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Sonnenwärme-Kollektor mit plattenförmigen
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Kollektorelementen Plattenförmige Kollektoren bestehen gewöhnlich
aus einer isolierenden Unterlage, einer lichtdurchlässigen Abdeckung und dem dazwischengefügten
eigentlichen Kollektorelement, welches von der Sonnenstrahlung aufgeheizt wird.
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Während das Sammeln von Wärme in der warmen Jahreszeit kein Problem
ist, bereitet es in der kalten Jahreszeit um so größere Schwierigkeiten. Jeder Verlust
an Leistung zu diesem kritischen Zeitpunkt ist schmerzlich. Leider sind kastenförmige
isolierende Unterlagen, z.B. aus Schaumstoff, nicht dampfdiffusionsdicht, mit der
Folge, daß während der Nacht sich der eingedrungene Dampf auf der Innenseite der
lichtdurchlässigen Abdeckung niederschlägt und den Wirkungsgrad des Kollektors vermindert.
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Die Anwendung der Sonnenwärme-Kollektoren im breiten Maße hängt nicht
zuletzt von dem Herstellungspreis einer solchen Anlage ab. Kostenverursachend ist
nicht nur der eigentliche
Sonnenwärme-Kollektor, sondern auch die
Installation an Ort und Stelle, d.h., zumeist auf dem Dach eines Wohnhauses.
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Wenn es gelingt, die Sonnenwärme-Kollektoren gleichzeitig als Dacheindeckung
zu verwenden, würde sich eine entsprechende Kostenminderung von selbst einstellen.
Hierbei ist zu bedenken, daß die Dachkonstruktion wegen der notwendigen Neigung
(möglichst 400 und darüber) zumeist aus Holzbalken bzw. -Sparren besteht, d.h.,
die Kollektoren müssen eine Verschiebung gegeneinander vertragen können.
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Wenn die aufgesammelte Wärme durch einen flüssigen Wärmeträger von
dem aufgeheizten Kollektorelement abgeführt wird, muß dieses eine gewisse Steifigkeit
besitzen, wodurch wieder das Problem der Wärmedehnung dieser Elemente bei Temperaturschwankungen
auftritt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenwärme-Kollektor
zu schaffen, der auch im kritischen Zeitpunkt voll funktionsfähig bleibt, mit mäßigem
Aufwand herzustellen und zu installieren ist, ggf. unter Fortfall der Dacheindeckung'und
der eine bewegliche Halterung der aufzuheizenden Kollektorelemente ermöglicht.
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Die gestellte Aufgabe wird durch folgende Ausbildung des Sonnenwärme-Kollektors
mit plattenförmigen Kollektorelementen gelöst: U-förmige Metallprofilleisten, insbesondere
aus Aluminium,
sind an ihrer Schenkelaußenseite zur Aufnahme von
Befestigungsmitteln und einer dampfdiffusionsdichten Masse, insbesondere in Bandform,
ausgebildet; die U-förmigen Metallprofilleisten bilden einen geschweißten Rahmen
mit dichten Stoßfugen und rahmenartig umlaufenden Abdichtbändern auf der Ober-und
Unterseite; auf dem oben umlaufenden Abdichtband liegt eine Glasscheibe und auf
dem unteren umlaufenden Abdichtband liegt eine Abschlußwand mit abdichtender Durchlaßöffnung
auf; innerhalb des Rahmens können Schiebelager zum Halten der plattenförmigen Kollektorelemente
befestigt sein.
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Der Rahmen mit der Glasscheibe und der Abschlußwand bildet einen dampfdiffusionsdichten
Kasten, der beschlagfrei gehalten werden kann und in welchem keine Staubablagerung
vorkommt. Der Kasten eignet sich zur Aufnahme von Wärmedämmschichten. Die von der
Sonne aufzuheizenden eigentlichen Kollektorelemente sind relativ frei beweglich
in dem Kasten gelagert, so daß die erheblichen, vorkommenden Wärmedehnungen von
dem Kasten nicht aufgefangen werden brauchen. Die Kollektorelemente sind ferner
leicht zugänglich angeordnet, so daß sie leicht gewartet und ggf. repariert werden
können. Ferner sind benachbarte Kästen so miteinander verbindbar, daß eine geschSossene
Dachfläche entsteht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht von oben auf einen Kollektor, unter
Fortlassung gewisser abdeckender Teile; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II
in Fig. 1, in vergrößertem Maßstab zu Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie
III-III in Fig. 1; Fig. 4 eine alternative Einzelheit gemäß Schnitt IV-IV in Fig.
1; und Fig. 5 eine Einzelheit gemäß Ansicht V in Fig. 2.
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Auf einem schräg geneigten Dach sind mehrere Kollektoren 1, 2 nebeneinander
angeordnet, die einen Systemabstand von 75 cm bei einer Länge von 3 m aufweisen
können. Jeder Kollektor 1, 2 enthält beispielsweise sechs plattenförmige Kollektorelemente
3, deren Querschnitt am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, wonach seitliche Lappen
4 und ein zentrales Rohr 5 vorgesehen sind. Die Kollektorelemente 3 sind als Strangpreßprofile
hergestellt und bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Die nach außen gekehrte Oberfläche
der Lappen 4 ist mit einem passenden dunklen Lack versehen, der die Sonnenstrahlen
besonders gut einfängt. Die Wandstärke der Lappen beträgt 1 bis 1,5 mm, und das
Rohr 5 hat einen Innendurchmesser von 10 mm und eine Wandstärke von 1,5 bis 2 mm.
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Die Enden der Rohre 5 sind mit einem Verteilerrohr 6 und einem Sammlerrohr
7 gitterartig verschweißt. Die Verteiler- und Sammlerrohre 6, 7 weisen hierzu Bohrungen
zum Durchtritt des Wärmeträgers in die Rohre 5 auf. Der Bohrungsdurchmesser braucht
nicht dem Innendurchmesser der Rohre 5 entsprechen, vielmehr kann durch Abstufung
des Bohrungsdurchmessers eine gewünschte Verteilung der Strömung des Wärmeübertragungsmittels
durch die einzelnen Kollektorelemente erzielt werden. Die Verteiler- und Sammlerrohre
6 bzw. 7 weisen jeweils ein Zuführungs- bzw. Abführungsrohr 8 auf, welche auf die
Innenseite des Daches führen und über Schlauchstücke mit einem Verteiler- bzw. Sammlersystem
des Wärmeübertragungsmittels in Verbindung stehen.
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Die plattenförmigenKollektorelemente 3 sind von einem Kasten in dampfdiffusionsdichter
Weise umschlossen, der von einem geschweißten Rahmen 10 (Fig. 1)> einer Glasscheibe
11 und einer Bodenwand 12 gebildet wird. Der Rahmen 10 ist aus U-förmigen Metallprofilleisten
13 hergestellt, die auf Gehrung geschnitten sind und deren Stoßfugen geschweißt
sind. Die U-förmigen Metallprofilleisten 13 weisen an ihrer oberen Schenkelaußenseite
einen geschlitzten Steg 14 und einen trogförmigen Bereich 15 auf, dem ein entsprechender
Bereich 16 auf der unteren Außenseite entspricht, an welcher außerdem ein iührungsartiges
Profilteil 17 vorgesehen ist. In den Bereichen 15 und 16 ist ein Butylband 18bzw.
18bals jeweils rahmenförmig umlaufende Dampfsperre
eingelegt, gegen
die die Glasscheibe 11 bzw. die Bodenwand 12 mit einem gewissen Anpreßdruck gehalten
werden. Hierzu dient eine Keildichtung 19 bzw. 20, die von einer Halteleiste 21
bzw. 22 getragen werden. Die Halteleiste 21 ist als Winkelprofil ausgebildet und
weist einen nach oben reichenden Schenkel 21a, zwei Anschlagslappen 21b und 21c
sowie einen Andrücklappen 21d für die Keildichtung 19 auf. Die Halteleiste 21 wird
mit ihren Anschlagslappen 21b, 21c auf den geschlitzten Steg 14 gesteckt und dort
mittels einer Reihe von Schrauben 23 befestigt. Die Halteleiste 22 ist am Profilteil
17 aufgesteckt und ausgebildet, um einen passenden Anpreßdruck für die Keildichtung
20 zu liefern. Die Metallprofilleiste 13 liegt mit dem führungsartigen Profilteil
17 auf dem Dach auf und ist an diesem mittels eines Winkelprofils 24 befestigt.
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Zu diesem Zweck ist in das führungsartige Profilteil 17 eine Widerlagerleiste
25 eingeschoben, die mit Schraubbohrungen zum Eingriff von Schrauben 26 versehen
ist, mit denen die Widerlagerleiste 25 und damit die Metallprofilleisten 13 gegen
den aufragenden Schenkel des Winkelprofils 24 gezogen werden.
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Je nachdem, ob an den betrachteten Rand des Kollektors ein benachbarter
Kollektor angrenzt oder nicht, ist die Lücke 27 zu diesem benachbarten Kollektor
zu überbrücken oder es ist eine wetterfeste Abdeckung und Verbindung zum Dach zu
schaffen.
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Ein Überdeckungsprofil 30 überbrückt die Lücke zwischen zwei
benachbarten
Kollektoren 1, 2 (Fig. 2) und liegt dabei auf dem Schenkel 21a der Leiste sowie
auf einem mittleren Bereich dieser Leiste 21 auf. Dabei werden die Köpfe der Schrauben
23 abgedeckt und das Eindringen von Wasser in den Zwischenraum der Kollektoren verhindert.
Die Uberbrückungsprofile 30 werden mit Schrauben 31 am Kollektor 2 befestigt.
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Wenn kein benachbarter Kollektor vorgesehen ist, wird eine abgewandelte
Halteleiste 32 (Fig. 4) benutzt, die statt eines aufragenden Schenkels einen hakenartig
ausgebildeten, nach unten reichenden Schenkel 32a besitzt, an welchem Abdeckelemente
des Daches angeschlossen werden können.
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Im Inneren des geschweißten Rahmens 10, in der Nähe der Ecken, sind
Laschen 35 (Fig. 2) eingeschweißt, an denen jeweils ein Schiebelager 36 angeschraubt
ist. Wie sich aus Fig. 2 und 5 ergibt, ist das Schiebelager 36 zweiteilig ausgebildet,
d.h., es weist ein Unterteil 37 und ein Oberteil 38 auf, die mittels Schrauben 39
zusammengehalten werden und zwischen denen ein Langloch 40 gebildet ist. In dem
Langloch 40 ist ein zylindrischer Verschlußstopfen 41 gefangen, der in einem zugehörigen
Ende des Verteilerrohres 6 bzw. des Sammlerrohres 7 eingeschweißt ist und dieses
sowohl verschließt als auch trägt. Die zapfenartigen Verschlußstopfen 41 durchdringen
das Schiebelager 36 je nach der Wärmedehnung der Rohre 6, 7 mehr oder weniger weit,
die
zapfenartigen Verschluß stopfen 41 können aber auch in Längsrichtung des Langloches
40 ausweichen, wenn dies durch die Wärmedehnungen der Kollektorelemente veranlasst
wird.
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Die Bodenwand 12 weist im Bereich der Durchtritte 42 der Rohre 8 einen
Flanschkragen 43 auf, um dauerelastische Versiegelungsmasse 44 rund um das Rohr
8 festzuhalten. Dadurch ist ein weiterer unschädlicher Ausgleich von Wärmedehnungen
möglich.
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Wie ersichtlich, ist das Innere des Kastens 10, 11, 12 über die dauerelastischen
Versiegelungsmassen, gebildet durch die Butylbänder 18a, 18b und die Masse 44, dampfdiffusionsdicht
abgeschlossen, und zur Trocknung des Kasteninneren kann in diesem ein Trocknungsmittel
deponiert sein. Soweit das geräumige Innere des Kastens 10, 11, 12 unterhalb der
plattenförmigen Kollektorelemente 3 frei ist, kann dieser Raum von einem Wärmedammmittel
erfüllt sein, beispielsweise Glaswollstreifen 45 und 46 (Fig. 2 links). Auch der
Zwischenraum 27 zwischen den Eollektoren kann mit diesem Wärmedämmittel gefüllt
sein.
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Anstelle der dargestellten Kollektorelemente 3 können auch andere
Arten von Kollektorelementen innerhalb des dampfdiffusionsdicht ausgebildeten Kastens
10, 11, 12 untergebracht werden0 Beispielsweise können plattenförmige Kollektorelemente
aus retikultiertem Schaum gebildet werden, der von Luft als Wärmeübertragungsmittel
durchströmt wird.