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Die Erfindung betrifft ein Bauteil für insbesondere Wintergärten.
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Wintergärten oder andere Gebäudebereiche mit hohem Glasanteil sind in das Gesamtenergiegefüge eines Gebäudes oft nicht einfach einzubinden. Daher wäre es wünschenswert, wenn zumindest ein Teil der Energie, die ein Wintergarten oder das daran angrenzende Gebäude verbrauchen, durch am Wintergarten angebrachte Solarkollektoren bereitgestellt werden könnte. Die Anbringung von Solarkollektoren an Wintergärten ist aber nicht trivial, da der Durchblick durch die Glasflächen möglichst wenig beeinträchtigt werden soll.
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Diverse Arten von Solarkollektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der
DE 20 2009 017 830 U1 wird ein Solar-Flachkollektor offenbart, der eine Absorberplatte in einem mit Dämmmaterial ausgekleideten Gehäuse aufweist. Solarstrahlung trifft dabei durch ein transparentes Gehäusefenster auf die Absorberplatte und wird von dieser in Wärmeenergie konvertiert. Auf der Rückseite der Absorberplatte sind mehrere Wärmerohre angeordnet, welche die erzeugte Wärme einem Wärmetauscher zuführen, der an einen Heizkreislauf angeschlossen werden kann.
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Derartige Solarkollektoren weisen meist eine rechteckige Grundfläche auf, welche in etwa 1- bis 2-mal so lang wie breit ist, wodurch die Kollektoren vergleichsweise sperrig sind. Insbesondere bei Wintergärten ist ein Anbringen solcher Solarkollektoren problematisch, da damit eine ungewünschte Sichtbeeinträchtigung der vorwiegend aus Glas bestehenden Wand- und Dachsegmente einhergeht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil bereitzustellen, das die Funktionalität von Wintergärten erhöht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fassadenblendeinheit zum Anbringen an Fassaden von insbesondere Wintergärten im Bereich der Traufe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein tragendes Traufprofil gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß weist eine Fassadenblendeinheit, die zum Anbringen an Fassaden von insbesondere Wintergärten im Bereich der Traufe vorgesehen ist, einen integrierten Solarkollektor auf. Der Solarkollektor umfasst ein plattenförmiges Absorberelement, wobei Solarstrahlung auf eine Bestrahlungsseite des Absorberelements trifft und in Wärmeenergie konvertiert wird. Ferner umfasst der Solarkollektor zumindest zwei jeweils ein Arbeitsfluid enthaltende und mit einer Rückseite des Absorberelements thermisch verbundene Wärmerohre, die jeweils einenends mit einem Wärmetauscher thermisch leitend verbunden sind und Wärme vom Absorberelement zum Wärmetauscher transportieren. Weiterhin umfasst der Solarkollektor ein evakuiertes Gehäuse, in dem das Absorberelement angeordnet ist, mit einem Gehäusefenster, dem die Bestrahlungsseite des Absorberelements zugewandt ist. Solarstrahlung gelangt durch das Gehäusefenster ins Innere des Gehäuses des Solarkollektors und trifft auf das Absorberelement. Die zur Gliederung oder Verzierung der Fassade vorgesehene Fassadenblendeinheit erzeugt darüber hinaus Wärmeenergie, die innerhalb des Gebäudes, insbesondere des Wintergartens, genutzt werden kann, und erhöht somit die Funktionalität des Wintergartens und des angrenzenden Gebäudes.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Fassadenblendeinheit nahezu über die gesamte horizontale Abmessung einer Fassade oder eines zusammenhängenden Fassadenabschnitts. Sie kann dazu aus mehreren Teilelementen zusammengesetzt sein. Dabei kann das Gehäusefenster des Solarkollektors im Wesentlichen über die gesamte Länge der Fassadenblendeinheit eine Eintrittsöffnung für Solarstrahlung ausbilden. Hierzu können auch mehrere Segmente von Gehäusefenstern vorgesehen sein. Das im Gehäuse des Solarkollektors angeordnete Absorberelement ist bezüglich seiner Abmessungen vorzugsweise derart ausgebildet, dass es nahezu die gesamte durch das Gehäusefenster oder die Segmente des Gehäusefensters in das Gehäuse eingestrahlte Solarstrahlung auffängt, wobei auch eine Einteilung des Absorberelements in mehrere Segmente möglich ist. Durch diese Anordnung wird eine besonders großflächige Bestrahlung des Absorberelements erreicht, sodass die Fassadenblendeinheit mehr Energie bereitstellen kann. Dies verbessert die Funktionalität des Wintergartens und des angrenzenden Gebäudes.
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Die mit der Rückseite des Absorberelements thermisch leitend verbundenen Wärmerohre führen die Wärmeenergie vom Absorberelement ab und dem Wärmetauscher zu. Die Wärmerohre weisen jeweils ein sich im Röhreninneren befindendes, teilweise flüssiges Arbeitsfluid auf. Bei Wärmezufuhr beginnt ein Teil des flüssigen Arbeitsfluides zu verdampfen, wodurch der Druck lokal steigt. Dies führt zu einem Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs, wodurch der Dampf in einen Kondensationsbereich des Wärmerohrs mit niedrigerer Temperatur strömt. Im Kondensationsbereich kondensiert der Dampf, wobei sich dieser Bereich durch die frei werdende Kondensationswärme erwärmt. Die Wärme wird daraufhin an den mit dem Kondensatorbereich thermisch leitend verbundenen Wärmetauscher abgegeben. Der kondensierte, verflüssigte Teil des Arbeitsmediums wird in jenen Bereich des Wärmerohrs geleitet, dem die Wärme zugeführt wird.
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Das Wärmerohr kann in der Form eines Zwei-Phasen-Thermosiphons oder einer Heatpipe ausgebildet sein. Bei einem Zwei-Phasen-Thermosiphon erfolgt die Rückführung des verflüssigten Teils mittels der Schwerkraft, weshalb der Kondensatorbereich des Wärmerohres höher angeordnet werden muss als der Bereich, dem die Wärme zugeführt wird. Dagegen weist ein als Heatpipe ausgebildetes Wärmerohr aufgrund seiner Struktur im Rohrinneren Kapillarkräfte auf, durch welche der verflüssigte Teil des Mediums zurückgeführt wird. Derartige Kapillarkräfte wirken unabhängig von der Ausrichtung der Heatpipe.
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Vorzugsweise sind die Wärmerohre der Fassadenblendeinheit als Heatpipes ausgebildet, was eine horizontale Anordnung der Wärmerohre mit einer effektiven Wärmezuführung zum Wärmetauscher ermöglicht. Somit kann die erzeugte Wärme mit nur einer geringen Anzahl an Wärmerohren und deshalb kostengünstig auf einer auch größeren Länge der Fassadenblendeinheit vom Absorberelement ab- und dem Wärmetauscher zugeführt werden.
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Das Gehäuse des Solarkollektors ist im Betriebszustand evakuiert, wodurch Wärmeverluste insbesondere durch Konvektion vermieden werden. Dies führt zu einer gesteigerten Effizienz des Solarkollektors und zu einer besseren Funktionalität des Wintergartens und des angrenzenden Gebäudes. Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Anschluss auf, über den das Gehäuse evakuiert oder belüftet werden kann, was die Herstellung, Montage und Wartung der Fassadenblendeinheit erleichtert.
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Mit Vorteil weist das Absorberelement eine Breite von 30 cm bis 70 cm, insbesondere von 40 bis 60 cm, auf. Dies gewährleistet eine ausreichende Leistung bei geringer Sichtbeei nträchtigu ng.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgegenstands weist die Fassadenblendeinheit eine Niederschlagabführung mit einem Niederschlagsammelbereich auf. Der insbesondere als Regenrinne mit beliebiger Profilform ausgebildete Niederschlagsammelbereich nimmt das Regenwasser auf, das auf die Dachfläche des Gebäudes fällt und im Bereich der Traufe gesammelt abfließt. Das gesammelte Regenwasser wird anschließend beispielsweise über ein Fallrohr abgeführt. Indem die Fassadenblendeinheit somit die Funktion einer Niederschlagabführung übernimmt, wird eine gesonderte Regenrinne im Bereich der Traufe entbehrlich. Dies erhöht die Funktionalität des Wintergartens, da die Integration von Solarkollektor und Regenrinne eine besonders kompakte Bauweise der Fassadenblendeinheit ermöglicht, so dass eine ungewünschte Sichtbeeinträchtigung der vorwiegend aus Glas bestehenden Wand- und Dachsegmente minimiert wird.
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Vorzugsweise wird zumindest ein Teil des Niederschlagsammelbereichs vom Gehäuse, insbesondere von der Rückwand des Gehäuses, des Solarkollektors gebildet, wodurch eine noch kompaktere Bauweise erreicht wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands ist vorgesehen, dass der Neigungswinkel des Absorberelements zu einer Horizontalen 65 ° bis 75° beträgt. Dieser ist aus einer Perspektive in einer Längsrichtung der Fassadenblendeinheit als der Winkel zwischen der dem Gehäusefenster abgewandten Seite des Absorberelements und einer durch eine untere Begrenzung des Absorberelements verlaufenden Horizontalen definiert. Durch diese Geometrie ist der Solarkollektor der Fassadenblendeinheit auf den in mittleren Breiten im Frühjahr und im Herbst vorherrschenden Sonneneinstrahlwinkel optimal ausgerichtet und kann somit in dieser Zeit maximale Leistung bringen. Ferner wirkt diese Geometrie einer Überhitzung des Kollektors während der Sommerzeit und damit verbundenen weiteren negativen Einflüssen (beispielsweise übermäßiger Hitzeabstrahlung in den Wohnraum) entgegen.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Ebenen des Gehäusefensters und des Absorberelements parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Diese Anordnung erlaubt eine besonders kompakte Bauweise, da das Gehäusefenster optimal an die Größe des Absorberelements angepasst werden kann.
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Mit Vorteil weist die Fassadenblendeinheit ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes und das Gehäusefenster stützendes Stützelement auf. Insbesondere ist das Stützelement zwischen Gehäusefenster und Absorberelement angeordnet und beabstandet das Gehäusefenster von dem Absorberelement, an dem es sich abstützt. Durch die Abstützung des Gehäusefensters innerhalb des Gehäuses, wird die insbesondere durch das Vakuum hervorgerufene Last, die auf das Gehäusefenster und das Gehäuse wirkt, gleichmäßiger verteilt. Somit können Gehäusefenster und Gehäuse kleiner dimensioniert werden, wodurch eine kompaktere Bauweise der Fassadenblendeinheit realisiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands ist eine Rückwand des Gehäuses im Wesentlichen senkrecht stehend bzw. vertikal verlaufend ausgebildet. Durch diese Geometrie kann die Fassadenblendeinheit insbesondere an Vertikalfassaden unproblematisch angebracht werden. Durch die Anbringung der Rückwand parallel zur Fassade ist ferner eine optimale Ausrichtung des Absorberelements gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands weist die Fassadenblendeinheit einen Wärme speichernden Speicherkörper auf. Vom Solarkollektor erzeugte Wärme kann somit gespeichert und vorzugsweise geregelt abgegeben werden. Die geregelte Wärmeabgabe kann beispielsweise bei Unterschreiten einer bestimmten Außentemperatur - so etwa nach Sonnenuntergang - erfolgen, wodurch die Nutzbarkeit des Wintergartens erweitert wird.
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Mit Vorteil umfasst der Speicherkörper ein Phasenwechselmaterial. Insbesondere ist der Speicherkörper als Latentwärmespeicher ausgebildet, wodurch die Wärme verlustarm und über eine lange Zeit gespeichert werden kann.
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Vorzugsweise weist die Fassadenblendeinheit eine den Speicherkörper mit dem Solarkollektor verbindende Wärmeübertragungsanordnung auf. Diese Wärmeübertragungsanordnung kann durch einen thermisch leitenden Kontakt, beispielsweise mittels Wärmeleitblechen, und/oder über einen Heizkreislauf bereitgestellt werden, der ein Wärme transportierendes Fluid enthält. Die Wärmeübertragungsanordnung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass der Speicherkörper im Wesentlichen gleichmäßig mit Wärme versorgt werden kann. Dazu ist beispielsweise ein sich über die gesamte Länge der Fassadenblendeinheit erstreckender Speicherkörper auch über nahezu die gesamte Länge oder abschnittsweise (etwa alle 10 cm bis 20 cm) mit der Wärmeübertragungsanordnung thermisch leitend verbunden. Insbesondere verläuft zumindest ein Teil der Wärmeübertragungsanordnung in einem an den Speicherkörper angrenzenden Leitungskanal, welcher zur Wärmeisolierung mit einem Isoliermaterial ausgekleidet sein kann.
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Besonders bevorzugt ist die Wärmeübertragungsanordnung derart ausgebildet, dass sie den Wärmetauscher des Solarkollektors mit dem Speicherkörper thermisch verbindet. Insbesondere bildet eine Warmwasser führende Vorlaufleitung eines an den Wärmetauscher angeschlossenen Heizkreislaufs die Wärmeübertragungsanordnung aus, welche Wärme zwischen dem Wärmetauscher und dem Speicherkörper überträgt. Dies ist vorzugsweise der primäre Heizkreislauf, der ebenfalls die vom Solarkollektor erzeugte Wärme dem Wintergarten und dem angrenzenden Gebäude zuführt. Auf diese Weise bildet die Fassadenblendeinheit ein multifunktionales Bauteil mit möglichst wenigen Einzelteilen in äußerst kompakter Bauweise aus.
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Mit Vorteil ist der Speicherkörper mit dem Niederschlagsammelbereich, insbesondere in einem Talbereich des Niederschlagsammelbereichs, thermisch leitend verbunden. Vorzugsweise weist der Niederschlagsammelbereich über nahezu seine gesamte Länge (parallel zur Traufe) eine thermisch leitende Verbindung mit dem Speicherkörper auf. Dazu sind vorzugsweise Wärmleitbleche zwischen dem Speicherkörper und dem Niederschlagsammelbereich angeordnet. Hierdurch kann der Niederschlagsammelbereich insbesondere an Tagen, an denen die Außentemperatur die Gefriertemperatur unterschreitet, erwärmt und somit eine problemlose Abführung des Niederschlags auch in den Wintermonaten sichergestellt werden.
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Alternativ kann der Speicherkörper auch mit einer an einem Gebäude bereits vorhandenen Niederschlagabführung thermisch leitend verbunden werden, wobei die im vorigen Absatz genannten Vorteile ebenfalls bestehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein tragendes Traufprofil mit einer vorstehend beschriebenen Fassadenblendeinheit versehen. Dadurch wird ein noch höherer Integrationsgrad der Fassadenblendeinheit erreicht. Dies erhöht die Funktionalität des Wintergartens, da die Kombination von tragendem Traufprofil und Fassadenblendeinheit eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht, so dass eine ungewünschte Sichtbeeinträchtigung der vorwiegend aus Glas bestehenden Wand- und Dachsegmente minimiert wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den nachfolgenden beschriebenen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen; es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Fassadenblendeinheit,
- 2 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend 1,
- 3 eine noch weiter veränderte Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend 2.
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Die nachfolgend erläuterten Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele können auch einzeln oder in anderen Kombinationen als dargestellt oder beschrieben Gegenstand der Erfindung sein. Nachfolgend werden gleichwirkende Elemente der Erfindung mit einer einheitlichen Bezugsziffer versehen, sofern dies sinnvoll ist.
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1 bis 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Fassadenblendeinheit 2 zum Anbringen an Fassaden von insbesondere Wintergärten im Bereich der Traufe mit einem integrierten Solarkollektor 4 umfassend ein Solarstrahlung in Wärmeenergie konvertierendes, plattenförmiges Absorberelement 6 mit einer Bestrahlungsseite 8, wobei zumindest zwei jeweils ein Arbeitsfluid enthaltende Wärmerohre 10, die jeweils einenends mit einem Wärmetauscher 12 thermisch leidend verbunden sind, mit einer Rückseite 14 des Absorberelements 6 thermisch leitend verbunden sind. Ein evakuiertes Gehäuse 16, in dem das Absorberelement 6 angeordnet ist, hat ein Gehäusefenster 18, dem die Bestrahlungsseite 8 des Absorberelements 6 zugewandt ist.
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In der Zeichenebene (aus einer Perspektive in einer Längsrichtung A der Fassadenblendeinheit 2, die in den 1 bis 3 senkrecht zur Bildebene verläuft) beträgt der Neigungswinkel α, der als Winkel zwischen der dem Gehäusefenster 18 abgewandten Seite des Absorberelements 6 und einer durch eine untere Begrenzung des Absorberelements verlaufenden Horizontalen H (1) definiert ist, 70°. Die Ebenen des Gehäusefensters 18 und des Absorberelements 6 verlaufen parallel zueinander. Eine Rückwand 20 des Gehäuses 16 erstreckt sich im Wesentlichen in einer vertikal stehenden Ebene. Innerhalb des Gehäuses 16 ist ein das Gehäusefenster stützendes Stützelement 22 angeordnet. Hierbei ist das Stützelement 22 zwischen Gehäusefenster 18 und Absorberelement 6 angeordnet und beabstandet das Gehäusefenster 18 von dem Absorberelement 6.
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Die 2 und 3 zeigen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Fassadenblendeinheit 2 mit einem Niederschlagsammelbereich 24 als Teil einer Niederschlagabführung. Der Niederschlagsammelbereich 24 ist hierbei als Regenrinne mit rechteckigem Profil ausgebildet, in die ein Teil einer Dachkonstruktion 26 hineinragt. Ferner bildet die Rückwand 20 des Gehäuses 16 einen Teil des Niederschlagsammelbereichs 24 aus.
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Die 3 zeigt eine Ausführungsform der Fassadenblendeinheit 2 mit einem wärmespeichernden Speicherkörper 28, der insbesondere ein Phasenwechselmaterial umfasst. Im Niederschlagsammelbereich befindet sich in der Darstellung Regenwasser 36. Unterhalb des Speicherkörpers 28 befindet sich ein Leitungskanal 30, in dem eine Warmwasser führende Vorlaufleitung 32 sowie eine Rücklaufleitung 34 eines an den Wärmetauscher 12 angeschlossenen Heizkreislaufs angeordnet sind. Der Heizkreislauf bildet dabei eine Wärmeübertragungsanordnung zwischen dem Speicherkörper 28 und dem Wärmetauscher 12.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009017830 U1 [0003]
