwerkzeug). Im 2. Arbeitsvorgang wird nur vom Oberwerkzeug Heizenergie in die Preßmasse zugeführt - die im Unterwerkzeug bereits vorhandene Wanne wirkt hierbei als Wärmeisolation. Die Verklebung der Holzspäne im 2. Preßvorgang erfolgt dadurch hauptsächlich in der Nähe des beheizten Oberwerkzeugs, d. h. an der Oberfläche zur Innenseite des Kollektors. Die lose Schüttung im Innenbereich mit Lufteinschlüssen bleibt weitgehend erhalten (Verklebung nur an den Berührungspunkten der Holzspäne) und wirkt als Wärmedämmschicht.

Die Wärmedämmeigenschaft der Wanne kann dadurch verstärkt werden, daß beim 2. Preßvorgang eine wärmereflektierende Folie (1c) auf die Innenseite der Wanne mit aufgepreßt wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung der Kollektorwanne in Längsrichtung senkrecht zur Wannenebene zum Zeitpunkt der Beendigung des 2. Preßvorgangs.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung in Querrichtung senkrecht zur Wannenebene an der Stelle einer Rohrdurchführung durch die Seitenwandung (übrige Teile als Ausführungs­ vorschlag).

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des kompletten Flachkollektors (dieselbe Lage wie Fig. 1) mit Darstellung der Kollektormontage auf eine Unterkonstruktion.

Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung die Kollektorwanne mit integrierter Dämmschicht (1) zwi­ schen dem Preßunterwerkzeug (2) und dem Preßoberwerkzeug (3) am Ende des 2.Preß­ vorgangs (gegen den Anschlag (4) gefahren).

Die Kollektorwanne (1) ist aus 2 Schichten aufgebaut - die harte, feste Wandung (1a), die im ersten Preßvorgang erzeugt wird, und die lose Schüttung der Dämmschicht mit verdichteter Oberfläche (1b), die ggf. mit einer wärmestrahlungsreflektierenden Folie (1c) überzogen ist. In die Dämmschicht sind Vertiefungen (5) eingepreßt als Aussparungen für die Rohrleitungen (18), in denen die Wärmeträgerflüssigkeit geführt wird. Die Tiefe dieser Aussparungen ist abhängig von der Anordnung der Rohrleitungen im Absorber - d. h. über dem Absorber, in der Absorberebene oder unter dem Absorber (dargestellte Ausführung; ungünstigste Variante für den Preßvorgang).

Im ersten Preßvorgang werden diese Vertiefungen als Sicken (6) am Wannenboden ausgebildet und dienen zur Versteifung der üblicherweise ca. 1 m × 2 m großen Wanne. Im Randbereich (7) wird die Dämmschicht mit einer Neigung von 45° zur lichtdurchlässigen Abdeckung nach oben geführt, um eine Abschattung der Absorberstreifen im Randbereich zu vermeiden.

Mit dieser Neigung ist die Wandung der Wanne im unteren Bereich (8) ausge­ führt - entsprechend der erforderlichen Geometrie der Dämmschicht. Im oberen Bereich (9) ist sie mit einer Neigung von ca. 75° ausgeführt. In diesen Bereich sind 2 "Treppen" (10) eingebracht - als Hilfsmittel, damit die Späne beim Einbringen in das Unterwerkzeug nicht vom steilen Bereich der Seitenwandung abrutschen. Im Oberwerkzeug sind an entsprechenden Stellen "Zähne" (11) einzubringen, die das Material im "Treppenbereich" verdichten.

In die verdichtete Zone der unteren "Treppe" werden die Gewindeeinsätze (12) für die Befestigung der Wanne (siehe Fig. 3) eingebracht.

Der Rand der Kollektorwanne (13) schließt mit einer 45°-Schräge ab - als Anschlag für das Profil des Abdeckrahmens. In den Rand kann oben eine Nut (14) eingepreßt werden zur Aufnahme einer umlaufenden Dichtung.

(Überstehendes Material (15) der Dämmschicht über den Rand wird in einem nachgeordneten Entgratvorgang abgeschliffen).

In die Dämmschicht werden an geeigneter Stelle Gewindeeinsätze (16) eingebracht, um die Absorberstreifen (17) an der Wanne mit jeweils einer Schraube zu befestigen.

Im Bereich der Herausführungen der Rohrleitungen (Fig. 2) wird anstelle der abgestuften Neigung (75°/45°) die 75°-Schräge bis in den Bereich des Wannenbodens durchgeführt, so daß Ausbuchtungen mit planer Oberfläche (22) entstehen (in diesem Bereich sollten auch keine "Treppenstufen" eingebracht werden). Entsprechend der Werkzeugausführung an dieser Stelle wird dort die Dämmschicht im 2. Preßvorgang dünnwandig bzw. unterbrochen ausgebildet. Nach dem Preßvorgang werden parallel zum Wannenboden an diesen Stellen in die Seitenwandung Bohrungen (23) eingebracht. Durch diese werden die Anschlüsse der Leitungen (24) für die Wärmeträgerflüssigkeit nach außen geführt. Die Fixierung der Leitungen kann z. B. mittels Schneidringen erfolgen, die über speziell aufliegende Unterlagscheiben (25) mit einseitiger 75°-Neigung die Anpresskraft auf die Wannenwandung übertragen.

Die Montage des Kollektors mit einer Unterkonstruktion (Fig. 3) erfolgt über Blechschuhe (26) und Blechwinkel (27).

Der Blechschuh wird aus einem vorgestanzten Blech zu einem räumlichen Körper mit einer 45°-Schräge an der Stirnseite (28) gebogen und z. B. punktgeschweißt. Mit diesen am Umfang des Kollektors angebrachten Stützpunkten (26) wird der Kollektor auf der evtl. (unebenen) Unterkonstruktion ausgerichtet. Die Übertragung der Gewichtskraft erfolgt hierbei über die Seitenwandung der Kollektorwanne (45°-Bereich) direkt auf den Blechschuh und wird von dort in die Unterkonstruktion eingeleitet. Die Größe der Auflagefläche an der Stirnseite des Blechschuhs ist entsprechend der zulässigen Flächenpressung des Preßholzwerkstoffs auszulegen.

Die in die Wannenwandung eingebrachten Gewindeeinsätze (12) dienen zur Fixierung der Lage des Kollektors auf den Blechschuhen. In den Winkel (27) sind hierzu z. B. 2 Langlöcher eingestanzt. Der Blechschuh besitzt im Bereich des Winkels z. B. eine tiefgezogene Bohrung (29), in die eine (Blech-) Schraube eingeschraubt werden kann.

Die Lage der Schrauben ist so gewählt, daß diese auch bei nebeneinander angeordneten Kollektoren über den Montagespalt - der mittels Abdeckleiste nach der Montage überdeckt wird - mit gängigem Werkzeug verstellbar sind.

Claims (9)

1. Sonnenflachkollektorwanne (1a) mit integrierter Wärmedämmschicht (1b), die einen Absorber (17) und Leitungen (18) für einen Wärmeträger aufnehmen kann, die einen Rand (13) aufweist, auf welchem eine die Kollektorwanne abdeckende, strahlungsdurchlässige Scheibe (19) aufliegt, wobei die Kollektorwanne (1a) mittels eines Rahmens (21) und einer umlaufenden Dichtung (20) mit der aufliegenden Scheibe (19) luftdicht verschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorwanne (1a) mit integrierter Wärmedämmschicht (1b) aus Preßholz hergestellt ist, wobei die Körnung der Holzspäne für beide Schichten dieselbe sein kann, und die Wannen­ innenseite mit einer wärmestrahlungsreflektierenden Folie (1c) überzogen sein kann.

2. Sonnenflachkollektorwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorwanne (1a) Sicken (6) aufweist, die zur Versteifung des Bodens der Kollektor­ wanne (1a) dienen, und weitere Sicken (5) in der Wärmedämmschicht (1b), die als Aus­ sparungen für die Rohrleitungsführung dienen.

3. Sonnenflachkollektorwanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmedämmschicht (1b) an geeigneter Stelle Gewindeeinsätze (16) eingebracht sind, an denen die Absorberstreifen (17) festgeschraubt werden.

4. Sonnenflachkollektorwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Seitenwandung (9) der Kollektorwanne an geeigneter Stelle und in erforderlicher Anzahl weitere Gewindeeinsätze (12) eingebracht werden, über die der Kollektor auf Abstütz­ elementen (26) mittels Fixierungselementen (27) fixiert werden kann.

5. Sonnenflachkollektorwanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand an den Durchtrittsstellen für die Rohrleitungen auf der ganzen Höhe mit der steilen Neigung (z. B. 75°) ausgeführt ist und eine Ebene (22) bildet, in die eine Bohrung (23) eingebracht wird.

6. Sonnenflachkollektorwanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmschicht (1b) im Randbereich (7) der Kollektorwanne mit einer Schräge (z. B. 45°) ausläuft - zur Vermeidung einer Abschattung des Absorbers.

7. Sonnenflachkollektorwanne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Seitenwand der Kollektorwanne 2-stufig ausgeführt ist, wobei im unteren Bereich (8) (Wannenboden) die Schräge entsprechend dem Anspruch 6 ausgebildet ist, während im oberen Bereich (9) die Neigung steiler (z. B. 75°) verläuft.

8. Sonnenflachkollektorwanne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorwanne derart auf Abstützelementen (26) gelagert wird, daß die Gewichtskraft des Kollektors über die Außenwandung (8) über die Stützelemente (26) - und nicht über die Gewindebuchsen (12) - in die Unterkonstruktion eingeleitet wird und daß mittels einer Fixierhilfe (27) die Lage der Kollektorwanne über die Gewindebuchsen (12) in der Seitenwandung (9) und einem Befestigungspunkt (29) auf dem Abstützelement (26) festgelegt wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Sonnenflachkollektorwanne (1a) mit integrierter Wärmedämmschicht (1b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kollektorwanne (1a) als auch die integrierte Wärmedämmschicht (1b) mit demselben Werkzeug in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten hergestellt werden, ohne daß die Kollektorwanne (1a) vorher aus dem Werkzeug entfernt wird.