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Sonnenkollektor
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Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor mit einem mit einer transparenten
Abdeckung versehenen Gehäuse und einem darin angeordneten, von dem zu erwärmenden
Fluid durchströmten Kollektorelement.
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Derartige Sonnenkollektoren sind für die Montage auf Dächern zur Ausnutzung
der Sonnenenergie für die Warmwasserversorgung bekannt. Mit der Erfindung soll ein
kostengünstiger und dennoch wirksamer Sonnenkollektor geschaffen werden, der als
Bauelement mit weiteren Sonnenkollektoren in einfacher Weise kombiniert und montiert
werden kann.
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Nach der Erfindung besteht das in dem Gehäuse des Sonnenkollektors
angeordnete Kollektorelement aus zwei miteinander verbundenen Platten, die zwischen
sich einen Kanal einschließen, der sich zwischen Ein- und Auslauf schlangenlinienförmig
förmig über die Plattenfläche erstreckt, wobei wenigstens eine Platte zur Ausbildung
des Kanals mit einer dem Verlauf des Kanals entsprechenden Verformung versehen ist.
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Das Kollektorelement kann in einfacher Weise aus zwei Platten hergestellt
werden, die längs des Randes und gegebenenfalls auch zwischen den Kanalabschnitten
miteinander flüssigkeitsdicht verbunden sind. Die Platten können beispielsweise
durch Pressen mit einer durchgehenden Vertiefung bzw. Erhöhung versehen werden,
die den Kanal bildet und sich schlangenlinienförmig über die gesamte Plattenfläche
erstreckt. Dieser Kanal, der zweckmäßigerweise relativ flach ausgebildet wird, kann
durch eine entsprechende Verformung nur einer Platte ausgebildet werden, die auf
einer ebenen Platte aufliegt, oder es können beide Platten in gleicher Weise zur
Ausbildung des Fluidkanals verformt sein.
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Damit im Baukastensystem beliebig große Kollektorflächen zusammengefügt
werden können, wird der Ein- und Auslauf in Form eines Rohrstutzens auf der Rückseite
des plattenförmigen Kollektorelementes etwa senkrecht zu dessen Fläche ausgebildet,
wobei der Rohrstutzen jeweils durch eine Isolierschicht gefUhrt ist, auf der das
Kollektorelement in dem Gehäuse aufliegt. Die Verbindung zwischen den einzelnen
Kollektorelementen kann damit auf der Innenseite des Daches vorgesehen werden.
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Das kastenförmige Gehäuse des Sonnenkollektors ist zweckinäßigerweise
mit einem lösbar befestigten Rahmen versehen, durch den über elastische Dichtungsringe
eine Glasplatte auf dem Gehäuse befestigt ist, so daß diese in einfacher Weise ausgewechselt
oder ersetzt werden kann. Bei großflächigen Sonnenkollektoren wird vorteilhafterweise
eine Unterteilung des Rahmens und der Glasplatte vorgesehen, um das Bruchrisiko
zu verringern und Verspannungen zu vermeiden, die sich aufgrund der auftretenden
Temperaturen bei großflächigen Glasplatten ergeben könnten. Zur Abdeckung des Gehäuses
könnte auch eine transparente Kunststoffplatte oder -folie vorgesehen werden, jedoch
wird vorzugsweise Glas verwendet, da sich dieses nicht elektrostatisch auflädt,
weniger leicht verschmutzt und nicht versprödet und vergilbt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung übergreift der Rahmen die Gehäuseseitenwände
derart, daß zugleich ein Verwahrungsblech durch den Rahmen befestigt werden kann,
das zur Abdichtung auf geneigten Dächern erforderlich ist.
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Eine beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 in einer Draufsicht und
in einer Querschnittsansicht das aus zwei Platten gebildete Kollektorelement zeigt.
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Fig. 2 zeigt in einem Teilschnitt eine andere Ausführungsform des
Kollektorelementes.
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Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht das Gehäuse
des Sonnenkollektors.
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Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 3.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Platten bezeichnet, die aus Stahlblech,
Aluminium oder auch aus einem geeigneten wärmeleitenden Kunststoff bestehen können.
Diese Platten 1 und 2 schließen zwischen sich einen Kanal 3 ein, durch den das zu
erwärmende Wasser strömt und der sich zwischen einem Einlauf 4 und einem Auslauf
5 schlangenlinienförmig über die gesamte Fläche der Platten erstreckt. Zur Ausbildung
des Kanals 3 können die beiden Platten 1 und 2 durch Pressen oder Tiefziehen verformt
werden. Es ist auch möglich, nur eine der Platten zur Ausbildung des Kanals 3 zu
verformen und diese mit einer ebenen Platte 2' zu verbinden, wie es in Fig. 2 dargestellt
ist. Zweckmäßigerweise wird der Kanal 3 relativ flach ausgebildet, um eine wirksame
Erwärmung des durchströmenden Wassers zu erhalten.
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Der Ein- und Auslauf ist in Form eines Rohrstutzens auf der Unterseite
des Kollektorelementes ausgebildet, wobei die
Rohrstutzen 4 und
5 Jeweils etwa senkrecht zur Plattenfläche angeordnet sind. Die Rohrstutzen 4 und
5 können an der Platte angeschweißt sein.
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Längs des Umfanges sind die Platten mit einem ebenen Rand- -abschnitt
versehen, längs dem sie durch Schweißen miteinander verbunden sind. Auf den Abschnitten
zwischen den einzelnen t Kanalwindungen können die beiden Platten 1 und 2 gleichfalls
durch Punkt- oder Rollschweißen miteinander verbunden werden.
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Die Oberseite des Kollektorelementes ist in bekannter Weise geschwärzt.
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Der Verlauf des zwischen den beiden Platten 1 und 2 eingeschlossenen
Kanals 3 kann auch in anderer Weise ausgelegt sein, beispielsweise indem vom Einlauf
4 aus der Kanal zunächst entlang der Längsseite des Kollektors verläuft.
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n vn jedem Fall wird eine engeschlangenlinienähnliche Windung des
Kanals vorgesehen, welche eine Zwang@führung des durchströwenden Wassers ergibt,
so daß praktisch die gesamte Plattenfläche von dem durchströmenden Wasser überstrichen
wird.
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Anstelle der Schweißung längs der Ränder der Platten und auf @en Abschnitten
zwischen den einzelnen Kanalwindungen können die beiden Platten 1 und 2 gegebenenfalls
auch zumindest abschnittsweise durch Klebung miteinander verbunden sein.
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Das durch die Platten 1 und 2 gebildete Kollektorelement ist, wie
die Fig. 3 und 4 zeigen, in einem kastenförmigen Gehäuse 6 angeordnet, wobei es
auf einer Isolierschicht 7 aufliegt, durch welche die Rohrstutzen 4 und 5 für den
Ein- und Auslaß geführt sind, welche gleichzeitig zur Fixierung des Kollektorelementes
auf dieser isolierenden Unterlage 7 jenen. Die Rohrstutzen 4 und 5 sind so ausgelegt,
daß sie s der Unterseite des Gehäuses 6 etwas vorstehen, wobei ie mit einer geeigneten
Anschlußeinrichtung, beispielsweise eines Gewinde oder dergleichen versehen sein
können Die Seiendwände des Gehäuses 6 weisen am oberen Rand einen nach innen
abgewinkelten
Abschnitt 8 auf, auf dem über einen elastischen Dichtungsring 9 eine Glasplatte
10 aufliegt. Diese Glasplatte 10 wird durch einen im Querschnitt winkelförmigen
Rahmen 11 gehalten, der über einen weiteren elastischen Dichtungsring 12 mit dem
nach innen ragenden Schenkel auf der Glasplatte 10 anliegt. Ferner sind in geeigneten
Abständen Schraubenbolzen 13 auf dem Gehäuse 6 angebracht, durch welche über Flügelmuttern
dieser Rahmen 11 lösbar befestigt ist, so daß die Glasplatte jederzeit ausgewechselt
werden kann.
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Der nach unten verlaufende Abschnitt des Rahmens 11 ist etwas verlängert
ausgebildet, so daß er die Seitenwand des Gehäuses 6 auf einem Abschnitt übergreift,
wobei er einen solchen Abstand von der Gehäusewand hat, daß zwischen dem Rahmen
11 und der Gehäusewand ein Verwahrungsblech 14 befestigt werden kann, das zur Abdichtung
bei der Montage auf geneigten Dächern vorgesehen wird. Dieses Verwahrungsblech 14
ist im Querschnitt winkelförmig ausgebildet und weist auf dem Außenrand einen Wasserfalz
auf.
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Wie die Draufsicht in Fig. 3 zeigt, ist die Glasplatte 10 in zwei
Abschnitte unterteilt, wobei etwa in der Mitte des Rahmens 11 ein Unterteilungssteg
15 vorgesehen ist, der einer entsprechenden Strebe auf der Oberseite des Gehäuses
6-gegen-Uberliegt, die wie der Umfangsrand des Gehäuses mit Schraubenbolzen versehen
ist, so daß auch auf diesem Unterteilungssteg der Rahmen 11 zur Abdichtung der Glasplatten
festgezogen werden: kann. Durch die kleineren Abmessungen der Glasscheiben ergeben
sich weniger Verspannungen.
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Die Höhenabmessung des Gehäuses 6 ist so ausgelegt, daß die Glasplatte
10 zur Ausbildung eines Luftraumes in einem geeigneten Abstand über dem Kollektorelement
liegt. Das Gehäuse kann beispielsweise aus verzinktem Stahlblech bestehen. Im Baukastensystem
können durch Nebeneinandersetzeneinzelner Sonnenkollektoren beliebig große Kollektorflächen
ausgebildet werden, wobei sich die Anschlüsse jeweils auf der Unterseite
befinden.
Das Gehäuse 6 des Sonnenkollektors kann anstelle von Stahlblech auch aus einem geeigneten
Kunststoff bestehen, wie auch der Schraubrahmen 11. Anstelle der in Fig. 4 wiedergegebenen
Schrauben können auch andere Befestigungselemente vorgesehen werden, mit denen der
Rahmen 11 lösbar am Gehäuse 6 angebracht wird.
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Es sind verschiedene Abwandlungen der Erfindung möglich, so können
beispielsweise die Windungen des Kanals 3 so gelegt werden, daß der Ein- und Auslaß
auf einer Seite der Kollektorfläche liegen und nicht an diametral gegenüberliegenden
Stellen, wie die Figur 3 zeigt, so daß die beiden Platten 1 und 2 identisch vorgeformt
werden können. Zur Verlängerung des Strömungsweges durch den Kollektor kann auch
eine andere geometrische Gestaltung der Zwangsführung der Strömung vorgesehen werden,
beispielsweise eine meanderförmige Anordnung, wobei zur Vorrichtung des Strömungswiderstandes
abgerundete Ecken vorgesehen werden.
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L e e r s e i t e