DE2633977C2

DE2633977C2 - Flat plate collector

Info

Publication number: DE2633977C2
Application number: DE2633977A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8029 Sauerlach Löwentraut
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1982-11-11
Also published as: AT368623B; IT1079390B; ATA537877A; DE2633977A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Flachkollektor zui Aufnahme der von der Sonne ausgestrahlten Energie und zur Umsetzung dieser Energie in nutzbare Wärme »us einem nach oben offenen Kasten, in dem ein flacher, Kanäle und diametral angeordnete Zu- und Abführleitungen aufweisender Absorber angeordnet und der durch eine Glasplatte abgeschlossen ist. Ein solcher Flachkollektor ist bekannt.The invention relates to a flat-plate collector for receiving the energy emitted by the sun and to convert this energy into usable heat »in an open-topped box in which a flat, Channels and diametrically arranged supply and discharge lines having absorbers arranged and the is completed by a glass plate. Such a flat plate collector is known.

Der US-PS 33 99 664 ist ein Flachkollektor entnehmbar, der einen aus einer Grundplatte und aus auf deren Oberseite am Umfang angebrachten Rahmenteilen gebildeten Kasten aufweist. Dieser Kasten kann auch einteilig geschäumt sein. Auf die Grundplatte ist ein flacher Absorber aufgelegt, der Kanäle für ein Wärmemittel und diametral angeordnete Zu- und Abführleitungen aufweist, die im Bereich der Schmalsei' ten des Kastens enden.The US-PS 33 99 664 is a flat plate collector can be removed, the one from a base plate and from on the Has top side attached to the periphery frame parts formed box. This box can too be foamed in one piece. On the base plate is a Flat absorber placed, the channels for a heating medium and diametrically arranged supply and Has discharge lines, which in the area of the Schmalsei ' end of the box.

Mehrere Kollektoren lassen sich dabei derart in einer Reihe anordnen, daß sie sich mit den zu- bzw. ableiiungsfreien Längsseiten beführen. Durch je ein parallel zu dieser Reihe laufendes Zu- bzw. Ableitungsrohr, das über in die Kästen eingeschobene Rohrstutzen mit den Zu- bzw. Abführleitungen der Absorber in Verbindung steht, lassen sich letztere parallel schallen. Auf diese Art und Weise wird ein eindimensionaler, eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche aufweisender Kollektorenverband geschaffen, in dem die ei,meinen Kollektoren parallel geschaltet sind und ohne Zwischenraum nebeneinander liegen. Einzelne Kollektoren lassen sich dabei aus diesem Verband nach dem Lösen der Rohrstutzen von den Kästen entfernen, ohne vorher angrenzende Kollektoren entfernen zu müssen. Es ist aber mit diesen bekannten Kollektoren nicht möglich, einen zweidimensionalen, geschlossenen Verband herzustellen. Several collectors can be arranged in a row in such a way that they can be connected to the Lead free of drainage long sides. Through each one Inlet or outlet pipe running parallel to this row, which is inserted via pipe sockets inserted into the boxes is connected to the inlet and outlet lines of the absorber, the latter can be echoed in parallel. In this way a one-dimensional, essentially closed surface is obtained Collector association created in which the ei, my collectors are connected in parallel and without a gap lying next to each other. Individual collectors can be removed from this association after they have been loosened Remove the pipe socket from the boxes without first having to remove adjacent collectors. But it is not possible with these known collectors to produce a two-dimensional, closed association.

Aus der US-PS 39 16 871 ist ein zweidimensionaler Kolleklorenverband bekannt, bei dem mehrere Reihen hintereinander geschalteter und -angeordneter Kollek loren parallel geschaltet und nebeneinander angeordnet sind. Gemäß dieser US-PS werden zum Aufbau dieses zweidimensionalen Kollektorenverbandes Kollektoren verwendet, die einzeln schräg gestellt gegenüber einer bevorzugten Sonneneinstrahlrichtung ausgerichtet sind und deren Absorber mittig an den Schmalseiten Zu- und Abführleitungen aufweist, die über den Kollektorkasten hinausragen. Die einzelnen Zu- und Abführleitungen sind dabei mittels eines Faltenbalges verbunden, der eine Längenveränderlichkeit der Absorber kompensiert. Diese Fallenbalge sind von weiteren Faltenbalgen umgeben, die die durch die mittels Platten abgedeckten Kästen gebildeten Hohlräume miteinander und mit einer Vakuumquelle verbinden. Wenngleich sich hier einzelne Kollektoren ohne Behinderung durch die anderen aus dem Verband entfernen lassen, wird keine geschlossene Oberfläche hergestellt.From US-PS 39 16 871 a two-dimensional collector association is known in which several rows Collectors connected and arranged one behind the other are connected in parallel and arranged next to one another are. According to this US-PS collectors are used to build this two-dimensional collector association used, which are individually positioned at an angle with respect to a preferred direction of sunlight and whose absorber has inlet and outlet lines in the middle on the narrow sides, which over the collector box protrude. The individual supply and discharge lines are connected by means of a bellows, the compensates for a variability in length of the absorber. These bellows are different from other bellows which surround the cavities formed by the boxes covered by plates with each other and with connect to a vacuum source. Although here individual collectors can move through the having others removed from the dressing does not create a closed surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kollektor zu scnaffen, dessen Ausbildung es gestattet aus einer Vielzahl von Kollektoren einen zweidimensionalen, eine im wesentlichen geschlossene Fläche bildenden, betriebssicher arbeilenden Kollektorenverband zusammenzustellen, aus dem trotzdem ohne Entfernung eines angrenzenden Kollektors ein Kollektor entfernt werden kann.The invention is based on the object of creating a collector of the generic type and its design from a large number of collectors it allows a two-dimensional, an essentially closed one To put together an area-forming, operationally reliable working collector association, from which anyway A collector can be removed without removing an adjacent collector.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kollektor dadurch gelöst, daß der Kasten im Bereich der die Zu- und die Abführleitung aufnehmenden Ecken nach außen offene Ausnehmungen aufweist, in welche die Zuführleitung bzw. die Abführleitung des Absorbers hineinragen. Die Enden dieser Leitungen können dabei innerhalb des äußeren Umrisses des Kasten gehalten werden, wodurch sich die Kästen sowohl an ihren Längsseiten, als auch an ihren Schmalseiten direkt aneinanderstellen lassen. Es läßt sich mit erfindungsgemäßen Kollektoren eine im wesentliche geschlossene Oberfläche des Verbandes herstellen, aus dem ein einzelner Kollektor herausgenommen werden kann, ohne benachbarte Kollektoren vorher entfernen zu müssen.This object is achieved in a generic collector in that the box in the area which has the inlet and outlet line receiving corners open to the outside, in which the supply line or the discharge line of the absorber protrude. The ends of these lines can thereby be held within the outer outline of the box, causing the boxes to fit both their Long sides as well as their narrow sides can be placed directly next to each other. It can be with the invention Collectors produce an essentially closed surface of the association from which a individual collector can be removed without removing adjacent collectors beforehand have to.

Bei einem Flachkollektor, der im wesentlichen nur aus einem Absorber besteht, an dessen Längsseiten Zu- und Abführrohre angeordnet sind, ist es bekannt, an den vier Ecken der Absorberplatte Ausnehmungen vorzusehen und die Rohre jeweils in Flucht mit den Schmalseiten der Absorberplallert enden zu lassen. Dadurch können die Absorber zu einem eindimensionalen Verband so zusammengestellt Werden, daß sich benachbarte Absorber an ihren Schmalseiten berühren und die Rohrenden zweier benachbarter Kollektoren mittels Schlauchstük-In the case of a flat plate collector, which essentially only consists of consists of an absorber, on the longitudinal sides of which and Discharge pipes are arranged, it is known to provide recesses at the four corners of the absorber plate and to let the pipes end in line with the narrow sides of the absorber plallert. This allows The absorbers are put together to form a one-dimensional association in such a way that neighboring absorbers touch on their narrow sides and the pipe ends of two adjacent collectors using hose pieces

ken und Schlauchbindern verbunden sind. Durch diese Ausbildung der Kollektoren läßt sich keine geschlossene Oberfläche des Verbandes schaffen (US-PS 39 34 323).and hose clamps are connected. Due to this design of the collectors no closed Create surface of the association (US-PS 39 34 323).

Werden zwei benachbarte Kollektoren jeweils zueinander symmetrisch ausgeführt, dann erhält der zweidimensionale Verband eine rechteckige Umrißlinie.If two adjacent collectors are designed symmetrically to one another, then the two-dimensional association a rectangular outline.

Die Enden der Zu- bzw. Abführleitungen benachbarter Kollekiomi können im Bereich der Ausnehmungen in an sich aus der US-PS 22 74 492 bekannter Weise mit Hilfe von Klemmverschraubungen oder mittels aus der US-FS 39 34 323 bekannter Schlauchstücke und Schlauchbindern verbunden sein.The ends of the supply and discharge lines of adjacent Kollekiomi can be in the area of the recesses in a manner known per se from US-PS 22 74 492 with the help of compression fittings or by means of the US-FS 39 34 323 known hose pieces and hose clips be connected.

Um dem Verband von Kollektoren eine ganz geschlossene Oberfläche zu geben, kann in den von den Ausnehmungen zweier benachbarter Kollektorkästen gebildeten Hohlraum eine die Rohrenden der Zu- und Abführleitungen und die diese verbindende Klemmverschraubung oder die diese verbindenden Schlauchstücke abdeckende Schulzkappe einsetzbar sein. Die Schutzkappe ist dabei vorzugsweise in den Hohlraum, diesen abdichtend, angeordnet. Vorteilhafterwele ist die Schulzkappe im eingebauten Zustand den Konturen der beiden benachbarten Kollektoren angepaßt, wodurch sich insgesamt ein auch optisch ansprechender Kollektorenverband ergibt.In order to give the association of collectors a completely closed surface, the Recesses of two adjacent collector boxes formed a cavity one the pipe ends of the inlet and outlet Drainage lines and the compression fitting connecting them or the pieces of tubing connecting them covering Schulzkappe can be used. The protective cap is preferably in the cavity, this sealing, arranged. The Schulzkappe is more advantageous when installed to the contours of the adapted to the two adjacent collectors, resulting in a collectors association that is also visually appealing results.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigtIn the following, the invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing described. It shows

F i g. 1 eine Grundplatte mit noch nicht befestigten Rahmenteilen. die einen Kasten eines erfindungsgemäßen Kollektors bilden;F i g. 1 a base plate with not yet attached Frame parts. which form a box of a collector according to the invention;

F i g. 2 einen Absorber;F i g. 2 an absorber;

F i g. 3 eine lichtdurchlässige Platte;F i g. 3 a transparent plate;

Fig 4 eine Anordnung zweier benachbarter Flachkollektoren mit einer noch nicht eingesetzten Schulzkappe; 4 shows an arrangement of two adjacent flat-plate collectors with a not yet inserted Schulz cap;

F i g. 5 einen Querschnitt durch mehrere, nebeneinanderliegende Reihen hintereinanderliegender Kollektoren und il.re Anordnung auf einem Dach in schematischer Darstellung; undF i g. 5 shows a cross section through several rows of collectors lying one behind the other and il.re arrangement on a roof in a schematic representation; and

F i g. 6 einen Querschnitt durch einen Teil eines Kollektors mit seitlicher Abdichtung gegen die Dachabdeckung in schemaiischer Darstellung.F i g. 6 shows a cross section through part of a collector with a lateral seal against the roof covering in schematic representation.

Ein Flachkollektor 1 weist einen Kasten 2 auf, der hier aus eines Grundplatte 2' und aus auf deren Oberseite am Umfang angeklebten und möglicherweise zusätzlich durch Stifte befestigten Rahmenteilen 2" besteht. Als Werkstoff für die Grundplatte 2' und die Rahmenteile 2" kann verrottungsrestes, schwer entflammbares, expandiertes Polystyrol verwendet werden. Auf dem Boden des Kastens 2 ist ein an der Oberseile geschwärzter Absorber 3 in der Weise angeordnet, daß eine am Absorber 3 befestigte Zuführleitung 4 und eine Abführleitung 5 in Ausnehmungen 6 des Kastens 2 ragen.A flat-plate collector 1 has a box 2, here from a base plate 2 'and from glued to the top of the circumference and possibly additionally Frame parts 2 ″ fastened by pins. As material for the base plate 2 'and the frame parts 2 "can rot, flame-retardant, expanded polystyrene can be used. On the bottom of the box 2 is a rope on the top blackened absorber 3 arranged in such a way that a supply line 4 attached to the absorber 3 and a Drainage line 5 protrude into recesses 6 of box 2.

Der Absorber 3 besieht aus zwei miteinander verbundenen Platten mit großer Wärmeleitfähigkeit, wobei in jeder Platte kanalförmig angebrachte Vertiefungen nach dem Zusammenfügen der Platten ein geschlossenes Rohrsystem bilden.The absorber 3 consists of two interconnected plates with high thermal conductivity, channel-shaped recesses in each plate form a closed pipe system after the panels have been joined.

In eine am Innertrand der Rahmenlcile 2" umlaufende Ausnehmung 7 ist eine lichtdurchlässige Platte 8 unter Verwendung zum Beispiel von Silikonkautschuk wasser- Und luftundurchlässig angeordnet.In a 2 "circumferential on the inner edge of the frame Recess 7 is a translucent plate 8 using, for example, silicone rubber water- And arranged to be impermeable to air.

Gemäß Fig.4 werden die Flachkollektoren in einer Reihe in der Weise riisammengcschaliel, daß je zwei benachbarte Kollektoren 1 zueinander symmetrisch angeordnet sind, wobei die in die Ausnehmungen 6 ragende Zuführleitung 4 des einen Kollektors 1 mit der Abführleitung 5 des anderen Kollektors Γ unter Zuhilfenahme einer Klemmverschraubung 9 druckdicht verbunden ist. Der durch die Ausnehmungen 6 entstandene Hohlraum wird durch eine Schutzkappe 10 so ausgefüllt, daß nach erfolgler Montage glatte Oberflächen entstehen.According to Figure 4, the flat plate collectors in a The row is connected in such a way that two Adjacent collectors 1 are arranged symmetrically to one another, the in the recesses 6 protruding supply line 4 of a collector 1 with the discharge line 5 of the other collector Γ below With the aid of a compression fitting 9, pressure-tight connected is. The cavity created by the recesses 6 is covered by a protective cap 10 filled in so that smooth surfaces are created after successful assembly.

Fig.5 zeigt die beispielsweise Anordnung von mehreren Reihen zusammengesetzter, hintereinandergeschalteter und -angeordneter Flachkollektoren ί auf einem Dach in schematischer Darstellung. Dabei besteht die Montage im Einsetzen von an der Grundplatte 2' befestigten Halleleisten 11 in die Querleisten einer Dachkonstruktion. Begonnen wird mit der Montage der unteren Reihe, die benachbarte obere Reihe liegt in Ausnehmungen 12 auf der unteren Reihe auf, so daß eine dachziegelartige Anordnung enisteht.FIG. 5 shows, for example, the arrangement of several rows of assembled, one behind the other and arranged flat-plate collectors ί on a roof in a schematic representation. Included the assembly consists in inserting hall strips 11 fastened to the base plate 2 'into the Cross bars of a roof structure. Start with the assembly of the lower row, the adjacent upper row Row rests in recesses 12 on the lower row, so that there is a roof tile-like arrangement.

Fig. 6 zeigt eine seitliche Abdichtung der Knllektoren 1 mit der Dacheindeckung. Ό->· von der äußeren Oberfläche der lichiundurchlässigen Plane 8 abfließende Wasser wird dabei über wasserdicht an den Rahmenteilen 2" angebrachten Dichtleisten 14 und unter diese Dichtleisten 14 ragenden AbdeckbLche 15 auf die Dacheindeckung geleitet.Fig. 6 shows a lateral seal of the Knllectors 1 with the roof covering. Water flowing off the outer surface of the impermeable tarpaulin 8 is conducted via sealing strips 14 attached to the frame parts 2 ″ in a watertight manner and cover sheets 15 protruding under these sealing strips 14 onto the roofing.

Nach erfolgter Montage werden die der Bewitterung ausgesetzten Oberflächen des Kastens 2. der Schutzkappe 10 und der Dichlleisten 14 mit einem Schutzanstrich versehen.After assembly, the exposed surfaces of the box 2. become the protective cap 10 and the sealing strips 14 are provided with a protective coating.

j» Der Kollektor arbeitet dabei folgendermaßen. Die von der Sonne ausgesandte Globalstrahlung durchdringt die lichtdurchlässige Platte 8, trifft auf die schwarz gefärbte Oberfläche des Absorbers 3 und wird dort zum größten Teil absorbiert. Der reflektierte Anteil der Strahlung wird von einer stark reflektierenden Beschichtung an der Innenseite der lichtdurchlässigen Platte 8 wiederum auf die geschwärzte Oberfläche des Absorbers 3 zurückgerichtet. Die lichtdurchlässige Platte 8 verhindert den zu großen Verlust an aufgefangener Wärme durch Konvektion und Strahlung uⁿd schützt die Oberfläche des Absorbers 3. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Absorbers 3 wird die aufgefangene Strahlungsenergie in hohem Maße auf das in dem Rohrleitungssystem des Absorbers 3 fließende Wärmemitlei abgegeben. Die gewonnene Energie wird über die Zuführleitung 4 und die Abführleitung 5 zur beliebigen Nutzung abgeführt. Sowohl die Querschnittsform des Absorbers 3. als auch die Fließgeschwindigkeit des Wärmemittels sind auf optimale Wärmeübergangs-Verhältnisse ausgelegt.j »The collector works as follows. The global radiation emitted by the sun penetrates the translucent plate 8, hits the black-colored surface of the absorber 3 and is largely absorbed there. The reflected portion of the radiation is in turn directed back onto the blackened surface of the absorber 3 by a highly reflective coating on the inside of the translucent plate 8. The light transmitting plate 8 prevents the u to great loss of trapped heat by convection and radiation ⁿ d the surface of the absorber protects 3. Due to the high thermal conductivity of the absorber 3, the collected radiation energy to a great extent on the current flowing in the piping system of the absorber 3 Wärmemitlei submitted. The energy obtained is discharged via the supply line 4 and the discharge line 5 for any use. Both the cross-sectional shape of the absorber 3. and the flow rate of the heating medium are designed for optimal heat transfer conditions.

Um eine schnelle Temperaturerhöhung selbst bei geringer Sonnenstrahlung zu ermöglichen enthält der Absorber 3 eine möglichst geringe Menge des Warmemittels.In order to enable a rapid increase in temperature even with low levels of solar radiation, the contains Absorber 3 the smallest possible amount of the heating medium.

Mit dem Kollektor 1 sind die folgenden Vorteile erzielbar. Die im Flachkollektor 1 gewonnene Energie kann beliebig verwendet werden, zum Beispiel zur Erwärmung eines Schwimmbades, zur Brauchwassererwärmung oder 'uch zur zusäizlichen Einspeisung in ein übliches Warmwasser-Heizungssystem. Der Flachkollektor 1 ist durch die hervorragenden Wärme- und Kälteschutzeigenschaften auch zur Dacheindeckung geeignet. Durch die geringe Anzahl der benötigten Einzelleile ist mit geringem Ferligungsaufwand und damit mit geringen Kosten zu rechnen, darüber hinaus sichert die Verwendung serienmäßiger, erprobier Einzelteile die ange-slrebte hohe Betriebssicherheit. Der einfache Aufbau aus wenig Einzelteilen gestattet dieWith the collector 1, the following advantages can be achieved. The energy obtained in the flat plate collector 1 can be used in any way, for example for heating a swimming pool, for heating domestic water or 'uch for additional feed into a usual hot water heating system. The flat plate collector 1 is due to the excellent heat and Cold protection properties also suitable for roofing. Due to the small number of required Individual lines can be expected to require little manufacturing effort and thus lower costs, beyond that The use of standard, tried-and-tested individual parts ensures the desired high level of operational reliability. Of the simple construction from few individual parts allows the

Fertigung nach beliebig geforderten äußeren Abmaßen ohne große Fertigungsumstellung. Durch die Verwendung von expandiertem Polystyrol oder Polyurethan und Aluminium als Grundmaterial ist der Flachkolleklor 1 durch geringes Gewicht gekennzeichnet. Die serienmäßigen, lösbaren Klemmverbindungen 9 oder Schlauchverbindungen zwischen den einzelnen Kollektoren i ermöglichen die leichte Austauschbarkeit des Einzelkollektors 1 im Schadensfall. Zur Verwendung gelangen ausschließlich korrosions- und verrottungsfesre Bestandteile, dadurch ist mit einer hohen Lebenstlauererwarlung zu rechnen.Production according to any required external dimensions without major changes in production. By using of expanded polystyrene or polyurethane and aluminum as the basic material is the flat-plate collector 1 characterized by its low weight. The standard, detachable clamp connections 9 or Hose connections between the individual collectors i enable the easy interchangeability of the Single collector 1 in the event of damage. Only corrosion and rotting resistant are used Components, thereby is with a high life stealer expectation to be expected.

Die spezieile Auswahl der Absorber 3 hinsichtlich desThe special selection of absorbers 3 in terms of

geringen Wasserinhaltes, der kleinen Strömungswiderstände und der für optimalen Wärmeübergang ausgelegten Kanäle ermöglichen große Leistungsfähigkeit und zugleich geringe Trägheit der Kolleklofanlage. Durch die Verwendung von dunkelgrünschimmernden, schwach reflektierendem Material für die Abdeckplatte 8, der beliebig wählbaren Farbe des Schutzanstriches auf den der Bewitterung ausgesetzten Oberfläche des Kollektorkastens 2 und die einfache, flache, rechteckige Form des Kollektors 1 kann dieser ohne großen Aufwand in die Gesamtarchitektur eines Gebäudes einbezogen werden.low water content, low flow resistance and designed for optimal heat transfer Channels enable high performance and, at the same time, low inertia of the toilet facility. By using dark green, slightly reflective material for the cover plate 8, the freely selectable color of the protective coating on the exposed surface of the Collector box 2 and the simple, flat, rectangular shape of the collector 1 can do this without large Effort must be included in the overall architecture of a building.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Flat collector to absorb the energy radiated by the sun and to convert this energy into usable heat from a box open at the top, in which a flat absorber with channels and diametrically arranged supply and discharge lines is arranged and which is closed off by a glass plate, characterized in that the box (2) has recesses (6) open to the outside in the area of the corners receiving the feed (4) and discharge line (5), into which the feed line (4) or discharge line (5) of the The absorbers (3) protrude. ^{| 5}

2. Flat plate collector according to claim 1, characterized in that that two adjacent collectors. ■ (1) are each carried out symmetrically to one another.

3. FlachkoiJektor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the ends of the supply line (4) and the discharge line (5) in a manner known per se tubular and releasably connected to one another with the aid of compression fittings (9) are.

4. Flat collector according to claim 1 or 2, characterized in that the ends of the supply line (4) and the discharge line (5) in a manner known per se with the aid of hose pieces and hose ties are releasably connected to each other.

5. Flachkoln-ktor according to one of the preceding Claims, characterized in that in the recesses (6) of two adjacent collectors (1) formed cavity rne the pipe ends of the supply and discharge line (4, 5) and this connecting compression fitting (9) or covering the hose pieces connecting these Protective cap (JO) can be used.

6. Flachk & IIektor according to claim 5 characterized in that the Schulz cap (10) is arranged in the cavity, sealing it.

7. Flat collector according to claim 5 or 6, characterized in that the protective cap (10) in the built-in state is adapted to the contours of the two adjacent collectors (1).

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