DE20313564U1

DE20313564U1 - Wärmekollektor

Info

Publication number: DE20313564U1
Application number: DE20313564U
Authority: DE
Original assignee: J O S T Marketing Stans GmbH
Current assignee: J O S T Marketing Stans GmbH
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2013-08-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmekollektorelement, insbesondere zur Dachmontage, sowie einen aus wenigstens zwei derartigen Wärmekollektorelementen gebildeten Wärmekollektor.

Wärmekollektoren zur Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in Wärmeenergie, bspw. zur Brauchwassererwärmung sind bekannt. Hierbei wird ein wärmeabsorbierendes bzw. -leitendes Fluid, bspw. Wasser oder eine geeignete Sole, mittels Absorption von Sonnenenergie erwärmt, so dass es zur Brauchwasser- und/oder zur Wärmeenergieversorgung in einer Heizungsanlage o. dgl. verwendet werden kann. Bei einer ersten Variante von Flachkollektoren sind Kupferrohrwindungen auf eine dunkel beschichtete Kupferplatte aufgebracht, die nach unten hin durch eine wärmeisolierende Schicht verdämmt ist und über der nach oben hin in einem gewissen Abstand eine Glasplatte angebracht ist.

Bei sog. Vakuumröhrenkollektoren wird ein Kupferrohr auf einen dunkel beschichteten Kupferstreifen aufgelötet. Dieser Aufbau wird in eine Glasröhre eingebracht, welche anschließend evakuiert wird. Mehrere solcher sog. &ldquor;Heatpipes" werden dann nebeneinander mit einem gewissen Abstand zu einer Kollektorfläche zusammen gefügt. Diese bekannten Kollektoren sind zwar effizient, aber auch relativ teuer in der Herstellung. Außerdem eignet sich ihr auf Glas und Metall basierender Aufbau nicht als Dachdeckschicht.

Flachkollektoren dieser Art werden oftmals entsprechend einer vorhandenen Dachneigung auf Hausdächern angeordnet. Typischerweise erfolgt eine sog. Aufbaumontage, bei welcher ein Solarmodul mittels eines Trägergestells auf der ansonsten unveränderten Dachfläche montiert wird. Soll das optische Erscheinungsbild einer vorhandenen Dachfläche nicht wesentlich beeinträchtigt werden, so müssen die Wärmekollektoren mittels einer Einbaumontage in die Dachfläche integriert werden. Dies kann einerseits dadurch erfolgen, dass eine vorgegebene Dachfläche nicht mit Dachziegeln eingedeckt, sondern dass stattdessen ein Rahmen eingefügt wird, in dem der Wärmekollektor montiert wird.

Eine alternative Montagemöglichkeit für einen Wärmekollektor wird u.a. in der EP 0 085 189 A1 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Kollektor so ausgeführt, dass er die Fläche mehrerer Dachziegel im Verband überdeckt, wobei eine obere Deckschicht des Kollektors entsprechend dem äußeren Aussehen des Verbandes der mehreren Dachziegel verformt ist. Die Randbereiche des Kollektors sind entsprechend den Übergangsbereichen von Dachziegel zu benachbartem Dachziegel in Übereinstimmung mit der Verformung ausgebildet. Die Halterungen ist durch entsprechend passend angeordnete Stege an der Unterseite des Kollektors derart ausgebildet, dass dieser entsprechend einem vorgegebenen Rastermaß der Dachziegel an der Dachlattung auflegbar ist. Ein solcher Wärmekollektor kann in optisch vorteilhafter Weise auf einem mit Ziegel gedeckten Hausdach montiert werden, ohne dass störende Rahmenteile o. dgl. aus der Dachfläche ragen.

Eine flache Dacheindeckung in Form von sog. Lichtziegeln, die auf Dachlatten eines Hausdachs fixiert werden können, ist weiterhin aus der DE 100 02 986 A1 bekannt. Die flachen Dacheindeckungen bestehen aus zumindest teilweise lichtdurchlässigem Flachglas und/oder aus Flachkunststoff und besitzen eine Dicke von maximal 8 mm. Die Grundrissmaße dieser flachen Dacheindeckungen betragen maximal 60 cm mal 60 cm. Einzelne Lichtziegel können durch Klebung miteinander verbunden und/oder an der vorhandenen Lattung fixiert werden. Die flachen Dacheindeckungen können als sog. Solar-Luft-Kollektoreinheiten bzw. als herkömmliche Solar-Wasser-Kollektoreinheiten oder auch als Photovoltaik-Einheiten ausgebildet sein.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmekollektor zur Dachmontage zur Verfügung zu stellen, der sich durch eine modulare Bauweise sowie durch eine einfache Montier- und Kombinierbarkeit zur Realisierung unterschiedlicher Kollektorgrößen auszeichnet.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Wärmekollektorelement gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das sich insbesondere zur Montage auf einem Hausdach eignet, besteht aus einer flachen, Basisplatte, einer darauf aufliegenden, lichtabsorbierenden Schicht zur Aufnahme von zirkulierender Wärmeträgerflüssigkeit, einer darüber angeordneten transparenten

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Wärmedämmungsschicht sowie einer den Kollektor nach außen abschließenden transparenten Schutzschicht aus Kunststoff oder Mineralglas. Die Basisplatte kann insbesondere aus einem geeigneten Dämmmaterial oder auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Die lichtabsorbierende Schicht ist insbesondere als Hohlplatte aus Kunststoff ausgebildet, die ggf. eine versteifende Verrippung aufweisen kann. Leitungsanschlüsse zur Zu- und Abfuhr der Wärmeträgerflüssigkeit führen direkt in die lichtabsorbierende Schicht, die ggf. in einer wannenförmigen Aufnahme der Basisplatte eingefügt sein kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wärmekollektorelement an wenigstens zwei gegenüber liegenden Stirnflächen jeweils Profile zur formschlüssigen Aneinanderreihung weiterer gleichartiger Wärmekollektorelemente aufweist. Um mehrere derartige Kollektorelemente aneinander reihen zu können, weist das Element einen rechteckförmigen Grundriss auf, bei dem an allen vier außen liegenden Stirnflächen jeweils Profile zum formschlüssigen Aneinanderfügen vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Profilgestaltung mit wenigstens einer nutartigen Vertiefung sowie einem am daran angrenzenden Kollektorelement hiermit korrespondierenden Längssteg ermöglicht ein leichtes und formschlüssiges Aneinanderfügen, was zudem eine weitgehende Dichtigkeit des Kollektors sowie eine Maßhaltigkeit an der Dachoberfläche ermöglicht.

Die Längserstreckungen der Vertiefungen bzw. der Längsstege verlaufen jeweils in Längsrichtung einer Längsseite des Grundrisses des Wärmekollektorelements, so dass eine Vielzahl dieser Elemente in beliebiger Weise schachbrettartig aneinander gefügt werden können. Typischerweise sind die Vertiefungen bzw. Stege derart an einem Kollektorelement angeordnet, dass zwei aneinander grenzende Stirnflächen jeweils mit Vertiefungen versehen sind, und dass zwei diagonal gegenüber liegend angeordnete Stege an entsprechend aneinander angrenzenden Stirnflächen vorgesehen sind. D.h., jede Stirnfläche mit einem Steg grenzt jeweils an eine benachbarte Stirnfläche mit einem Steg sowie an eine Stirnfläche mit einer Vertiefung. Umgekehrt grenzt jede Stirnfläche mit einer Vertiefung an eine benachbarte mit einer Vertiefung sowie an eine weitere benachbarte Stirnfläche mit einem Steg.

Anstelle jeweils eines Steges bzw. einer Vertiefung können auch jeweils mehrere parallele Stege bzw. Vertiefungen vorgesehen sein, die formschlüssig ineinander eingreifen können. Grundsätzlich kann die formschlüssige Verbindung mit den unter-

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schiedlichsten, zueinander passenden Formen der Stirnseiten der Kollektorelemente gebildet werden. Diese unterschiedlichen Gestaltungen sind dem Fachmann geläufig und brauchen daher an dieser Stelle nicht detailliert und im Einzelnen beschrieben werden.

Ein erfindungsgemäßer Wärmekollektor zur Dachmontage besteht aus wenigstens zwei Wärmekollektorelementen gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, die mit formschlüssig ineinander greifenden Stirnflächen jeweils in schachbrettartigen Mustern nebeneinander liegend aneinander gefügt sind. Die Wärmekollektorelemente können insbesondere die Fläche normaler Dachziegel oder Vielfache davon aufweisen, so dass eine problemlose Ersetzbarkeit von Dachziegeln durch einen erfindungsgemäßen Wärmekollektor ermöglich ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wärmekollektoren in ihrer Außenkontur an bestimmte Dachziegelformen angepasst werden, so dass eine weitgehende Integrierbarkeit in eine vorhandene Dachaußenhaut ermöglicht ist, ohne dass die Wärmekollektoren optisch besonders stark ins Auge fallen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die außen liegenden Schutzschichten der Wärmekollektorelemente an ihren aneinandergrenzenden Rändern jeweils mit Leisten dichtend abgedeckt sind. Die mehreren Wärmekollektorelemente sind jeweils über Leitungsanschlüsse untereinander verbunden. Diese An-Schlüsse können insbesondere steckbar oder anderweitig verbindbar ausgeführt sein, so dass eine leichte Montierbarkeit der Kollektorelemente ermöglicht ist, ohne dass beispielsweise ein Verlöten oder Verschweißen der Leitungsanschlüsse untereinander erforderlich wäre.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Wärmekollektor einen umlaufenden Trägerrahmen zur Montage auf Dachlatten eines Hausdachs aufweist. In den Trägerrahmen können dann eine Reihe von aneinandergefügten Wärmekollektorelementen eingelegt werden, ohne dass hierfür eine Zuhilfenahme von Werkzeug notwendig wäre.

Der erfindungsgemäße Kollektor eignet sich zum Betrieb in Heizungssystemen. Er ist durch seinen hauptsächlich auf Kunststoff basierenden Aufbau finanziell so günstig, dass große Flächen kostengünstig hergestellt werden können. Das Kollektorsystem ist mit Hilfe geeigneter Nut-Feder-Systeme so aufgebaut, dass unter den Kollektorflächen keine zusätzliche Dacheindeckung benötigt wird.

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Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:

Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Wärmekollektorelements und

Figur 2 eine schematische Perspektivdarstellung mehrerer formschlüssig zu einem Wärmekollektor aneinander gefügte Wärmekollektorelemente gemäß Figur 1 zeigt.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wärmekollektorelement 10, das eine flache Basisplatte 12, eine darauf aufliegende, lichtabsorbierende Schicht 14, eine auf dieser angeordnete, transparente Wärmedämmungsschicht 16 und eine den Kollektor nach außen abschließende, transparente Schutzschicht 18 aus Kunststoff oder Mineralglas aufweist. Leitungsanschlüsse 20 führen aus zumindest einer der Stirnflächen 22 des Wärmekollektorelements 22 nach außen und dienen zur Verbindung mit benachbarten Wärmekollektorelementen 22 und/oder mit einem Leitungssystem zur Förderung der im Wärmekollektor zu erwärmenden Flüssigkeit.

Die Basisplatte 12 ist wannenförmig ausgebildet und kann insbesondere aus einem geeigneten Dämmmaterial bestehen. Wahlweise kann die Basisplatte 12 auch aus Kunststoff bestehen und durch eine geeignete Kunststoffverkapselung ihre Stabilität erhalten. Die Basisplatte 12 weist an ihren Seitenflächen 22 ineinander steckbare Profile auf (vgl. Figur 2).

Auf der flachen Basisplatte 12 befindet sich eine ca. 5 mm dicke Hohlplatte aus Kunststoff oder Aluminium o. dgl., die von Wasser oder Sole oder einer anderen geeigneten Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt wird. Aufgrund ihrer oberseitigen schwarzen Beschichtung wird die Hohlplatte im Folgenden als lichtabsorbierende Schicht 14 bezeichnet. An dieser Schicht 14 sind die Leitungsanschlüsse 22 vorgesehen. Wahlweise kann die lichtabsorbierende Schicht 14 durch zusätzliche Verrippungen an ihrer Ober- und/oder Unterseite versteift sein. Diese Verrippungen können gleichzeitig für eine gewünschte Strömungslenkung der Wärmeträgerflüssigkeit sorgen. Die Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt die gesamte Schicht 14, so dass die Wärme nur senk-

recht durch die Wände der Schicht, nicht aber entlang irgendwelcher Metall- oder Kunststoffflächen transportiert werden muss.

Auf der lichtabsorbierenden Schicht 14 liegt eine transparente Verbundplatte, die aus der Wärmedämmungsschicht 16 sowie aus der transparenten Schutzschicht 18 besteht. Die Wärmedämmungsschicht 16 kann insbesondere als folienartige Schicht ausgebildet sein, die beispielsweise aus einer wabenförmigen Struktur mit Lufteinschlüssen besteht. Die wabenförmige Schicht kann vorzugsweise ca. 40 bis 80 mm dick sein und aus durchsichtiger Kunststofffolie gefertigt sein. Als Material hierfür eignet sich bspw. Celluloseacetat. Diese transparente Wabenstruktur ist hochlichtdurchlässig und besitzt sehr gute wärmedämmende Eigenschaften.

Die vorzugsweise mit der transparenten Wärmedämmungsschicht 16 verbundene Schutzschicht 18 kann aus einem geeigneten Kunststoff oder Mineralglasmaterial bestehen, so dass insgesamt eine leichte und sehr stabile Verbundplatte entsteht, die den Kollektor nach oben hin abschließt.

Wie anhand der Figur 2 verdeutlicht wird, können mehrere Wärmekollektorelemente 10 zu einem Wärmekollektor 11 zusammengefügt werden, indem die aneinander grenzenden Stirnflächen 22 mittels der darin eingebrachten Formelemente formschlüssig aneinander gefügt werden. Zu diesem Zweck weist eine der Stirnflächen 22 eine stegartige Erhöhung 24 und die daran angrenzende Stirnfläche 22 eines benachharten Wärmekollektorelements 10 eine damit korrespondierende, nutartige Vertiefung 26 auf, in welche die stegartige Erhöhung 24 formschlüssig eingreifen kann, sobald die Wärmekollektorelemente 10 mit ihren Stirnflächen 22 bündig aneinander geschoben sind. Auf diese Weise bilden mehrere Wärmekollektorelemente 10 jeweils ein sog. Nut-Feder-System, so dass die Kollektorplatten lückenlos zu einer Dachabdeckung zusammen gefügt werden können.

An der Oberseite des Wärmekollektors 11 bleiben beim Aneinanderfügen von mehreren derartigen Kollektorelementen 10 Längsfugen 28, die mit passenden Leisten 30 abgedeckt sind. Die Leisten 30 können beispielsweise eine T-förmige Kontur aufweisen, so dass sie in die Längsfugen 28 eingedrückt und/oder dort verklebt werden können. Wahlweise können die Leisten 30 auch einfach auf die Längsfugen 28 aufgeklebt bzw. aufgeschweißt werden, so dass diese dicht verschlossen sind und das Eindringen von Schmutz und Regenwasser verhindert wird.

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Ein umlaufender Trägerrahmen (nicht dargestellt) kann die Außenkontur des Wärmekollektors 11 entsprechend Figur 2 vorgeben, so dass eine leichte Montierbarkeit auf einer Dachfläche eines Hauses ermöglicht ist.

Claims

1. Wärmekollektorelement (10), insbesondere zur Dachmontage, bestehend aus einer flachen Basisplatte (12) aus Dämmmaterial, einer darauf aufliegenden lichtabsorbierenden Schicht (14) zur Aufnahme von zirkulierender Wärmeträgerflüssigkeit, einer darüber angeordneten transparenten Wärmedämmungsschicht (16) sowie einer den Kollektor nach außen abschließenden transparenten Schutzschicht (18) aus Kunststoff- oder Mineralglas, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekollektorelement (10) an wenigstens zwei gegenüber liegenden Stirnflächen (22) jeweils Profile zur formschlüssigen Anreihung weiterer gleichartiger Wärmekollektorelemente (10) aufweist.

2. Wärmekollektorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (10) einen rechteckförmigen Grundriss aufweist.

3. Wärmekollektorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an allen vier Stirnflächen (22) jeweils Profile vorgesehen sind.

4. Wärmekollektorelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profil jeweils durch wenigstens eine nutartige Vertiefung (26) bzw. einen hiermit korrespondierenden Längssteg (24) gebildet ist.

5. Wärmekollektorelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckungsrichtungen der Vertiefungen (26) bzw. der Längsstege (24) jeweils in Längsrichtung einer Längsseite des Grundrisses des Wärmekollektorelements (10) verlaufen.

6. Wärmekollektorelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile an zwei gegenüber liegenden Stirnflächen (22) jeweils durch wenigstens eine Vertiefung (26) bzw. einen hiermit korrespondierenden Längssteg (24) gebildet sind.

7. Wärmekollektor (11), insbesondere zur Dachmontage, bestehend aus wenigstens zwei Wärmekollektorelementen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die mit formschlüssig ineinander greifenden Stirnflächen (22) jeweils in schachbrettartigem Muster nebeneinander liegend aneinander gefügt sind.

8. Wärmekollektor nach Anspruch 7, bei dem die außen liegenden Schutzschichten (18) der Wärmekollektorelemente (10) an ihren aneinander grenzenden Rändern jeweils mit Leisten (30) dichtend abgedeckt sind.

9. Wärmekollektor nach Anspruch 7 oder 8, bei dem aneinander grenzende Wärmekollektorelemente (10) jeweils über Leitungsanschlüsse (20) untereinanderverbunden sind.

10. Wärmekollektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, der einen umlaufenden Trägerrahmen zur Montage auf Dachlatten eines Hausdachs aufweist.