DE2852184A1

DE2852184A1 - Flachkollektoren mit spiegelrinnen fuer anpassbare groessen

Info

Publication number: DE2852184A1
Application number: DE19782852184
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Koester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-02
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1980-06-12

Description

FLACIIKO1EKTOREN ILLIT SPIEGEIJRII2NEN FttR ANPASSBARE GRÖSSEN Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es ist bekannt,Flachkollektoren aus Spiegelrinnen mit Absorber= rohren herzustellen. Die Spiegel sowie die Absorberrohre werden d abei in einer Vakuumröhre angeordnet. Eine Vielzahl derartiger Vakuumrohre werden in einem Kastenrahmen zu einem Flachkollektor= bauteil verbunden.
Der Nachteil einer derartigen Bauweise ist, daß die Größe des Flach kollektorbauteils durch die Länge der Vakuumröhren weitgehend fest= gelegt und daher nicht an vorgegebene Einbaumaße an der Baustel le anpaßbar ist. Das gleiche trifft auch für Flachplattenabsorber= zu, die infolge ihres Kanalsystems auf bestimmte Kollektorgrößen festgelegt sind. Die Größe eines Flachkollektom ist weiterhin durch die Temperaturdehnungen der unterschiedlichen Materialen und de= ren Temperaturen sowie durch die statischen Belastungen infolge Winddruck sowie Schneelasten auf der äußeren Abdeckung weitgehend vorbestimmt.
Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen glachkol= lektor gemäß des Oberbegriffes des Hauptanspruches so auszubilden und herzustellen, daß dieser an vorgegebene Einbaumaße anpassbar ist, und daß die Flächenausdehnung des Flachkollektors nicht durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungen der einzelnen Bautei= le beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruches.
Der Vorteil, die strahlungsdurchlässige Verkleidung mit den Vor= kehrungen zur Halterung der Reflektoren und/oder der Absorberrohre zu versehen, liegt in der Herstellung des Flachkollektors. Die strahlungsdurchlässige Verkleidung wird auf die Einbaumaße zuge= schnitten und übernimmt wesentliche statische und konstruktive Funktionen, so daß die Reflektoren und Absorber lediglich ein= gelegt oder eingeklemmt zu werden brauchen, ohne bei Temperatur verformungen Spannungen in die Konstruktion zu übertragen. Längen= änderungen der Absorberrohre werden an den Rändern hinter Verklei= dungsprofilen aufgenommen. Die Vorkehrungen für die Aufnahme der Rohre und Reflektoren bestehen beispielsweise in Stegen oder '-'ul= sten zur Anbringung von Halterungselementen. Diese übernehmen gleichzeitig eine austeifende Funktion für die lichtdurchlässige Verkleidung. Durch die Ifjontagebauweise mit Hilfe anpassbarer Ele= mente, sind die Größe und Form eines derartigen Plachkollektors beliebig zu wählen.
Die einfachste Bauart eines derartigen Kollektors besteht in einer Doppelsteglichtplatte aus gepresstem Kunststoff, in deren recht= eckrohrförmige Kammern Rohre eingelegt werden. Die Doppelsteglicht= platte wird von hinten mit einer reflektierenden Kunststoffolie be= klebt. Neben den bereits erläuterten konstruktiven Vorteilen, er= geben sich auch Sanz wesentliche Vorteile unter termischen Gesichts punkten, da die Rohre in weitgehend abgeschlossenen Hohlräumen ver= legt werden, in denen sich keine Konvektionsströmungen aus= bilden können. Die Rohre werden mäanderartig verlegt, wobei sich infolge eines gleictlmnßigen -lufheizens des Wärmeträgers, in j jedem Hohlraumquersclmitt ein unterschiedliches Temperaturniveau aus= bildet. hIischtemperaturen, die zu einer Absenkung der Austritts= temperatur führen könnten, werden vermieden, Da es bei größerer Stegbreite zu Schwierigkeiten führt, eine Dop= pelsteglichtplatte in Einem zu extrudieren, ist es vorteilhaft, die rückseitige Abdeckung durch Ankelmmen anzusetzen. Hierbei ist es nicht unbedingend erforderlich, daß die rückseitige Abdeckung vollflächig erfolgt, soweit für die Statik und für die Halterung der Reflektoren und/oder Absorberrohre eine streifenförmige Ab= deckung ausreichend ist. (Fig. 1 und 3) Für die rückseitige Ab= deckung kann selbstverständlich ein strahlungsundurchlässiges Ma= terial verwendet werden wie Hart-PVC. Die rückseitige Abdeckung kann auch z.B. durch Bedampfen oder durch Bekleben mit einer re= flektierenden Polie als Reflektor hohlspiegelartig nach strahlen= geometrischen Gesichtspunkten ausgebildet werden.
Weitere Ausgestaltungen und erfindungswesentliche Vorteile werden an Hand der Figurenbeschreibungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Vertikalschnitt durch einen Fassadenkollektor mit muschelförmigem Reflektor und rohrförmigem Absorber Fig. 2 den Vertikalschnitt parallel zur Fassade im Randbereich Pig. 3 den Horizontalschnitt im Randbereich mit den Vor- bzw.
Rücklaufrohren als Steigleitungen Fig.4+5 Ansichten von Gebäudefassaden Figur 1 zeigt den Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kollektor als yassadenanlage . Der Kollektor besteht aus der äu= ßeren strahlungsdurciilässigen Verkleidung i o mit den in einem Stück extrudierten Stegen 11 und der streifenförmigen rückseitigen Abdeckung 12. Der Kollektor ist mit Abstand von der Außenwand 14 angeordnet, so daß sich ein hinterlüftbarer Zwischenraum ergibt.
Dadurch stellt der Kollektor gleichzeitig eine optimale Fassaden= verkleidung dar. Die Reflektoren 13 sind dünnwandige Bleche oder aluminiumbedampfte Filmfolien, die in den rechteckrohrförmigen Querschnitt eingeschoben werden und eine Hohlspiegelrinne bilden.
In dieser Hohlspiegelrinne ist das Absorberrohr 15 angeordnet, Die iiohlspiegelrinne wölbt sich muschelartig iiber das Absorberrohr, und ist derart ausgeformt, daß die in einem Einstrahlungswinkel min einfallende Sonnenstrahlung auf das Absorberrohr reflek= tiert wird. Die optimale Porm der IIohlspiegelrinne läßt sich aus Tangenten an das Absorberrohr konstruieren, wobei die Kurventangen ten an die Reflektorflächen senkrecht zur Winkelhalbierenden zwi= schen dem flachsten einfallenden und zu konzentrierenden oder für den hinter deiii Absorberteil gelegenem Reflektorteil der am steil= sten einfallenden Strahlung und der Tangente an das Absorberrohr gelegen sind. Die Gesetzmäßigkeiten derartiger Konstruktionen sind Stand der Technik. Eine hinreichend genaue Formgebung ergibt sich durch die Querschnittslänge der Reflektorfläche und das Anpressen derselben auf die Stegfläche durch das Absorberrohr von alleine.
Bei Anordnung einer vergleichbaren Konzentrationseinrichtung auf dem Dach, ist diese symetrisch in der Art eines CPC-Kollektors mit zweihüftiger Hohlspiegelrinne und mittig angeordnetem Absor= berrohr auszubilden, i)erar;ige CI>C-Kollektoren sind beispielsweise in der Patentanmeldung P 25 33 530c2 dargestellt und haben den Vorteil, daß sie innerhr!lb eines bestislmten Aufnahmewinkels ein= fallende diffuse Strahlung konzentrieren können. Insbesondere für das in Figur 1 dargestellte Konzentrationssystem bietet dio Reflek= torfläche einen infra-rot-Abstrahlungsschutz für das Absorberrohr, so daß die Wärmeemission auf das Absorberrohr zurückreflektiert wird, Dies ermöglicht einen günstigen thermischen Wirkungsgrad der artiger Anlagen.
Figur 2 stellt einen Vertikalschnitt des Kollektors prallel zur Fassade dar. Es ist der mäanderartige Verlauf der Rohre 15 zu zuerken= nen, Die Biegungen werden durch Paßstücke 16 bewerkstelligt, die über Verbindungsstücke 17 mit den Rohren 15 verbunden sind. Die Paßstücke 16 sind wtjrmeisoliert ausgeführt. Die Rohre 15, die bei Temperaturdehnnungen auf Stegen 11 gleiten können,werden durch Einen gewinnen Spulraum im allgemmeinen. Bei @@@@@fahnunden Fluchabilität der Rohre 15, können diese auch in Einem ohne besondere Paßstücke verlegt werden.
Figur 3 zeigt einen Horizontalschnitt mit der Aufsicht auf die Absorberrohre, der streifenförmigen rückseitigen Abdeckung 12 sowie Rahmenteilen 20 in denen die Vor- und Rücklaufleitungen 21 und 22 als Steigleitungen in einer Wärme isolierung 23 angeord= net sind. Diese Rahmenteile sind aus Aluminiurn hergestellt und auf die Außenwand 14 aufgeschraubt. Der Kollektor wird über be= sonders steife Halterungen 24 mit dem Rahmen 20 verstaut. Der Randanschluß wird durch Hart-PVC-Profile 25 nach außen abgedeckt.
Diese Ranabschlußprofile werden nach beendeter Montage auf die Rahmenprofile 2O aufgesetzt und mit der Kollektorabdeckung 10 ver klebt.
Die Figuren 4 und 5 stellen unterschiedliche Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßet Anlage dar. Figur 4 zeigt ein Geschäftshaus bei der die Kollektoren im Brüstungsbereich mit vertikaler Rohr= führung angeordnet sind. Figur 5 stellt ein Wohnhaus dar, bei dem die Kollektoren zwischen den Fenstern über mehrere Geschosse ver= laufen. Die Rohrführung ist horizontal. IIier wird der besondere Vorteil der anpassbaren Kollektoreinrichtung deutlich, die es er= möglicht, die Solarenergiegewinnung in ein architektonisches Kon= zept zu integrieren und als architektonisches Gestaltungsmittel zu verwenden. Außer der Solarenergiegewinnung wird gleichzeitig ein optimaler Wärmeschutz für die Außenwand erzielt.
L e e r s e i t e

Claims

Flachkollektoren mit Spiegelrinnen für anpassbare Größen PATENTANSPRÜCHE: 1. Flachkollektor für Fassaden und Dachflachen bestehend aus äußerer strahlungsdurchlässiger Abdeckung und einer Vielzahl hinter der strahlungsdurchlässigen Abdeckung angeordneten parallel zueinander verlaufenden Absorberrohren sowie diesen optisch zugeordneten Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsdurchlässige Verkleidung gleichzeitig eine Vor= kehrung zur halterung der Reflektoren und/oder der Absorber rohre darstellt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vor= kehrungen Stege oder Rillen sind, in oder zwischen die die Re= flektoren und/oder Absorberrohre bzw. die dazu erforderlichen ifalterungen geklemmt oder gelegt werden.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strah= lungsdurchlässige Verkleidung eine Doppelsteglichtplatte ist, in deren Hohlraume Absorberrohre eingelegt sind und druckseitig eine Reflektorfläche auf die tichtplatte aufgeklebt oder mit Abstand von dieser angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht= platte mit Stegen versehen ist, an die rückseitig eine die Stege verbindende Platte oder mit Abstand zueinander Streifen angeordnet sind, so daß sich im Querschnitt ein Hohlprofil er= gibt, (Fig. 1)
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in diese Hohlprofile Reflektoren eingeschoben werden und eine Hohlspie= gelrinne formen und dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Hohl= spiegelrinne ein Absorberrohr derart angeordnet ist, daß die ab einem bestimmten Einstrahlungswinkel /b min auf die Reflek= torfläche einfallende Strahlung auf das Absorberrohr reflek= tiert wird.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab= sorberrohr in der Hohlspiegelrinne liegt und diese sich mu= schelartig über dem Absorberrohr wölbt. (Fig. 1)
7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl= spiegelrinne in der Art eines CPC-Kollektors zweihüftig ausge= bildet und das Absorberrohr mittig angeordnet ist.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absor= ber Rohre aus Kunststoff oder i:.etall und mit einer rohrförmi= gen strahlungsdurchlässigen Verkleidung versehen sind.
9. Anlage nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge= kennzeichnet, daß die Rohre mäanderartig verlaufen und durch= gehend oder an den Biegungen mit Paßstücke versehen sind.
10. Anlage nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge= kennzeichnet, daß die Lichtplatten über Hohlprofile mit Abstand an Wand oder Dachflächen befestigt sind, in denen die Vor- und Rücklaufrohre angeordnet sind. (Fig. 3)