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Anlage für die Gewinnung von Sonnenenergie,
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Absorber für eine solche Anlage und Verfahren zur Montage des Absorbers
In Anlagen für die Gewinnung von Sonnenenergie, oft kurz als Solaranlagen bezeichnet,
sind Absorber für das Auffangen der Wärmestrahlung der Sonne wesentliche Bauelemente.
Solche Absorber können frei aufgestellt werden. Üblicherweise jedoch werden die
Absorber in Dächer eingebaut. Für diese Einbauart sind kastenförmige Elemente bekannt,
die auf die Dachkonstruktion aufgesetzt werden und außen eine wetterfeste Abdeckung
in Form einer dicken Glasscheibe aufweisen. Solche Absorber verändern das Aussehen
eines Hauses wesentlich, was oft unerwünscht ist.
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Bekannt sind auch in die Dachkonstruktion integrierte Absorber, die
unterhalb der Dacheindeckung zwischen Dachsparren angeordnet werden. Über dem Absorber
befindet sich eine Wärmestrahlung durchlassende Dacheindeckung aus Glasziegeln oder
Glasplatten. Die äußere Form des Daches wird dabei nicht verändert, es erscheint
lediglich anstelle der üblichen Dachziegelfarben eine farblose Dacheindeckung. Durch
einen dunklen Anstrich
der Dachsparren und der Dachlatten kann man
dennoch insgesamt eine dunkle Dachfläche erhalten, da die Absorber ihrerseits schwarz
eingefärbt sind.
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Bei bekannten Solaranlagen mit in die Dachkonstruktion integrierten
Absorbern liegen seitliche Flansche der Absorber auf den Oberseiten der Dachsparren
auf und sind mittels Nägeln oder Holzschrauben befestigt. Die Abdeckfolie wird nach
dem Befestigen des Absorbers aufgelegt. Danach werden auf den Sparren Dachlatten
befestigt, die auch die Absorber überqueren.
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Anschließend wird das Dach eingedeckt. Diese Art des Aufbaues bringt
folgende Nachteile mit sich.
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Die Organisation des Baues wird komplizierter, da sich Dachdecker
und Installateure der Solaranlage gegenseitig behindern können. Die Montage der
Absorber ist witterungsabhängig, da ja die Montage unter freiem Himmel stattfindet.
Es besteht deshalb auch die Gefahr, daß die Qualität der Absorber durch Witterungseinflüsse
leidet. Die Montage ist auch arbeitsaufwendig, da die Folie sorgfältig verlegt werden
muß und danach die Dachlatten und die Dachhaut zu montieren sind, d.h. das übliche
Dachdecken in einem Zuge ist nicht mehr möglich. Der Austausch eines Absorberelementes
erfordert die Entfernung der Dacheindeckung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage mit in
die Dachkonstrubtion integrierten Absorbern so zu gestalten,
daß
der Einbau von Absorbern bei bereits gedecktem Dach möglich ist. Durch die Erfindung
soll auch ein für die erfindungsgemäße Anlage besonders gut geeigneter Absorber
vorgeschlagen werden, sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Montage solcher Absorber.
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Die Erfindung geht aus von einer Solaranlage mit mindestens einem
Absorber, der in eine Dachkonstruktion eingebaut ist und einen großflächigen Wärmeübertragungsbereich
aufweist, in dem sich Hohlräume für den Durchfluß eines flüssigen Wärmeträgers,
z.B. Wasser, befinden, sowie eine den Wärmeübertragungsbereich umgebende Auflagefläche
oder Auflagekante für eine lichtdurchlässige Folie und der mit seitlichen Befestigungsflanschen
an benachbarten Dachsparren der Dachkonstruktion befestigt ist. Erfindungsgemäß
sind die Flansche des Absorbers mindestens über einen Teil ihrer Breite (Befestigungsbereich)
an den einander zugewendeten Seitenflächen der benachbarten Dachsparren befestigt,
z.B.
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mittels Nägeln oder Schrauben.
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So ausgebildete Absorber lassen sich von innen gegen ein gedecktes
Dach anlegen. Hierbei wird der Absorber zwischen zwei Dachsparren eingeschoben,
bis er mit seiner Vorderseite an den Dachlatten zur Anlage gekommen ist. Danach
werden die Flansche in ihrem Befestigungsbereich an den Seitenflächen der beiderseits
des Absorbers verlaufenden Dachsparren befestigt. Anschließend wird eine Isolierung
aufgebracht. Bei einer solchen Konstruktion
werden alle eingangs
angegebenen Nachteile vermieden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Montage
witterungsunabhängig ist und damit auch nicht die Gefahr einer Qualitätsverschlechterung
besteht. Defekte Absorber können bequem ausgewechselt werden.
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Ein gegebener Absorber ist für verschiedene Dachsparrenabstände geeignet,
wenn gemäß den Ansprüchen 2 und 3 am Flansch ein Zwischenbereich vorhanden ist.
Die Flansche sind gemäß Anspruch 4 vorzugsweise symmetrisch zur Mittelachse des
Absorbers ausgebildet, wenngleich dies keine Bedingung ist, da die beiden Flansche
auch verschieden gebogen sein können.
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Vorteilhaft ist das Festhalten der Folie gemäß Anspruch 5 mit Hilfe
der Flansche. Hierdurch wird ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand ein sehr guter Halt
der Folie erzielt.
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In den Ansprüchen 6 bis 16 sind vorteilhafte Konstruktionsmerkmale
für einen erfindungsgemäßen Absorber angegeben. Zu diesen Ansprüchen wird folgendes
bemerkt.
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Die Befestigung der Abdeckfolie am Absorber bringt weitere wesentliche
Erleichterungen bei der Montage mit sich, da alle Handgriffe entfallen, die für
das Auflegen der Folie an der Baustelle bisher erforderlich waren. Auch ist durch
die Montage der Abdeckfolie in einem Herstellerwerk die Gewähr gegeben, daß die
Folie einwandfrei befestigt ist. Die Befestigung
kann gemäß Anspruch
7 vorteilhafterweise durch Ankleben erfolgen.
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Die Anordnung von Soll-Biegelinien gemäß den Ansprüchen 8 bis 10 erleichtert
das Anpassen von Absorbern an jeweils vorhandene Dachsparrenabstände wesentlich.
Man kann jedoch auch gemäß Anspruch 11 so dünnes Material für die Flansche verwenden,
daß diese auch ohne vorgegebene Biegelinien angepaßt werden können.
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Durchstecklöcher für Befestigungselemente gemäß Anspruch 12 sind vorteilhaft,
jedoch nicht unbedingt notwendig, da das Material des Flansches, im allgemeinen
relativ dünnes Stahlblech, mit einem Nagel leicht durchschlagen werden kann.
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Von Vorteil ist es, daß die Flansche gemäß Anspruch 13 am Wärmeübertragungsbereich
befestigt sind. Dies gestattet es gemäß Anspruch 14 verschiedene Materialdicken
zu verwenden. Flansche aus dünnem Blech sind für die Montage im allgemeinen günstig.
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Die Absorber können im Lieferzustand sowohl gemäß Anspruch 15 als
auch gemäß Anspruch 16 ausgebildet sein. Im Falle des Anspruches 15 werden die Flansche
bei der Montage abgebogen, während sie im Falle des Anspruches 16 eventuell aufgebogen
werden müssen, wenn der Dachsparrenabstand größer ist als der Abstand der BefestigungsXlächen.
Der Lieferzustand nach Anspruch 16 bringt
den Vorteil, daß der
Absorber auch so montiert werden kann wie bekannte Absorber, nämlich von der Außenseite
des Daches her.
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Dies kann dann vorteilhafter sein als die erfindungsgemäße Montage
von innen her, wenn das Dachgeschoß ausgebaut ist, also an der Innenseite der Dachsparren
Verkleidungsplatten angeordnet sind, deren Demontage umständlich und teuer wäre.
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Die Montage gemäß Anspruch 17 ist deshalb besonders vorteilhaft, weil
die Montage von einem einzelnen Arbeiter ausgeführt werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Absorber
mit Blickrichtung auf die Oberseite, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Dachkonstruktion,
an der ein Absorber nach Fig. 1 befestigt ist, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie
III-III in Fig. 2 in einem gegenüber Fig. 2 etwas vergrößerten Maßstab, Fig. 4 einen
der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, wobei die Grenzen der möglichen Dachsparrenabstände
gezeigt sind und
Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt
bei einer Montage des Absorbers, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Der insgesamt mit A bezeichnete Absorber hat einen Körper 1 aus Stahlblech,
der mit einer lichtdurchlässigen Folie 2 überzogen ist.
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Der Körper 1 hat eine Vertiefung 3 (siehe dazu auch Fig. 3), deren
Boden 4 doppelwandig ist. Zwischen den Wänden 4a und 4b befinden sich Hohlräume
5 für den Durchfluß eines flüssigen Wärmeträgers, z.B. von Wasser. Der Boden 4 ist
rechteckig. Längs den vier Seiten des Bodens erstrecken sich rechtwinklig zur Bodenebene
Aufkantungen 6, die die Vertiefung 3 umgeben. Die Folie 2 liegt auf den oberen Kanten
6a der Aufkantungen 6 auf, so daß der Raum zwischen der Folie 2 und dem Boden 4
abgeschlossen ist. In den Hohlraum 5 münden Anschlußstutzen 7 und 8 für den Zufluß
und den Abfluß des flüssigen Wärmeträgers. Der Boden 4 soll als Wärmeübertragungsbereich
bezeichnet werden, weil dort die aufgefangene Wärme auf einen Wärmeträger übertragen
wird.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind an den langen Seiten des
Absorbers Flansche 9 angeordnet. Es fallen jedoch auch Ausführungsformen unter die
Erfindung, bei denen an den kurzen Seiten Flansche angeordnet sind. Diese Flansche
können mit dem übrigen Absorber aus einem Stück bestehen.
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Sie können jedoch auch aus separat hergestellten
Blechen
bestehen, die mit dem übrigen Absorber verbunden sind, z.B. durch Punktschweißung.
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An der Ansatzstelle jedes Flansches an der Abkantung 6 befindet sich
eine Linie 10 aus aneinandergereihten Perforationen 11. In verhältnismäßig geringem
Abstand vom Längsrand 9a jedes Flansches ist eine weitere Linie 12 aus Perforationen
13 angeordnet. Der Bereich zwischen den Linien 10 und 12 soll als Übergangsbereich
9b und der Bereich zwischen dem Rand 9a und der Linie 12 als Befestigungsbereich
9c bezeichnet werden. In dem Befestigungsbereich ist eine Reihe aus Befestigungslöchern
14 vorgesehen.
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Die Folie 2 ist im äußeren Randbereich der Flansche 9, also etwa im
Befestigungsbereich 9c, mittels Klebebändern 15 befestigt, die auf beiden Seiten
mit Kleber beschichtet sind.
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Als Beispiel sei angegeben, daß die Breite b des Bodens 4 540 mm,
die Gesamtbreite B 800 mm und die Länge L 2.000 mm betragen kann. Selbstverständlich
sind auch andere Abmessungen möglich.
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Fig. 5 zeigt die schon bisher aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung
an Dachsparren 16, 17 einer Dachkonstruktion.
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Bei dieser bekannten Befestigung werden die Flansche 9 vor dem Eindecken
des Daches und vor der Befestigung der Dachlatten 18
auf die Sparren
aufgelegt und dort befestigt, z.B. mittels Nägeln, wie sie durch die strichpunktierten
Linien 19 symbolisiert sind. Danach werden dann die Dachlatten angebracht und die
Dacheindeckung 20, die lichtdurchlässig sein muß, wird in üblicher Art und Weise
befestigt. Der Raum zwischen den Dachsparren 16, 17 wird mit Wärmeisoliermaterial
21 ausgefüllt, das mittels einer von unten her an die Dachsparren angelegten Platte
oder Folie 22 festgehalten wird.
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Außer dieser an sich bekannten Befestigungsart ist die in den Fig.
2, 3 und 4 gezeigte erfindungsgemäße Art der Befestigung möglich. In diesem Fall
sind die Dachlatten 18' und die Dacheindeckung 20' bereits vor der Montage des Absorbers
A befestigt. Der Absorber wird zwischen die einander zugewendeten Seitenflächen
16'a und 17'a der Dachsparren 16' und 17' eingeschoben. Zur Anpassung an den Abstand
a zwischen den Befestigungsflächen werden die Flansche 9 längs den Linien 10 und
12 abgebogen, wobei die Flansche die aus Fig. 3 ersichtliche Form erhalten. Der
Übergangsbereich 9b verläuft nun schräg zur allgemeinen Ebene des Absorbers, während
der Befestigungsbereich 9c nun rechtwinklig zu dem Boden 4 steht und damit parallel
zu den Befestigungsflächen 16'a und 17'a verläuft.
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Das Zurechtbiegen der Flansche erfolgt von Hand, was wegen der Perforationen
11 und 13, die eine wesentliche Materialschwächung
längs der Linien
10 und 12 bewirken, leicht möglich ist.
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Vorzugsweise werden die Flansche so zurechtgebogen, daß der Abstand
der Befestigungsbereiche 9c ein wenig größer ist als der Abstand a, so daß die Flansche
beim Einschieben des Absorbers elastisch nach innen gedrückt werden und dadurch
ein Festklemmen zwischen den Befestigungsflächen 16'a und 17'a entsteht.
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Durch dieses Festklemmen wird der Absorber in seiner Sollage festgehalten,
ohne daß eine weitere Person für diesen Zweck nötig ist. Der Absorber kann deshalb
von einem einzelnen Arbeiter befestigt werden. Das elastische Nachinnendrücken wird
dadurch erleichtert, daß die Übergangsbereiche 9b wie Einführschrägen wirken, die
auf den Dachsparrenkanten 16'b und 17'b abgleiten.
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Der Absorber wird wieder mittels Nägeln oder Schrauben fixiert, die
durch die Befestigungslöcher 14 hindurchsteckt werden und in das Holz der Dachsparren
16', 17' eingetrieben werden. Solche Befestigungselemente sind durch die strichpunktierten
Linien 23 symbolisiert. Auch hier wird der übrige Zwischenraum zwischen den Dachsparren
mit Wärmeisoliermaterial 21' ausgefüllt, das mittels einer Platte oder Folie 22'
abgedeckt wird.
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In Fig. 4 sind die möglichen Abstände der Dachsparren-Befestigungsflächen
16'a und 17'a gezeigt. Dieser Abstand muß innerhalb des Maßes amin und amax liegen.
Wenn der geringste Abstand amin
vorhanden ist, bleiben der Übergangsbereich
9b und der Befestigungsbereich 9c in einer Ebene. Die Flansche werden längs den
Linien 10 um 1800 abgebogen und an die Befestigungsflächen angelegt. Auch hier erfolgt
die Befestigung im Befestigungsbereich 9c.
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Bei dem größtmöglichen Abstand amax verbleiben die t)bergangsbereiche
9b in der Lage nach Fig. 1, während die Befestigungsbereiche 9c rechtwinklig längs
den Linien 12 abgekantet sind.
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Die durch die strichpunktierten Linien 24 angedeuteten Befestigungselemente
sind etwas schräg nach oben eingeschlagen, da dies bei den gegebenen Platzverhältnissen
am leichtesten möglich ist.
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In Fig. 2 ist die Draufsicht auf einen befestigten Absorber A gezeigt,
jedoch bei abgenommener Dacheindeckung. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Länge des Absorbers
so gewählt, daß sie ein ganzes Vielfaches des Rastermaßes r für den Abstand der
Dachlatten 18' ist, was jedoch nicht zwingend notwendig ist.
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Die Montage nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem Stand der Technik
noch insofern, als die Folie 2 schon beim Befestigen des Absorbers auf diesem angeordnet
ist, während gemäß dem Stand der Technik die Folie erst nachher aufgelegt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsart wird die Folie über ihre
gesamten
Längsränder eingeklemmt, wodurch ein sicherer Halt erzielt wird.
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Wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt wird, kann der Lieferzustand
des Absorbers auch anders sein, als in Fig. 1 dargestellt. Der Absorber könnte z.B.
bei Lieferung schon den Zustand nach Fig. 3 haben. Wenn in diesem Fall der Absorber
zwischen weiter voneinander entfernte Dachsparren eingebaut werden soll, müssen
die Flansche entsprechend auseinandergebogen werden. Wenn der Sparrenabstand kleiner
ist, müssen die Flansche noch etwas weiter zusammengebogen werden.
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Fig. 3 zeigt eine symmetrische Ausbildung der Flansche. Diese ist
jedoch nicht zwingend. Die Flansche können auch asymmetrisch gebogen sein. Wesentlich
ist nur, daß die beiden Befestigungsbereiche an den Befestigungsflächen der Sparren
anliegen.