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Solarkollektor
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Solarkollektor mit einem ein
Kanalsystem für ein Wärmetransportmittel tragenden Kollektorelement und eine das
Kollektorelement abdeckende, lichtdurchlässige Scheibe.
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Kollektoren dieser Art werden bekannterweise mit Hilfe eines wannenartigen
Trägers aus Kunststoff oder Metall hergestellt, in dem das Kollektorelement eingelegt
und auf dessen Rand die Abdeckscheibe aufgelegt wird. Solche Konstruktionen benötigen
relativ viele Bauteile und sind oft mit mehreren fertigungstechnischen Arbeitsgängen
verbunden.
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Abgesehen hiervon, sind die bekannten Vorrichtungen mit Problemen
verbunden, die insbesondere durch die Anforderungen des Zwischenraumes zwischen
dem Kollektorelement und der
Abdeckscheibe ausgelöst werden. Dieser
Zwischenraum soll möglichst gegen die Atmosphäre abgedichtet sein, damit die Leistung
der Anlage nicht durch auf das Kollektorelement und die Innenseite der Abdeckscheibe
niederschlagenden Staub und Kondenswasser im Laufe der Zeit herabgesetzt wird. Außerdem
muß für einen Druckausgleich dieses Raumes gesorgt werden, um den durch die großen
Temperaturschwankungen hervorgerufenen Volumenänderungen der eingeschlossenen Luftmasse
Rechnung zu tragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fertigungstechnisch
einfachen und funktionssicheren Kollektor zu schaffen, der auch gleichzeitig eine
leichte und rasche Montage desselben am Bestimmungsort zuläßt.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Randbereich
zwischen dem Kollektorelement und der Scheibe ein elastisches Dichtungselement vorgesehen
ist, das als Abstandshalter zwischen dem Kollektorelement und der Scheibe dient
und gleichzeitig diese beiden Bauteile zu einer funktionsfähigen Baueinheit zusammenfaßt.
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Hierdurch ist eine kompakte Kollektoreinheit geschaffen, bei der die
Nutzfläche optimal ausgenützt werden kann, und die fertigungstechnisch eine sehr
einfache Konstruktion darstellt.
Die bisher verwendeten Kollektorträger
werden hierbei nicht benötigt.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die
elastische Fügung zwischen dem Kollektorelement und der Abdeckscheibe für einen
Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Dehnungen dieser beiden Elemente sorgt,
so daß keine nennenswerte Spannungen im System auftreten.
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Das Dichtungselement nimmt durch eleastische Verformung die stärkere
Dehnung des einen Bauelementes auf, ohne daß dabei eine Kraftübertragung auf das
zweite Bauelement erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtungselement
mit Hohlräumen versehen. Hierdurch wird einerseits unter Beibehaltung einer stabilen
Halterung die Dehnbarkeit der Kollektoreinheit in senkrechter Richtung zur Scheibe
bzw. zum Kollektorelement vergrößert, die für die Wärmedehnung der zwischen der
Abdeckscheibe, dem Kollektorelement und dem Dichtungselement eingeschlossenenLuftmasse
erforderlich ist. Der Hohlraum dient andererseits zur Aufnahme von hygroskopischen
Mitteln, wie z.B. Silikagel, die zur Trockenhaltung des eingeschlossenen Luftraumes
vorgesehen werden.
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Die Dehnbarkeit der Kollektoreinheit läßt sich ferner durch eine membranartige
Ausbildung des Dichtungselementes im Bereich zwischen dem Kollektorelement und der
Abdeckscheibel verbessern.
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Die Hohlräume können durch Hohlprofile aus Kunststoff oder Metall,
beispielsweise Aluminium, gebildet sein, die im elastischen Dehnungselement eingebettet
und mit Schlitzen oder oeffnungen, die den Hohlraum mit dem Zwischenraum zwischen
der Abdeckscheibe und des Kollektorelementes verbinden, versehen sind.
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Das Dichtungselement kann vorteilhaft als Profilband ausgebildet sein,
das am Umfang der Kollektoreinheit auf die Scheiben- und Kollektorelementkanten
aufgeklemmt und gegebenenfalls verklebt wird.
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Es können aber auch anderweitige Verbindungselemente, sowie Klemmleisten
oder Spanndrähte vorgesehen werden, die am Umfang der Kollektoreinheit aufgeklemmt
oder anderweitig befestigt werden. Diese Befestigungsmittel können gleichzeitiq
dazu verwendet werden, eine Wärmeisolierplatte unterhalb des Kollektorelementes
zu halten und/oder mit Mitteln zur Verankerung des Kollektor an eine Träqeranlage,
beispielsweise einem Hausdach, versehen werden. Auf diese Weise ist mit glanz einfachen
und wirtschaftlichen Mitteln eine leichte Montage von Kollektoren am Bestimmungsort
möglich.
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Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt.
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Die Fig. 1 - 3 zeigen je ein Ausführungsbeispiel und Fig.
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4 - 7 weitere Ausführungen von Dichtungselementen.
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In Fig. 1 ist eine Hälfte einer Kollektoreinheit dargestellt, die
aus einem Kollektorelement 10, einer Abdeckscheibe 11 und einem diese beiden Bauteile
zusammenhaltenden Dichtungselement 12 aus Kunststoff, z.B. Siliconkautschuk besteht.
Als Kollektorelement 10 ist in diesem Fall eine aus zwei miteinander verschweißten
Platten 13 bestehende Platine vorgesehen, in der Kanäle 14 für ein Wärmetransportmittel
eingeschlossen sind. Das Dichtungselement 12 ist als Profilband ausgebildet, das
um den Kollektor herum auf die Kanten der Platine 10 und der Scheibe 11 aufgeklemmt
wird. Im Innenbereich des Dichtungselementes 12 befindet sich ein Hohlraum 15, der
über Schlitze 16 mit dem Zwischenraum 17 der Kollektoreinheit in Verbindung steht
und der ein Absorptionsmittel 18 für Feuchtigkeit enthält.
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Die Abdeckscheibe 11 wird im allgemeinen aus Glas hergestellt, während
für die Platine 10 ein Metall, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Stahl verwendet
wird. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnungen dieser Werkstoffe, dehnt sich
die Platine 10 unter Wärmeschwankungen stärker aus als die Abdeckscheibe.
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Durch entsprechende elastische Verformung des Dichtungselementes 12
wird dieser Dehnungsunterschied jedoch weitgehend ausgeglichen, so daß der Kollektor
kaum Spannungskräften unterliegen muß.
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Durch die Aussparung 15 ist ferner gewährleistet, daß auch die auf
die Platine 10 und die Scheibe wirkenden, durch Wärmedehnung der Luftmassen erzeugten
Kräfte gewissermaßen abgebaut werden können, indem das Dichtungselement 12 zusätzlich
zur elastischen Dehnung auch eine Aufweitung der beiden zur Kollektormitte gerichteten
Flügeln 20 und 21 erfährt. Damit werden gleichzeitig die Fügestellen zwischen dem
Dichtungselement 12 und der Platine bzw. der Scheibe 11 annähernd belastungsfrei
gehalten, wodurch die Abdichtung des Zwischenraumes 17 gegenüber der Atmosphäre
auf Lebensdauer des Kollektors erhalten werden kann.
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Die Ausführung gemäß Fig. 1 ist für den Einbau auf Flach-oder Schrägdächern
geeignet, bei denen bereits eine Dachisolierung vorhanden ist. Für Bestimmungsorte
ohne Wärmeisolierung kann in einer einfachen Art der Kollektor an der Unterseite
des Kollektorelementes 10 mit einer wärmeisolierenden Platte versehen werden. Die
seitliche Isolierung erfolgt bereits durch das Dichtungselement 12, das somit vielseitige
Funktionen erfüllt, nämlich die Abdichtung des Raumes 17, die Trägerfunktion für
das Kollektorelement und die Abdeckscheibe, die elastische Verbindung zwischen diesen
beiden Teilen sowie die seitliche Wärmedämmung.
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Fig. 2 zeigt eine Variante mit einer Isolierplatte 25, die unterhalb
der Platine 10 mittels Spanndrähten 26 an die Kollektoreinheit angeklemmt ist. In
dieser Ausführung ist ein Dichtungselement 12' aus einem elastischen Element 27,
beispielsweise einem Elastomer oder einem Gummi und einer Abdichtungsmasse 28 aus
Harz oder Kautschuk vorgesehen.
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Der Hohlraum 15 ist mit einem Hohlprofil 29 aus Kunststoff oder Metall,
sowie Aluminium abgestützt, um der Gewichtskraft der Scheibe 11 und der Spannkraft
der Drähte 26 entgegen zu wirken. Das Hohlprofil 29 kann bei Bedarf lose in das
Dichtungselement eingelegt werden, damit das Dichtungselement die erforderliche
Elastizität zur Ausgleichung der Dehnbewegungen beibehält.
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Die Ausführung gemäß Fig. 2 stellt ebenfalls eine kompakte Kollektoreinheit
dar, bei der die Sammelkanäle des Kollektorelementes jeweils mit einem senkrecht
nach unten führenden Anschlußstutzen 30, von denen nur eins in der Zeichnung dargestellt
ist, ausgerüstet ist. Diese Anschlußstutzen sind in einer Bohrung 31 in der Isolierplatte
25 angeordnet derart, daß für den Anschluß an ein zentrales Leitungssystem beispielsweise
ein Verbindungsschlauch 32 darübergestülpt werden kann. Dadurch daß der Rohrstutzen
30 nicht hervorsteht, ist die Verpackung derartiger Kollektoren in normalen quaderförmigen
Behältern ohne weiteres möglich.
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In Fig. 3 ist schließlich eine Variante gezeigt, bei der das Kollektorelement
aus einer Absorberplatte 35 und einer Kanalträgerplatte 36 aus wärmeisolierendem
Material besteht. In der Platte 36, die aus Kunststoff oder einer Schaummasse hergestellt
sein kann, sind Vertiefungen bzw. Kanäle 37, 38 eingearbeitet, die von der Absorberplatte
35 abgedeckt sind. Die Absorberplatte 35 ist wellig ausgeführt, um bei höheren Innendrücken
ein Abscheren der Platte zu vermeiden. In diesem Fall ist der Auslaßstutzen 30'
seitlich angeordnet. Auf den Plattenaußenbereich 36 des Kollektorelementes ist das
Dichtungselement 12" aufgelegt oder aufgeklebt, in dem ein Silicagel enthaltendes
Hohlprofil 29" eingebettet ist.
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Die Bauelemente einschließlich einer Isolierplatte 25" sind mit Klemmleisten
40 zusammengehalten, die mit Laschen 41 versehen sind, die zur Verankerung des Kollektors
auf einem Dach oder anderweitigem Anbringungsort dienen.
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Weitere Ausführungsarten von Dichtungsprofilen sind in den Fig. 4
und 6 dargestellt, bei denen der Außenbereich 45 bzw.
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46 mit Falten ausgebildet ist, während der Innenbereich in zwei Flügeln
47, 48 aufgeteilt ist. In den Fig. 5 und 7 sind die beiden Ausführungen in gedehnter
Stellung gezeigt.
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Diese Profile gewährleisten eine gute Abstützung der Abdeckscheiben
11 und erlauben gleichzeitig eine ausreichende
Ausdehnung der zwischen
der Platine 10 und der Abdeckscheibe 11 eingeschlossenen Luftmasse, indem die Rückseite
45 bzw. 46 membran- oder faltenartig sich dehnt, wie es in der Fig. 5 bzw. 7 gezeigt
ist.