DE202017105805U1

DE202017105805U1 - Kollektor für Strahlungsenergie

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Publication number: DE202017105805U1
Application number: DE202017105805.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: AT519130B1; AT519130A4

Abstract

Kollektor für Strahlungsenergie im Frequenzbereich zwischen 1 THz (Tera-Hertz) und 10 PHz (Penta-Hertz), gebildet aus einem oder mehreren mit einer Unterlage verbindbaren Strangpress-Profilkörpern mit Befestigungsmitteln und mit mindestens einer Absorberplatte, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangpress-Profilkörper (1) zur Längsaxe im Querschnitt zwei gegenüberliegende, zur Vertikalen gleichwinkelig geneigte äußere Kontaktflächen (11, 11‘) aufweist, an welche zur Unterlage (A) hin gegenüberliegend Verbindungsbereiche (12, 12‘) ausgeformt sind, an welche stellenweise Befestigungsmittel (3, 3‘) angreifen können und diesen Verbindungsbereichen (12, 12‘) zentrisch vertikal gegenüberliegend der Profilkörper (1) einen Bereich (13) zur Festlegung eines Anpressteiles (4) hat, mit welchem mindestens eine Absorberplatte (2) an die Kontaktflächen (11, 11‘) des Profilkörpers (1) anpressbar ist und integriert der Profilkörper (1) in Längsrichtung mindestens ein Rohrteil (14) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kollektor für Strahlungsenergie im Frequenzbereich zwischen 1 THz (Tera-Hertz) und 10 PHz (Penta-Hertz), gebildet aus einem oder mehreren mit einer Unterlage verbindbaren Strangpress-Profilkörpern mit Befestigungsmitteln und mit mindestens einer Absorberplatte.
Absorbereinrichtungen für Strahlungsenergie in unterschiedlichen Formen und Wirkungsweisen sind per se bekannt und stellen den Stand der Technik dar. Dies gilt insbesondere für Kollektoren für Sonnenstrahlungsenergie, wobei in zunehmendem Maße derartige Einrichtungen Verwendung finden.
Prinzipiell sind photovoltaische Anlagen und Anlagen zur Gewinnung von Wasser mit erhöhter Temperatur, sowie gegebenenfalls Systeme, welche beide Technologien gleichzeitig nutzen für eine Aufnahme von Energie aus der Sonnenstrahlung einsetzbar.
Probleme hinsichtlich Standzeit und Dauerfunktion von Absorbereinrichtungen können aus der Wirkung einer temperaturbedingten unterschiedlichen Ausdehnung von einzelnen Komponenten in einer Zeitfolge aus Verminderung der Festlegungshaftung auf einer Unterlage, aus einer Lockerung von Befestigungselementen, aus einer Korrosion oder einem Alterungseinfluss einzelner Teile und dergleichen resultieren.
Das Dokument WO 2012/150271 A offenbart eine Kollektoreinrichtung mit Photovoltaikmodulen und Wärmeaufnahmerohren in Form von „heat pipes“ und stellt eine höchst aufwendige, gegebenenfalls wenig wirtschaftliche Technologie dar.
Ein Befestigungssystem für Bauelemente photovoltaischer Anlagen, insbesondere auf Dachflächen, offenbart die EP 2 613 104 A2 , wobei eine Verbindung durch Verhakungselemente erfolgt.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, einen Kollektor für Strahlungsenergie der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher in unterschiedlichen Ausführungsformen jeweils mit optimalem Wirkungsgrad wirtschaftlich herstellbar und der jeweils verfügbaren Fläche leicht anpassbar ist, hohe Funktionssicherheit und Langzeiteigenschaften aufweist, einfach montierbar ist und für Photovoltaikmodule und/oder Absorberplatten bzw. Kollektorelemente für Wärmestrahlung verwendet werden kann.
Dieses Ziel wird bei einem Kollektor für Strahlungsenergie gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch erreicht, dass der Strangpress-Profilkörper zur Längsaxe im Querschnitt zwei gegenüberliegende, zur Vertikalen gleichwinkelig geneigte äußere Kontaktflächen aufweist, an welche zur Unterlage hin gegenüberliegende Verbindungsbereiche ausgeformt sind, an welche Befestigungsmittel angreifen können und diesen Verbindungsbereichen zentrisch vertikal gegenüberliegend der Profilkörper einen Bereich zur Festlegung eines Anpressteiles hat, mit welchem mindestens eine Absorberplatte an die Kontaktflächen des Profilkörpers anpressbar ist und integriert der Profilkörper in Längsrichtung mindestens ein Rohrteil aufweist.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind vielfältig und im Wesentlichen darin zu sehen, dass Strangpress-Profilkörper in jeweils gleicher Ausführungsform eingesetzt werden, welche im Querschnitt zwei gegenüberliegende, zur Vertikalen gleichwinkelig geneigte Kontaktflächen aufweisen. Dadurch ist eine thermische Dehnung bzw. Schrumpfung der Absorberplatten problemlos möglich, wobei der Wärmeübergang an den Kontaktflächen des Profilkörpers mittels Anpressteilen aufrechterhalten wird und somit ein durchwegs hoher Wärmetransport möglich ist,
Mit Vorteil sind am Profilkörper zur Unterlage hin gegenüberliegend zwei Verbindungsbereiche vorgesehen, welche stellenweise an der Unterlage mit Befestigungsmitteln festlegbar sind. Eine stellenweise Befestigung ist günstig, weil damit eine axial ausgerichtete Montage der Strangpress-Profilkörper auf unebenen Unterlagen vom Fachmann leicht vorgenommen werden kann.
Den Verbindungsbereichen am Strangpress-Profilkörper mit einer Unterlage ist diesen zentrisch vertikal gegenüberliegend ein Bereich mit einer Befestigungseinrichtung ausgeformt, welche gegebenenfalls eine verdrehhemmende Schlitzbreite für handelsübliche Normschrauben aufweist. Diese Normschrauben sind nicht nur zur Festlegung und Anstellung eines Anpressteiles für Absorberplatten an die Kontaktflächen des Profilkörpers wichtig, sondern es können auch Halterungen für gegebenenfalls strahlungsdurchlässige Platten oder Photovoltaikmodule damit festgelegt werden.
Integriert im Profilkörper ist in Längsrichtung mindestens ein Rohrteil für eine Wärmeträgerflüssigkeit zum Abtransport der aufgenommenen Wärmeenergie vorgesehen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsmittel des Profilkörpers an der Unterlage als kurze, gegebenenfalls gleichaxige Winkelteile gebildet, weil dadurch in günstiger Weise eine ebenflächige Montage des Kollektors auf unebenen Unterlagen vom Fachmann leicht vorzunehmen ist.
Es kann für eine im System gegebenenfalls erforderliche Rücklaufführung einer Wärmeträgerflüssigkeit günstig sein, wenn die Axe des im Strangpress-Profilkörper integrierten Rohrteiles exzentrisch positioniert ist, weil derart für ein gegebenenfalls wärmeisolierendes Rücklaufrohr Raum gegeben ist.
Zur Vermeidung eines niedrigen thermischen Wirkungsgrades des Kollektors kann es vorteilhaft sein, wenn die Strangpress-Profilkörper einen Abstand voneinander von gleich oder kleiner als 1m aufweisen.
Sind jedoch in einem Kollektor größere senkrechte Abstände als 1m von benachbarten Strangpress-Profilkörpern erforderlich, so ist es aus Festlegungsgründen günstig, die Absorberplatten dazwischenliegend mit einer Unterlage zu verbinden.
Ein vorteilhafter thermischer Wirkungsgrad des Kollektors wird erreicht, wenn die Kollektorteile aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind.
In der Folge wird die Erfindung an Hand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Prinzipzeichnung näher erläutert.
Es zeigt
1 einen erfindungsgemäßen Kollektor für Strahlungsenergie im Querschnitt.
Vorab soll zur leichteren Zuordnung der Teile und Komponenten desselben die nachstehende Bezugszeichenliste dienen:
Bezugszeichenliste

A: Unterlage
1: Strangpress-Profilkörper
11, 11‘: Kontaktflächen
12, 12‘: Verbindungsbereiche
13: Bereich zur Festlegung von Teilen
14: im Profilkörper integriertes Rohrteil
15: lose geführtes Rohr
2, 2‘: Absorberplatte
3, 3‘: Befestigungsmittel
4: Anpressteil
5, 5‘ 5‘‘: Normschrauben

Auf einer Unterlage A ist mit Befestigungsmitteln 3, 3‘ ein Strangpress-Profilkörper 1 an dessen Verbindungsbereichen 12, 12‘ festgelegt. Die Befestigungsmittel 3, 3‘ sind kurze, gegebenenfalls gleichachsige Winkelteile mit Bohrungen für Normschrauben 5, 5‘ in beiden Achsschenkeln. Wenn durch Unebenheiten der Unterlage A erforderlich, können auch Befestigungsmittel 3, 3‘ mit underschiedlich langen Achsschenkeln verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßer Strangpress-Profilkörper 1 weist weiters zwei zur Vertikalen gleichwinkelig geneigte äußere Kontaktflächen 11, 11‘ auf, wobei im Profilkörper 1 mindestens ein Rohrteil 14 integriert ist.
Eine erfindungsgemäße Ausführung eines Strangpress-Profilkörpers 1 im Kollektor ist einerseits wärmetechnisch günstig, weil von den Kontaktflächen 11, 11‘ eine von Absorberplatten 2, 2‘ eingebrachte Wärmeenergie im Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit mit geringen Verlusten zum Rohrteil 14 bzw. in die Wärmeträgerflüssigkeit transportierbar ist. Andererseits sind integrierte Verbindungsbereiche 12, 12‘ mit den Befestigungsmitteln 3, 3‘ und ein Festlegungsbereich 13 zur Spannung eines Anpressteiles 4 und zur Halterung von Photovoltaikmodulen und/oder von Strahlungsenergie durchlassenden Abdeckungen (nicht in 1 dargestellt) mechanische Komponenten eines Profilkörpers 1, welche für eine Stabilität, hohe Funktionssicherheit und Langzeiteigenschaften einer Kollektoreinrichtung wirksam sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/150271 A [0005]
EP 2613104 A2 [0006]

Claims

Kollektor für Strahlungsenergie im Frequenzbereich zwischen 1 THz (Tera-Hertz) und 10 PHz (Penta-Hertz), gebildet aus einem oder mehreren mit einer Unterlage verbindbaren Strangpress-Profilkörpern mit Befestigungsmitteln und mit mindestens einer Absorberplatte, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangpress-Profilkörper (1) zur Längsaxe im Querschnitt zwei gegenüberliegende, zur Vertikalen gleichwinkelig geneigte äußere Kontaktflächen (11, 11‘) aufweist, an welche zur Unterlage (A) hin gegenüberliegend Verbindungsbereiche (12, 12‘) ausgeformt sind, an welche stellenweise Befestigungsmittel (3, 3‘) angreifen können und diesen Verbindungsbereichen (12, 12‘) zentrisch vertikal gegenüberliegend der Profilkörper (1) einen Bereich (13) zur Festlegung eines Anpressteiles (4) hat, mit welchem mindestens eine Absorberplatte (2) an die Kontaktflächen (11, 11‘) des Profilkörpers (1) anpressbar ist und integriert der Profilkörper (1) in Längsrichtung mindestens ein Rohrteil (14) aufweist.
Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (3, 3‘) des Profilkörpers (1) an der Unterlage (A) jeweils im Wesentlichen als kurzes gleichaxiges Winkelteil ausgeformt und mittels Normschrauben (5, 5‘, 5‘‘) mit dem Profilkörper (1) verbunden sind.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axe des im Strangpress-Profilkörper (1) integrierten Rohrteiles (14) im Querschnitt zur Längsaxe des Profilkörpers (1) beabstandet ist und derart in diesem einen Raum für eine Positionierung eines lose geführten Rohres (15) ermöglicht.
Kollektor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (13) zur Festlegung des Anpressteiles (4) am Profilkörper (1) verdrehgesichert für 6-kant Normschrauben (5, 5‘, 5‘‘) ausgeformt ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich (13) zur Festlegung des Anpressteiles (4) vom Profilkörper (1) zusätzlich eine Halterung für Photovoltaikmodule und/oder die Strahlungsenergie durchlassende Abdeckungen integrierbar ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpress-Profilkörper (1) einen Abstand voneinander von gleich oder kleiner als 1m aufweisen.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei größeren senkrechten Abständen benachbarter Strangpress-Profilkörper (1) die zwischenliegenden Absorberplatten (2, 2‘) mit einem Abstand zwischen den Strangpress-Profilkörpern (1) mit einer Unterlage (A) verbunden sind.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpress-Profilkörper (1) und die Absorberplatten (2) aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor als Dachfläche bzw. als Wetterschutz-Dachhaut, sowie als Fassadenverkleidung einsetzbar ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor in den Abmessungen und der geometrischen Form anpassbar ist und deshalb jede Dachfläche vollflächig als Kollektor nutzbar ist.