DE20111962U1

DE20111962U1 - Sonnenkollektor

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Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2011-07-20

Description

Christoph Hutter

CH-9451 Kriessern (Schweiz)

Sonnenkollektor

Die vorliegende Neuerung betrifft einen Sonnenkollektor.

Sonnenkollektoren können auf einer Dachfläche angeordnet oder in eine Fassadenkonstruktion integriert werden, im vorliegenden Fall interessiert hauptsächlich die zweite Verwendung im Rahmen einer Festverglasung einer Fassade. Bei derartigen Sonnenkollektoren kommt es einerseits auf den Wirkungsgrad, andererseits aber auch darauf an, dass deren Eingliederung in die Fassadenkonstruktion sowohl wärme- und einbautechnisch als auch architektonisch sinnvoll gelöst ist. Die bisher bekannten Sonnenkollektoren entsprechen diesen Anforderungen nicht in befriedigender Weise. Gewöhnlich wird hinter einer herkömmlichen Festverglasung ein Sonnenkollektor befestigt, der eine Rohrschlange aufweist. Dies ist montagetechnisch nicht optimal. Zudem kann der Raum zwischen der Festverglasung und dem sonnenkollektor kaum luftdicht gemacht werden, was u.a. den Nachteil mit sich bringt, dass sich zwischen der Festverglasung und dem Sonnenkollektor Kondenswasser bildet. Zudem sind die architektonischen Cestaltungsmöglichkeiten sehr beschränkt.

Die Neuerung stellt sich daher die Aufgabe einen Sonnenkollektor zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und sich insbesondere auch für den Einbau in eine Fassadenkonstruktion eignet

Der neue Sonnenkollektor entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen gehen aus den abhängigen Schutzansprüchen hervor.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des neuen Sonnenkollektors anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen schnitt durch einen sonnenkollektor;

Fig. 2 zeigt eine Detailvergrösserung aus Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Der Aufbau dieses Sonnenkollektors ist demjenigen einer isolierverglasung ähnlich. Er weist auf seiner der Sonneneinstrahlung zuzuwendenden Seite eine transparente Scheibe 1 aus Glas oder einem glasähnlichen Material auf. Parallel und mit Abstand hinter dieser Scheibe 1 ist eine Adsorberfläche 2 angeordnet. Die Scheibe 1 und die Adsorberfläche 2 werden durch mindestens einen in deren Randbereich angeordneten, vorzugsweise rundum laufenden Abstandshalter 3 in ihrer Lage zueinander gehalten. Der Abstandshalter 3 ist zweckmässig sowohl mit der Scheibe 1 als auch mit der Adsorberfläche 2 verklebt. Die umfangskante, d.h. der aussen liegende Bereich zwischen der Scheibe 1, der Adsorberfläche 2

und dem Abstandshalter 3 ist, wie bei isolierglas üblich, als Randverbund mit einer Dichtungsmasse 4 vergossen. Die Adsorberf lache 2 ist also anstelle einer zweiten, rückwärtigen Scheibe, in eine Isolierverglasung eingesetzt Es sei hier angemerkt, dass der Randverbund auch ein Metallprofil aufweisen kann.

Hinter der Adsorberfläche 2 ist mindestens ein Rohr 5 angeordnet, vorteilhaft handelt es sich dabei um eine Rohrschlange, die in einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Windungen über die Adsorberfläche 2 geführt ist. Das Rohr 5, bzw. die Rohrschlange, ist an einen vor- und Rücklauf anschliessbar, so dass ein darin geführtes, flüssiges Wärmemedium zu einem Wärmetauscher oder einem Verbraucher führbar ist. Sowohl die Adsorberfläche 2 als auch das Rohr 5 bestehen vorzugsweise aus Metall, z.B. aus Kupfer oder Aluminium. Die Adsorberfläche 2 kann auf ihrer der Sonneneinstrahlung zuzuwendenden Seite mit einer Beschichtung 6 versehen sein. Diese Beschichtung 6 kann einen doppelten Zweck erfüllen, sie kann einerseits der Verbesserung der Wärmeaufnahme, andererseits der Farbgebung des Sonnenkollektors dienen. Die Beschichtung 6 kann also die gewünschte Fassadenfarbe aufweisen. Das Rohr 5 kann mit klammerartigen Elementen 7 versehen sein, die sich einerseits über den Rohrumfang legen, andererseits mindestens ein Steg oder eine Fläche aufweisen, die von der Rückseite her an das Metall der Adsorberfläche 2 anliegt Diese Elemente 7 dienen insbesondere dazu, den Kontakt zwischen dem Rohr 5 und der Adsorberfläche 2 zwecks eines besseren Wärmeübergangs zu vergrössern. In zweiter Linie können die Elemente 7 auch der Befestigung des oder der Rohre 5 dienen.

Um einerseits dem oder den Rohren 5 Halt zu geben und andererseits die Adsorberfläche 2 zu einer statisch stabilen Platte auszubilden, ist diese auf ihrer Rückseite mit einer Werkstoff-Lage 8 versehen, deren Dicke vorzugsweise annähernd dem Rohrdurchmesser entspricht. Diese Werkstoff-Lage 8 besteht vorzugsweise aus einer im Verarbeitungszustand giess- und/oder streichfähigen Masse. Besonders geeignet ist Epoxidharz. Das oder die Rohre 5 ist/sind in dieser als Trag- und Isolierschicht dienenden Epoxidharz-Masse eingebettet, so dass sich eine statisch stabile Platte ergibt, die zusammen mit der transparenten Scheibe 1 einen biege- und verwindungsfesten Sonnenkollektor bildet.

Der Zwischenraum 9 zwischen der Scheibe 1 und der Adsorberfläche 2 ist vorzugsweise mit einem gasförmigen Medium gefüllt, insbesondere mit einem Edelgas wie beispielsweise Argon. Der Wirkungsgrad, d.h. die Wärmeausbeute des Sonnenkollektors, kann dadurch um rund 30% verbessert werden.

Der Sonnenkollektor kann aus einbautechnischen Gründen so ausgebildet sein, dass die Scheibe 1 im Umfang grosser ist als die Adsorberfläche 2, so dass erstere am Rand übersteht. Dieser Raum kann mit einer Isolierung 10 ausgefüllt sein, die sich beispielsweise auch über die Rückseite des Sonnenkollektors erstreckt.

Es liegt im Rahmen der Neuerung den Sonnenkollektor in einzelnen auch anders auszubilden, als im vorliegenden Beispiel beschrieben, sei es in bezug auf die Art der Beschichtung 6 oder der Werkstoff-Lage 8, die

Form, Anzahl und Anordnung der Rohre 5 oder der Elemente 7 sowie auf die genaue Ausbildung des Randverbundes.

Beispielsweise kann der Sonnenkollektor auf seiner Rückseite, d.h. an der der plattenartigen Adsorberfläche 2 abgewandten Seite der Werkstoff-Lage 8, mit einer z.B. als Platte oder Materialschicht ausgebildeten Rückfläche 11 versehen sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Blech, z.B. ein Aluminiumblech. Dabei ist es möglich, die Adsorberfläche 2 und die Rückfläche 11 derart mittels eines Randverbundes 12 miteinander zu verbinden, dass die Werkstoff-Lage 8 zwischen ihnen aufgenommen wird. Deren weitere Befestigung ist dann nicht notwendig. Die Werkstoff-Lage 8 kann dabei als vorgefertigter Formkörper eingelegt werden. Dieser Formkörper kann aus geeignetem, z.B. isolierenden Material hergestellt sein, z.B. aus PU-Schaum. Der Randverbund 12 zwischen der Adsorberfläche 2 und der Rückfläche 11 kann ebenfalls isolierend ausgebildet sind. Der Kontakt zwischen der Adsorberfläche 2 und dem Rohr 5 und/oder einem dieses aufnehmenden klammerartigen Elementes 7 kann durch einen innendruck im Zwischenraum 9 erfolgen. Dieser Innendruck ergibt sich auch durch die im Betrieb des Sonnenkollektors entstehende Erwärmung.

Eine weitere Möglichkeit liegt darin, die Adsorberfläche 2 anstelle einer Beschichtung 6 mit mindestens einem photovoltaischen Element 13 zu bestücken. Das Rohr 5 kann in diesem Fall einem doppelten Zweck dienen, einerseits wird das darin geführte, erwärmte Medium nutzbringend abgeführt, andererseits werden die photovoltaischen Elemente 13 abgekühlt.

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in jedem Fall wird hierdurch ein sonnenkollektor zur Verfügung gestellt, der als vorgefertigtes, beispielsweise nur 3.5 cm dickes Paneel, problemlos in die Rahmenkonstruktion einer Fassade einfügbar ist. Da dieses Paneel selbst schon die verglasung bildet, ist keine weitere Verglasung erforderlich. Der Zwischenraum 9 ist absolut dicht. Es können daher nicht nur keine Kondenswasserprobleme auftreten, sondern es ist auch die vorgeschlagene Gasbefüllung möglich. Durch die, dank der Epoxid-Gussmasse auf deren Rückseite oder der Rückfläche 11, zur stabilen Platte ausgebildeten Adsorberfläche 2, ist der relativ dünne, paneelartige Sonnenkollektor statisch so stabil, dass auch grosse Flächen möglich sind. Denkbar sind Flächen von bis zu 2 - 3 m Seitenlänge und beliebiger geometrischer Formen. Da zudem der Sonnenkollektor, bzw. dessen Adsorberfläche 2, farbig gestaltet werden kann, erhält der Architekt einen weiten stilistischen Spielraum. Zu diesen Vorteilen kommt noch ein hervorragender Wirkungsgrad, der diesen Sonnenkollektor den bisher im Fassadenbau bekannten Lösungen überlegen macht.

Dieser Sonnenkollektor ist hauptsächlich für den Einbau in eine Fassade konzipiert. Möglich ist jedoch auch eine beliebige andere Verwendung.

Claims

1. Sonnenkollektor, gekennzeichnet durch mindestens eine transparente Scheibe (1) und eine Adsorberfläche (2), die durch einen Randverbund (4) nach Art einer Isolierverglasung zusammengehalten werden.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Scheibe (1) und die Adsorberfläche (2) mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Zwischenraum (9) mit einem gasförmigen Medium gefüllt ist, vorzugsweise mit einem Edelgas wie z. B. Argon.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberfläche (2) auf ihrer einen Seite mindestens teilweise mit einer statischen Verstärkung oder Isolierung versehen ist.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Sonneninstrahlung abzuwendenden Seite der Adsorberfläche (2) eine als Trag- und/oder Isolierschicht dienende Werkstoff-Lage (8) angeordnet ist, z. B. aus einer im Verarbeitungszustand giess- und/oder streichfähigen Masse wie Epoxidharz.

5. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dessen der Sonneninstrahlung abzuwendenden Seite mindestens eine Rückfläche (11) angeordnet ist, vorzugsweise aus Blech, wobei vorzugsweise die Adsorberfläche (2) und die Rückfläche (11) im Randverbund miteinander verbunden sind.

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6. Sonnenkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Adsorberfläche (2) und der Rückfläche (11) liegende Raum mindestens teilweise mit einem Formkörper oder mit einer Ausschäumung ausgefüllt ist, z. B. aus PU-Schaum.

7. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Umfangskante liegende Bereich zwischen der transparenten Scheibe (1) und der Adsorberfläche (2) mit einer Dichtungsmasse (4) vergossen und/oder mit einem Metallprofil, z. B. einem Edelstahlprofil, versehen ist.

8. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberfläche (2) aus Metall besteht, z. B. aus Kupfer oder Aluminium.

9. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberfläche (2) auf ihrer der Sonneneinstrahlung zuzuwendenden Seite mit einer Beschichtung (6) versehen ist, z. B. einer farbigen Beschichtung.

10. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Adsorberfläche (2), vorzugsweise an deren der Sonneneinstrahlung abzuwendenden Seite, mindestens ein Rohr (5), z. B. eine in einer Mehrzahl von Windungen über die Adsorberfläche (2) geführte Rohrschlange angeordnet ist, wobei ein in diesem Rohr (5) geführtes Medium dazu bestimmt ist, die gewonnene Wärme abzuführen.

11. Sonnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (5) Elemente (7), z. B. klammerartige Elemente, die einerseits am Rohrumfang anliegen, andererseits mindestens ein Steg oder eine Fläche aufweisen, die an die Adsorberfläche (2) anliegt, wodurch der Wärme leitende Kontakt zwischen dem Rohr (5) und der Adsorberfläche (2) zwecks eines besseren Wärmeübergangs vergrössert ist.

12. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 4-11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoff-Lage (8) oder ein Formkörper oder eine Ausschäumung auf der ein oder mehrere Rohre (5) aufweisenden Seite der Adsorberfläche (2) angeordnet ist, wobei die Dicke der Werkstoff-Lage (8), des Formkörpers oder der Ausschäumung vorzugsweise mindestens dem Durchmesser des oder der Rohre (5) entspricht, so dass das oder die Rohre (5) darin eingebettet sind.

13. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1) im Umfang grösser ist als die Adsorberfläche (2), so dass erstere am Rand übersteht.

14. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberläche (2) mit mindestens einem photovoltaischen Element (12) versehen ist.