DE2722206A1

DE2722206A1 - Flat solar energy collector - with boron silicate cellular glass as frame for heat transfer channels

Info

Publication number: DE2722206A1
Application number: DE19772722206
Authority: DE
Inventors: Norbert Raab
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1978-11-23

Abstract

Each collector element is made from a block of cellular glass (20) with a recess (21) on its surface for a system of channels (22) for a heat transfer medium. An absorber plate (24) with evacuated channels (28) is covered by pane (26) which is permeable to radiation. Pref. the cellular glass is a boro-silicate glass.

Description

Solarflachkollektor Solar flat collector

Die Erfindung bezieht sich auf einen Solarflachkollektor mit einem aus Schaumstoff hergestellten Rahmen, der die Bauelemente für die Wärmeübertragung trägt.The invention relates to a solar flat collector with a Frame made of foam that holds the components for heat transfer wearing.

Solarkollektoren dienen dazu Strahlungsenergie von der Sonne auf ein Speichermedium zu übertragen, das dann für Heizzwecke oder Warmwasserbereitung verwendet wird.Solar collectors are used to generate radiant energy from the sun To transfer storage medium, which is then used for heating purposes or hot water preparation will.

Für diesen Anwendungsbereich werden die Kollektoren im allgemeinen auf Hausdächern angebracht, derart, daß ein Teil oder das ganze Dach mit nebeneinander angeordneten Flachkollektoren bedeckt wird.The collectors are generally used for this field of application mounted on house roofs in such a way that part or all of the roof is next to each other arranged flat plate collectors is covered.

Im allgemeinen bestehen derartige Kollektoren aus einem Metallträger oder Rahmen, in dem Isoliermaterial, ein Kanalsystem für das Wärmeübertragungsmedium sowie Absorptionsplatten eingelegt werden. Dieses kasten- oder wannenartige Gebilde wird schließlich mit strahlendurchlässigen Scheiben wasserdicht abgedeckt. Diese bekannten Ausführungen sind jedoch im allgemeinen fertigungstechnisch aufwendig und außerdem relativ schwer im Gewicht.In general, such collectors consist of a metal support or frame, in the insulating material, a channel system for the heat transfer medium as well as absorption plates can be inserted. This box-like or tub-like structure will finally waterproof with radiolucent panes covered. However, these known designs are generally manufacturing technology complex and also relatively heavy in weight.

Diese Nachteile konnten gewissermaßen durch ebenfalls bekanntgewordene Kollektoren behoben werden, die mit einem Rahmen aus Hartschaum hergestellt werden, wie Polyurethan, Polystyren oder Polystyrol. Derartige Rahmen, die in einem Arbeitsgang geschäumt werden, dienen als Träger und zugleich als Wärmeisolierung. Auf diese Weise hergestellte Kollektoren sind relativ leicht und einfach und billig herstellbar. Es hat sich aber herausgestellt, daß derartige Kollektoren, die bei stärkerem Strahlenenergiee infal 1 auftretenden Temperaturen nicht standhalten, zumal die verwendeten Kunststoffe gegenüber den Aufheiztemperaturen von über 2000 verhältnismaßig niedrige Schmelztemperatur aufweisen.These disadvantages could to a certain extent also become known Collectors made with a frame made of rigid foam are fixed, such as polyurethane, polystyrene or polystyrene. Such frames in one operation are foamed, serve as a carrier and at the same time as thermal insulation. To this Well-made collectors are relatively easy and simple and inexpensive to manufacture. It has been found, however, that such collectors, with stronger radiation energy Infal 1 not withstand occurring temperatures, especially since the plastics used Relatively low melting temperature compared to the heating temperatures of over 2000 exhibit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der unter Beibehaltung einer fertigungstechnisch einfachen Durchführbarkeit wArnte-und transportbeständig ist.The invention is based on the object of a collector of the initially to create the type mentioned, while maintaining a technically simple manufacturing Feasibility is warning and transport resistant.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Kollektor gelöst, dessen Rahmen aus Schaumglas hergestellt ist, insbesondere aus einer Zusammensetzung aus reinem Glas auf Borsilikatbasis.The object is achieved according to the invention by a collector whose Frame is made of foam glass, in particular from a composition Made of pure borosilicate-based glass.

Hiermit läßt sich ein wirtschaftlicher mit den bekannten Kollektoren in Hartschaumbauart vergleichbarer Kollektor herstellen, dessen Lebensdauer von den in der Praxis erreichenden Temperaturen unabhängig ist. Der Träger, der geschäumt oder aus einer entsprechend dicken Platte mechanisch herausgearbeitet sein kann, ist relativ leicht und außerdem dimensionsstabil. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Rahmen nicht wasseraufnahme fähig ist und durch einen wasserundurchlässigen Anstrich leicht abzudichten ist, so daß auf einem Dach nebeneinander angeordnete nicht verklebte oder auch miteinander verklebte Kollektoren gemäß der Erfindung als isolierte, regenwasserundurchlässige Dachabdeckung verwendet werden kann, ohne daß beispielsweise eine Regenhaut zusätzlich verwendet werden muß. Das Verkleben mehrerer Kollektoren miteinander bereitet hierüber auch überhaupt keine Schwierigkeiten, zumal aufgrund der Wärmebeständigkeit, die bis zu 4300 reicht, bewährte Klebstoffe verwendet werden können, auch solche, die bei der Aushärtung eine höhere Temperatur entwickeln.This allows a more economical use of the known collectors Manufacture a comparable collector in hard foam construction, the service life of which is is independent of the temperatures reached in practice. The carrier that foamed or can be mechanically worked out of a correspondingly thick plate, is relatively light and also dimensionally stable. Another advantage is that the frame is not capable of absorbing water and is impermeable to water Paint is easy to seal, so that arranged side by side on a roof collectors that are not glued or glued to one another according to the invention can be used as an insulated, rainwater-proof roof covering without that, for example, a rain skin must also be used. The gluing several collectors together does not cause any problems at all, Especially because of their heat resistance, which goes up to 4300, they are tried and tested adhesives can be used, including those that require a higher temperature during curing to develop.

Schaumglas wird bekannterweise in Platten hergestellt und als Isoliermaterial zur Auskleidung von Gebäuden oder Geräten, die thermisch isoliert werden sollen, verwendet. Zur Herstellung des Kollektorrahmens können vorteilhaft handelsübliche Platten aus Schaumglas genutzt werden, die durch mechanische Verarbeitung, beispielsweise Fräsen, in die gewünschte Form gebracht werden. Der Rahmen kann aber auch direkt in seine endgültige Form geschäumt werden.Foam glass is known to be produced in sheets and used as an insulating material for lining buildings or devices that are to be thermally insulated, used. To manufacture the collector frame, commercially available plates made of foam glass, which through mechanical processing, for example milling, can be brought into the desired shape. But the framework can can also be foamed directly into its final shape.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, ist der Rahmen mit Ausnehmungen versehen, in denen Anschluß- und/oder Befestigungsmittel eingeklebt oder anderweitig befestigt sind, die zur Verschaltung eines Kanalsystems und/oder zur Verankerung verschiedener Kollektoren miteinander dienen. Es ragen auf diese Weise keine Anschluß- oder andere Teile hervor und es vereinfacht sich die Verpackung und der Transport der Kollektoren und es besteht außerdem keine Gefahr bei der Montage oder anderweitigen Handhabungen, gegebenenfalls herausragende Teile abzubrechen. Die Befestigung der Anschlußteile läßt sich in einer einfachen Weise durch Schrauben, Bolzen oder ähnlichen Mitteln durchführen, die von einer frei zugänglichen Seite der zu montierenden Kollektoren durch den Rahmen bis zu den Anschlußteilen hindurchstoßen. Als Anschlußmittel können vorteilhaft Rohrstutzen verwendet werden, die zu den Kanälen für ein Wärmeübertragungsmittel hindurchstoßen und in den Ausnehmungen des Rahmens als Anschlußstutzen ausgebildet sind.According to a further embodiment of the invention, the frame is with Provided recesses in which connection and / or fastening means are glued or otherwise attached to the interconnection of a duct system and / or serve to anchor different collectors with each other. It tower on this Show no connection or other parts and the packaging is simplified and the transport of the collectors and there is also no risk during assembly or other manipulations, possibly breaking off protruding parts. The attachment of the connecting parts can be done in a simple manner by screws, Carry out bolts or similar means from a freely accessible side of the collectors to be mounted push through the frame up to the connection parts. Pipe sockets leading to the channels can advantageously be used as connection means for a heat transfer medium to push through and in the recesses of the frame are designed as connecting pieces.

Bei der Montage werden die Anschlußstutzen von zwei zugeordneten Kollektoren mit einem übergestülpten Schlauch oder ähnlichen Mitteln miteinander verbunden, wobei der Schlauch jeweils mit den handelsüblichen Schlauchklemmen an die Stutzen befestigt wird.During assembly, the connecting pieces are from two associated collectors connected to one another with a hose or similar means, the hose with the commercially available hose clamps on the nozzle is attached.

Diese Verbindungsstelle dient in Zusammenwirkung mit ineinander eingreifende Profile, die an der Fügestelle von zwei Kollektoren vorgesehen werden können, als Verankerung der beteiligten Kollektoren. Zum Auslegen von Gebäudedächern mit Kollektoren können diese Verbindungsteile entweder seitlich und/oder an den sich überlappenden Stellen der unteren- bzw.This junction is used in cooperation with interlocking Profiles that can be provided at the joint of two collectors as Anchoring the collectors involved. For laying out building roofs with collectors these connecting parts can either be on the side and / or on the overlapping ones Place the lower resp.

Deckseite des Kollektorrahmens angeordnet sein. Im übrigen ist es vorteilhaft, die Kollektorrahmen im Baukastensystem mit Fügeprofile auszustatten, die entweder im Rahmen gleich miteingeschäumt oder aus der Platte herausgearbeitet sind.Be arranged top side of the collector frame. Otherwise it is It is advantageous to equip the collector frames in a modular system with joining profiles, which are either foamed into the frame at the same time or worked out of the plate are.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment according to the invention is shown schematically in the drawing shown.

In Fig. 1 ist ein mit als Baukastensystem ausgebildeten Flachkollektoren 10 ausgelegtes Dach 11 gezeigt, bei dem die Kollektoren seitlich mit Längsprofilen 12 miteinander verankert sind und untereinander mit Profilen 15 ineinandergreifen, die sich an den sich überlappenden Enden 16 befinden.In Fig. 1 is a with designed as a modular system flat plate collectors 10 designed roof 11 shown, in which the collectors laterally with longitudinal profiles 12 are anchored to one another and interlock with one another with profiles 15, which are located at the overlapping ends 16.

Der einzelne Kollektor, der in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist, besteht aus einem Rahmen 20 aus Schaumglas, in dem oben in einer wannenartigen Ausnehmung 21 ein Kanalsystem 22 für ein Wärmeübertragungsmittel und eine als Stegplatte ausgebildete Absorberscheibe 24 eingelegt sind. Auf einem in dem Träger 20 eingearbeiteten Absatz 25 ist eine strahlendurchlässige Abdeckscheibe 26 aufgelegt.The individual collector, which is shown in section in Fig. 2, consists of a frame 20 made of foam glass, in the top in a trough-like recess 21 a channel system 22 for a heat transfer medium and one designed as a web plate Absorber disk 24 are inserted. On one in the carrier 20 incorporated Paragraph 25 has a radiolucent cover plate 26 placed on it.

Die Absorptionsscheibe 24 weist evakuierte Kanäle 28 auf, die einen Rücktransport der von der Absorberplatte aufgenommenen Wärmeenergie an die Atmosphäre verhindern sollen. Die aufgenommene Wärmeenergie wird im Wärmeübertragungsmedium gespeichert und zu den Verbrauchern geführt. Das Kanalsystem 22 ist durch zwei entsprechend profilierten wärmeübertragenden Platten, beispielsweise Aluminiumplatten gebildet. Es ist aber auch möglich, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, das Übertragungsmedium in Kanälen 30 zu führen, die direkt im Schaumglasrahmen 20 eingearbeitet sind und mit einer Absorberplatte 31 abgedeckt sind. Der Schaumglasrahmen 90 ist ferner allseitig mit einer wasserundurchlässigen Beschichtung, beispielsweise Flexothan, versehen, um die Rahmenoberfläche stoßsicher und witterungsfest zu machen.The absorption disk 24 has evacuated channels 28, the one Transport of the thermal energy absorbed by the absorber plate back to the atmosphere should prevent. The absorbed heat energy is in the heat transfer medium stored and passed to consumers. The channel system 22 is equivalent by two profiled heat transferring plates, for example aluminum plates. But it is also possible, as shown in FIG. 3, to use the transmission medium in To lead channels 30 that are incorporated directly in the foam glass frame 20 and with an absorber plate 31 are covered. The foam glass frame 90 is also on all sides provided with a waterproof coating, e.g. Flexothan, to make the frame surface shockproof and weatherproof.

Die Zuführung sowie die Abführung des Wärmeübertragungsmediums in das bzw. aus dem Kanalsystem eines Kollektors erfolgt über Sammelkanäle 33, die über einen Anschlußstutzen 34 jeweils mit einem Wärmekanal eines zweiten Kollektors oder mit einem zentralen Leitungssystem verbunden sind, ån das beispielsweise Heizkörper oder anderweitige Verbraucher angeschlossen sind, Fig. 4. In der Zeichnung ist der Anschlußstutzen 34 eines Kollektors und der Anschlußstutzen 34' des zusammenhängenden zweiten Kollektors durch den Boden bzw. die Deckseite der entsprechenden Kollektoren hindurchgeführt. Selbstverständlich kann der Anschluß auch seitlich erfolgen. Um Transportschäden zu vermeiden, ist an den jeweiligen Durchstoßstellen eine Ausnehmung 35 bzw. 36 im Schaumglasrahmen 20 vorgesehen, in denen die Anschlußstutzen 34 bzw. 34' ohne über die Oberfläche der Rahmen hinauszuracjen angeordnet sind. Die aus Kunststoff, Leichtmetall oder anderem Material hergestellten rohrförmigen Stutzen sind mit Radialringen 38 bzw. 38' versehen und mit dem Schaumglas verklebt. Die Verbindung der zwei Anschlußstutzen erfolgt bei der Montage mit einem Schlauch 40, der zunächst von außen auf' den einen Anschlußstutzen 34' aufgeklemmt wird und in dessen freies Ende der andere Anschlußstutzen 34 beim Aufsetzen des zweiten Kollektors hineingeschoben wird, und von der zugïnglichen Stirnseite 41 des Kollektors mit einer durch den Rahmen 20 durchführenden Schraube 42, die einen Befestigungsrlng 43 anzieht, befestigt. Um die Einpassung zu erleichtern und eine sichere Verankerung zu gewährleitsten, sind die Kollektoren jeweils an den Uberlappungsflächen mit ineinandergreifende Nuten 44, 45 versehen.The supply and removal of the heat transfer medium in the or from the channel system of a collector takes place via collecting channels 33, the Via a connecting piece 34 each with a heat channel of a second collector or are connected to a central piping system, such as radiators or other consumers are connected, Fig. 4. In the drawing is the Connection piece 34 of a collector and the connecting piece 34 ' of the contiguous second collector through the bottom or the top side of the appropriate collectors passed through. Of course, the connection can also be done laterally. To avoid transport damage, contact the respective Puncture points a recess 35 or 36 is provided in the foam glass frame 20, in which the connecting pieces 34 and 34 'without also racjen over the surface of the frame are arranged. Those made of plastic, light metal or other material tubular connecting pieces are provided with radial rings 38 and 38 'and with the foam glass glued. The connection of the two connection pieces takes place with the assembly with one Hose 40, which is initially clamped from the outside onto 'one connection piece 34' is and in the free end of the other connecting piece 34 when placing the second collector is pushed in, and from the accessible end face 41 of the collector with a through the frame 20 through screw 42, the one Fixing ring 43 tightens, fastened. To make fitting easier and a To ensure secure anchoring, the collectors are in each case on the overlapping surfaces with interlocking grooves 44,45.

Eine derartige Verbindung dient gleichzeitig zur Befestigung der beiden Kollektoren miteinander. Es ist auch klar, daß ausschließlich zur Betestigung dienende Mittel in derartigen Ausnehmungen vorgesehen sein können, wie z.B. Stifte und KLemrnvorrichtungen, die zur verstdrkten Sicherheit zusätzlich, auch an den Seitenwänden angebracht werden können.Such a connection also serves to attach the two Collectors with each other. It is also clear that these are only used for affirmation Means can be provided in such recesses, such as pins and clamping devices, the can also be attached to the side walls for increased safety can.

Claims

Claims> E \ solar flat collector with one made of foam manufactured frame, which consists of the components for heat transfer and storage absorbs solar energy, characterized in that a frame (20) made of foam glass is provided.

2. Collector according to claim 1, characterized in that the foam glass is a pure glass composition based on borosilicate.

3. Collector according to claim 1 or 2, characterized in that the frame (20) is foamed from foam glass.

4. Collector according to claim 1 or 2, characterized in that the frame (20) machined out of a plate or a block of foam glass is.

5. Collector according to one of the preceding claims, characterized in that that in the frame (20) recesses (35, 36) for connections (34, 34 ') or

Fasteners are incorporated.

6. collector according to claim 5, characterized in that the final and / or fastening means (34, 34 ') are glued into the recesses (35, 36).

7. Collector according to claim 5 or 6, characterized in that the Recesses (35, 36 ') are arranged on the lower and / or deck side of the frame (20) are and the connection or fastening means with a side through the frame piercing actuator (42) are connected.