DE2632373A1 - Bauelementensatz fuer sonnenkollektoren - Google Patents

Bauelementensatz fuer sonnenkollektoren

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DE2632373A1 DE19762632373 DE2632373A DE2632373A1 DE 2632373 A1 DE2632373 A1 DE 2632373A1 DE 19762632373 DE19762632373 DE 19762632373 DE 2632373 A DE2632373 A DE 2632373A DE 2632373 A1 DE2632373 A1 DE 2632373A1
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Helmut Ing Grad Jacobs
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Description

  • Bauelementensatz für Sonnenkollektoren
  • Die Erfindung bezicht sich auf einen Bauelementensatz für Sonnenkollektoren mit abschnittsweise nebeneinander angeordneten, wenigstens einen Wärmetransportmittelkanal aufweisenden Kollektorelementen und diese oberseitig überdeckenden, Wärmes@rahlen durchlassenden Scheiben sowie die Kollektorelemente unterseitig abdeckenden Bodenplatten.
  • Sonnenkollektoren sollen durch Wärmestrahlen der Sonne aufgebeizt werden und diese Wärme an ein Wärmetransportmittel möglichst verlustfrei abgeben. Das Wärmemittel wird dann dazu benutzt, die Wärme direkt oder indirekt - beispielsweise über einen Speicher -einem Verbraucher zuzuführen. Zu diesem Zweck sind die von der Sonne bestrahlten Flächen mit einer absorbierenden Oberschicht versehen, die zum Schutz gegen kühlende Luftströme durch Wärmestrahlen durchlassende und Reflexionen verhindernde Scheiben abgedekt sind. Dabei ist vorzugsweise der raum zwischen Scheibe und Kollektoroberfläche weitgehend evakuiert. Auch die Unterseite des Kollektorelementes ist gegen Wärmeabstrahlung durch eine im Abstand zur Unterseite angeordnete Bodenplatte abgedeckt. Die Anordnung der einzelnen Elemente zueinander und deren Befestigung miteinander unter Wahrung der Isolation ist genauso aufwendig wie die Bildung größere Flächengebilde, die zur Erzeugung bzw zum Auffangen größerer irmcllleng-en erforderlich sind.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Bausatz für Sonnenkollektoren zu schaffen, der aus wenigen Einzelelementen besteht und leicht erstellbar sowie durch Aneinanderreihung von Bausätzen zu einem größeren Flächengebilde zusammensetzbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß längsseits der Kollektorelemente Einfaßprofilstäbe mit in Profilhöhe abstandsweise angeordneten Haltestegen verlaufen, welche ihrerseits über Isolierstücke die Kollektorelemente, die Scheiben und die Bodenplatten haltern, und daß die Einfaßprofilstäbe mit stirnseits der Kollektorelemente angeordneten Rahmenprofilen verbunden sind.
  • Nach einem bevorzugten Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind die Einfaßprofilstäbe T-förmig ausgebildet und weisen auf der Läiige ihres Steges zwei abstandsweise übereinarl(3er- und gegenüberliegende Paare von ilaltestegen auf, wobei das freie Ende des Steges mit einer Halteleiste versehen ist und der Steg der Eiitfaßprofilstäbe in Profillängsrichtung verlaufende Schraubnuten aufweist. Dadurch ist es mögliell, die Sonnenkollektoren steifenartig durch einfaches Aneinanderschieben zu mehreren nebeneinander anzuordnen und ein mehr oder welliger großes Flächengebilde zu erstellen.
  • Zur Erhöhung des Schutzes gegen abkühlende Außenluft und damit auch zur Verbesserung des Kollektorwirkungsgrades findet nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung als Scheibe eine einen Zwischenraum aufweisende Isolierglasscheibe Verwendung, welche auf einer der dem Kollektorelement zugekehrten Scheibenseite mit einer von außen Wärmestrahlen durchlässigen und nach innen reflektierenden Schicht versehen ist. Aus den gleichen Gründen ist vorzugsweise der zwischen Kollektorelement und Bodenplatte gebildete Hohlraum mit einem Wärmedämmstoff ausgefüllt.
  • Damit die das jeweilige kollektorelement abdeckende Scheibe abstandsweise angeordnet gehaltert und gleichzeitig abgedichtet werden kann, besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß außer dem Steg des Einfaßprofiles auch der Steg des Rahmenprofiles an seinem freien Ende eine Halteleiste aufweist, an der ein die Scheibe halterndes und abdichtendes, elastisches Abdeckprofil über eine Rastverbindung festlegbar ist. Dabei weisen diese Halteleisten vorzugsweise einen pilzförmigen Querschnitt auf und bilden Halteflächen, an denen Rastvorsprünge der mit Dichtlippen versehenen Abdeckprofile verhaken.
  • Der im Hohlraum oberhalb des Kollektorelementes unter der Abdeckscheibe auftretende Treibhauseffekt läßt sich insbesondere dann gut ausnutzen, wenn - wie nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen - große, ein Wärmetransportmittel aufnehmende und führende Querschnitte im Kollektorelement vorhanden sind, indem das Kollektorelement als doppelwandige, einen Freiraum einschließende Platte ausgebildet ist, die an ihren Längsrändern mit Tragstegen versehene Längskanäle aufweist, und daß der zwischen den Längskanälen befindliche Freiraum durch parallel dazu verlaufende Lamellen unterteilt ist, die vor den zusammengedrückten und dicht miteinander zu Stirnkanten verbundenen Wandteilen enden und beidendig je einen Querkanal bilden, durch welchen die beiden das Wärmeträgermittel führenden Längskanäle diagonal miteinander in Verbindung stehen. Um die beispielsweise im Strangpreßverfahren herstellbaren Kollektorelemente der letztgenannten Art nach der Längenabtrennung leichter mit stirnseitigen Durchflußkanälen durch Freischneiden der Lamellen versehen zu können, sind die Lamellen an ihren Verbindungsstellen mit den Wänden des Kollektorelementes mit eine Trennung erleichternden Einschnürungen versehen.
  • Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind zur Herstellung einer dichten Verbindung der Wärmeträgermittel führenden Hohlräume der einzelnen Kollektorelemente mit den quer zu deren in Länsgrichtung verlaufenden Verbindungskanälen die seitlich an den Längskanälen austretenden Tragstege tangential angeordnet und stellen Fortsätze der zwischen den Längskanälen vorhandenen Lamellen dar.
  • lis lassen sich mit wenigen, vorzugsweise durcli Strangpressen herstellbaren Bauelementen auf einfache Weise den Erfordernissen angepaßte Sonnenkollektor-Flächengebilde herstellen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und die auftreffende Sonnenenergie effektiv ausnutzen Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Querschnitt eines Sonnenkollektors im Bereich von aneinandergereihten Kollektorelementen, Fig. 2 einen Längsschnitt des Sonnenkollektors im stirnseitigen Bereich eines Kollektorelementes, Fig 3 den Querschnitt eines Kollektorelementes mit großem Wärmetransportmittel-Querschnitt, Fig. 4 eine schematische Ansicht des Kollektorelementes nach Figur 3 in verkleinertem Maßstab, Fig 5 einen Eckbereich des aus den Figuren 3 und 4 ersichtlichen Kollektorelementes in perspektivischer An sicht, Fig. 6 den Anschluß der Lamellen an die Platten des liollektorelementes der Figuren 3 bis 5 in der Einzelheit VI von Figur 3.
  • Der Bauelementensatz zur Herstellung eines Sonnenkollektors wird gebildet aus dem eigentlichen Kollektorelement 10, einer dieses oberseitig abdeckenden Scheibe 12, einer abstandsweise unter dem Kollektorelement 10 angeordneten Bodenplatte 29 und den diese Bauteile an ihren Längsseiten halternden Einfaßprofilstäben 17 sowie den die Sclmlalsciten einfassenden und den Verbund erstellenden Italmlenprofilell 23. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Kollektorelement 10 als relativ schmale, rechteckige Platte ausgebildet, die mindestens einen in Längsrichtung verlaufenden Wärmetransportmittelkanal 11 aufweist Dabei ist die von der Sonne bestrahlte Öberfläche des Kollektorelementes 10 vorzugsweise mit einer Wärmestrahlen absorbierenden Schicht versehen.
  • Das Kollektorelement 10 ist an seinen Längsseiten von je einem streifenartigen, H-förmigen Isolierstück 16 eingefaßt, welches eine brückenartige Verbindung mit dem mittleren Haltesteg 19 von T-förmigen Einfaßprofilstäben 17 herstellt. Diese Einfaßprofilstäbe 17 weisen all ihrem Steg 18 z zur Aneinanderreihung mehrerer Kollektorelemente 10 zwei abstandsweise übereinander- und gegenüberliegenden Paare von Jfaltestegen 19 auf. Es versteht sich, daß die einen äußeren Abschluß bildenden Einfaßprofilstäbe (nicht dargestellt) keine Haltestegpaare, sondern nur entsprechend übereinander angeordnete Ilaltestege 19 auf nur der inneren Seite des Steges 18 aufweisen. Die quer zum Steg 18 des Einfaßprofilstabes 17 verlaufenden, unteren Kurzselienkel sind mit je einer einschublitit 22 zur Aufnahme der l3odenplatte 29 versehen. I)ie oberen Haltestege 19 sind mit einem winkelförmiGen Isolierstück 15 überzogen, welches neben Isolierfunktionen auch die Abdichtung einer auf die oberen llaltestege 19 aufgelegten Scheibe 12 übernimmt. Zur Festlegung der nebeneinander angeordneten und durch Einfaßprofilstäbe 17 miteillallder verbundenen Kollektorelemente 10 sind die Einfaßprofilstäbe 17 mit Schraubnuten 10 versehen, die der Aufnahme von Schrauben dicrlen, durch welche die stirnseitig der hollektorelemente 10 verlaufenden Rahmenprofile 23 mit den Einfaßprofilstäben 17 verbunden werden und ein Tragrahmenwerk für die Kollektorelemente 10, die Scheiben 12 und die ßodenplatten 29 bilden.
  • Der Steg 24 des Rahmenprofiles 23 ist unterseitig illit einen Schenkel 27 versehen, in welchem sich ebenfalls eine Einschubnut 28 zur stirnseitigen Aufnahme der Bodenplatte 29 befindet. Der Steg 2]l des Rahmenprofiles 23 ist genauso hoch wie der Steg 18 des Einfaßprofilstabes 17 Sowohl der Einfaßprofilstab 17 als auch das Rahmenprofil 23 sind am freien Ende ihrer Stege 18 bzw.
  • 24 mit Halteleisten 21 bzw. 25 versehen, die pilzförmig ausgebildet sind und auf ihrer Unterseite Halteflächen 26 aufweisen.
  • Diese Halteflächen dienen der Festlegung von einem Abdeckprofil 31 aus vorzugsweise elastischem Kunststoff zugehörigen Rastvorsprüngen 33. Das Abdeckprofil 31 ist bei der Verwendung an einem mittleren Einfaßprofilstab 17 mit zwei und bei Verwendung an einem äußeren Einfaßprofilstab sowie am Rahmenprofil 23 mit nur einer- Diclftlippe 32 versehen. Dadurch ist die Scheibe 12 allseits einwandfrei abgedichtet und gleichzeitig auf den oberen Tragsteg 19 des Einfaßprofilstabes 17 festgeklemmt. Zur Unterstützung der Abdichtung ist insbesondere bei evakuierten Räumen zwischen Kollektorelementen 10 und Scheibe 12, zwischen Stirnseite der Scheibe 12 und Rahmenprofil 23 eine Flachdichtung 48 angeordnet.
  • Zur Steigerung des Treibhauseffektes zwischen Scheibe 12 und kollektorelement 10 und damit zur Wirkungsgradverbesserung wird, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, eille Isolierglasscheibe verwendet, die zweckmäßib auf einer dem Kollektorelement 10 zugekehrten Seite mit einer von außen Wärmestrahlen durchlässigen und nach innen reflektierenden Beschichtung 13, beispielsweise aus Indiumoxid, versehen ist. Dabei ist der Zwischenraum 14 der Isolierglasscheibe in bekannter Weise durch ein Feuchtigkeit absorbierendes Mit tel wie Kieselgur oder dgl. gegen Dc lagbildung von innen geschützt. Der Wirkungsgradverbesserung dient auch die Ausfüllung des Holraumes 30 zwischen dem Kollektorelement 10 und der Bodenplatte 29 mit einem Wärmedämmstoff.
  • Die Abführung und Zirkulation des Wärmetransportmittels durch die Wärmetransportmittelkanäle 11 der einzelnen Kollektorelemente 10 erfolgt beispielsweise, wie aus Fig. 2 ersichtlich, über Vcrbindungskanäle 45, die in bekanrlter Weise die durch einer Verschluß 46 in ihrer Längsrichtung verschlossenen WärmetransportmittelkanÜle 11 auf der einen Seite als Zulauf und auf <ler anderen Seite als Ablauf miteinander verbinden. Dabei kanii insbesondere bei geneigten Kollektorflächengebilden die natürliche Zirkulation benutzt werden. Es versteht sich jedoch, daß mittels einer Pumpe auch ein zwangsweiser Wärmetransportmittelumlauf bewirkt werden kalln .
  • Bei langsamem Wärmetransportmittelumlauf oder bei der Anwendung der natürlichen Zirkulation werden zweckmäßigerweise Kollektorprofile 34 benutzt, die einen großen Wärmetransportmittel führenden Querschnitt aufweisen. Die Kollektorprofile 34, die vorzugsweise aus strangpreßbaren Werkstoffen wie beispielsweise Aluminium bestehen, sind als doppelwandige, einen Freiraum 35 einschließende Platten 3(; ausgebildet An ihren Längsräridern sind die abgelängten Kollektorprofile 34 mit jeweils einem das Wärmetransportmittel fillreIlden Längskiinal 37 versehen. Zwischen diesen Längskanälen 37 sind in stetig wieder#ehrender Folge Lamellen 38 angeordnet und nit den im nbstand parallel zueinander angeordneten Wandteilen 39 und 40 des plattenartigen Kollektorprofiles 34 einstückig verbunden. M1 diesen Verbindungsstellen 43 weisen die Lamellen 38 Einschnürungen 44 auf, die eine leichtere Trennung der Lamellen 38 von den Wandteilen 39 und 40 ermöglichen Bei den abgelängten Kollektorprofilen 34 sind im oberen und unteren Bereich der Schnittflächen die Lamellen 38 beispielsweise durch Fräsen weggeschnitten, und zwar derart, daß auf der einen Seite die Wandung des Längskanals 37 zum Freiraum 35 hin ebenfalls offen ist, während die Wanduiig auf der anderen Seite geschlossen bleibt (fig. 4).
  • Dabei sind die jeweils einander diagonal gegenüberliegenden Wandungen der seitlichen Längskanäle 37 jeweils zum Freiraum 35 hin offen, Durch Zusammendrücken uiid Verschweißen der von Lamellen 38 freigeschnittenen Wandteile 39 und 40 entsteht eine gemeinsame Stirnkante 41 der beiden Wandteile und zwischen den Stirnflächen der Lainellen 38 und der Stirnkante 41 ist ein Querkanal 42 gebildet, durch welchen im unteren Bereich des Kollektorprofiles 34 beispielsweise das Kärrnetransportmi tt el zugeführt und im oberen Bereich des Kollektorprofiles 34 beispielsweise - wie durch Pfeile 48 in Fig. 4 angedeutet - abgeführt wird. Zur Befestigung der Kollektorprofile 34 an den mittleren lfaltestegen 19 der Ellifaßprofllstäbe 17 silid die Längskanäle 37 mit aus deren Wandteilen, wie aus den Figuren 3 und 5 ersichtlich, mittig austretenden Trags-tegen 47 versehen Jedoch können die Tragstege 47 auch tangential aus der Wandung eines jeden Längskanales 37 austreten und Fortsätze entweder der einen oder der anderen Wandung des plattenartigen Kollektorprofiles 34 bilden.
  • Wie bereits erwähnt, stellt die dargestellte und beschriebene Lösung nur ein Beispiel der Erfindung dar und dicse ist keinesfalls darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen möglich. So können beispielsweise die H-förmigen Isolierstücke 15 auch lediglich in Abständen stückweise nebencinander angeordnet scin oder können auch ganz fellen, wenn die Kollektorelemente 10 mit den Tragstegen 19 über zwischengeschaltete Isolierstreifen verschraubt sind. Auch kann eine Festlegung und Abdichtung der Scheiben 12 auf eine andere als beschriebene Weise an dem aus Einfaßprofilstäben 17 und Rahmenprofilen 23 gebildeten Rahmenwerk erfolgen. Es ist z.B. denkbar, statt des Abdeckprofiles 31, mit Dichtungen versehene Klammern oder Krallstäbe be-i entsprechender Ausbildung der Ilalteleiste 21 zu verwenden.
  • Liste der Bezugszeichen 10 Kollektorelement 11 Wärmetransportmittelkanäl 12 Scheibe 13 Beschichtung 14 Zwischenraum 15 Isolierstück, winkelförmig 16 Isolierstück, H-förmig 17 Einfaßprofilstab 18 Steg 19 Haltesteg 20 Schraubnut 21 Halteleiste 22 Einschubnut 23 Rahmenprofil 24 Steg 25 Halteleiste 26 Haltefläche 27 Schenkel 28 Einschubnut 29 Bodenplatte 30 Hohlraum 31 Abdeckprofil 32 Dichtlippe 33 Rastvorsprünge 34 Kollektorprofil 35 Freiraum 36 Platte 37 Längskanal 38 Lamelle 39 Wandteil 40 Wandteil 41 Stirnkante 42 Querkanal 43 Verbindungstelle 44 Einschnürung 45 Verbindungskanal 46 Verschluß 47 Tragsteg 48 Pfeil L e e r s e i t e

Claims (9)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Bauelementensatz für Sonnenkollektoren mit abschnittweise nebeneinander angeordneten, wenigstens einen Wärmetransportmittelkanal aufweisenden Kollektorelementen und diese oberseitig überdeckenden, Wärmestrahlen durchlassenden Scheiben sowie die Kollektorelemente unterseitig abdeckenden Bodenplatten, d a d u r c h g e k e n n z e i c IL n e t , daß längsseits der Kollektorelemente (10) Einfaßprofilstäbe (17) mit in Profilhöhe abstandweise angeordneten Haltestegen (19) verlaufen, welche ihrerseits iiber Isolierstücke (15,16) die Kollektorelemente (10), die Scheiben (12) und die Bodenplatten (29) haltern und daß die Einfaßprofilstäbe (17) mit stirnseits der Kollektorelemente (10) angeordneten Rahmenprofilen (23) verbunden sind.
  2. 2. Dauelementensatz nach Anspruch 1, d a d u r c 11 g e 1c e n n z e i c h n e t , daß die Einfaßprofilstäbe (17) T-förmig ausgebildet sind und auf der Länge ihres Steges (18) zwei abstandsweise übereinander und gegeniiberliegonde Paare von Haltestegen (19) aufweisen, wobei das freie Ende des Steges (18) mit einer Halteleiste (21) versehen ist und der Steg (18) der Einfaßprofilstäbe (17) in Profillängsrichtung verlaufende Schraubnuten (20) aufweist.
  3. 3. 13auelementensatz nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ii e t , daß als Scheibe (12) eine einen Zwiscileiiraum (14) aufweisende Isolierglasscheibe Verwendung findet, welche auf einer der deni Kollektorelement (10) zugekehrten Scheibenseite mit einer von außen Wärmestrahlen durchlässigen und nach innen reflektierenden Beschichtung (13) versehen ist.
  4. 4. Bauelementensatz nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c ii g e k e ii Il z e i c ii n e t , daß der zwischen Kollektorelement (10) und lJodenplatte (29) gebildete llohlraum (30) mit einem in Wärmedämmstoff ausgefällt ist.
  5. 5. Bauelementensatz nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c Ii g e k e n n z e i c h n e t , daß außer dem Steg (18) des Einfaßprofiles (17) auch der Steg (24) des Rahmenprofiles (23) an seinem freien Ende eine Ilalteleiste (21,25) aufweist, an denen ein die Scheibe (12) halterndes und abdichtendes, elastisches Abdeckprofil (31) über eine Rastverbindung (26,33) festlegbar ist.
  6. 6. Bauelementensatz nach den Ansprüchen 2 und 5, d a d u r c h g e lc e nn z e i c n n e t , daß die Halteleisten (21,25) einen pilzförmigen Querschnitt aufweisen und Halteflächen (2G) gebildet sind, an denen Rastvorsprünge (33) der mit Dichtlippen (32) versehenen Abdeckprofile (31) verhaken.
  7. 7. Bauelementensatz nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d ii r c Ii g e Ic e n n z e i c h n e t , daß ein Kollektorprofil (34) als doppelwandige, einen Freiraum (35) einschließeiide Platte (36) ausgebildet ist, die an ihren Längsrändern mit Tragstegen (47) versehene Längskanäle (37) für das Wärmetransportmittel aufweist, und daß der zwischen den Längskanälen (37) befindliche Freiraum (35) durch parallel dazu verlaufende Lamellen (38) unterteilt ist, die vor den zusanmiengedrückten und dicht miteinander zu Stirnkanten (41) verbundenen Wandteilen (39,40) enden und beidendig je einen Querkanal (42) bilden, durch welchen die beiden an den Längsrändern angeordneten Längskanäle (37) diagonal miteinander in Verbindung stehen.
  8. 8. Bauelementensatz nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn c t , daß die Lamellen (38) an illren Verbindungsstellen (43) mit den Wandteilen (39,40) des Kollektorprofils (34) mit eine Trennung erleichternden Einschnürungen (44) versehen sind.
  9. 9. Bauelementensatz nach den Ansprüchen 7 und/oder 8, d a d u r c 11 a e k e n n z e i c h n e t , da13 die seitlich an den Längskanälen (37) angeordneten Tragstege (47) tangential austreten und Fortsätze der zwischen den Längskanalen (37) verhandenen Wandteile (39,40) darstellen.
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EP0018543A1 (de) * 1979-04-17 1980-11-12 Karsten Laing Absorberelement zur Aufnahme von Solarenergie
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