DE2945715C2

DE2945715C2 - Absorberplatte zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder der Umgebung

Info

Publication number: DE2945715C2
Application number: DE2945715A
Authority: DE
Inventors: Lothar 5901 Wilnsdorf Zapf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE2945715A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorberplatte zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder der Umgebung, bestehend aus zwei längs ihren Rändern dicht miteinander verbundenen Schichtkörpertafeln, die eine Dachabdeckung bilden und zwischen denen eine Vielzahl von zueinander parallelen Strömungskanälen sowie zwei diese jeweils an ihren Enden untereinander verbindende, quer dazu verlaufende Verteil- und/oder Sammelkanäle für einen flüssigen Wärmeträger eingeschlossen sind, wobei die Strömungs- und die Verteil- und/oder Sammelkanäle durch Profilausbildungen einer oder beider Schichtkörpertafeln gebildet sind.

Nachteilig bei bekannten Absorberplatten ist der Umstand, daß verhältnismäßig große Durchflußquerschnitte vorhanden sind und damit in ihnen eine relativ große Menge des Wärmeträgermediums pro Flächeneinheit vorgesehen werden muß. Immerhin liegt bei den bekannten Absorberplatten das Füllvolumen an Wärmeträgermedium «".wischen 3000 cm³ und 1000 cm³ pro

so 1 m² Absorberfläche. Damit ergibt sich aber eine verhältnismäßig geringe Ansprechgeschwindigkeit für diese Absorberplatten.

Die DE-OS 28 16 970 betrifft ein Dach- oder Wandteil mit einer Absorberplatte, bei welchem die letztere aus zwei Schichtkörpertafeln gebildet ist. Die obere Schichtkörpertafel ist dabei sowohl mit eingeformten Längs-Strömungskanälen als auch mit eingeformten Quer-Sammel- bzw. Verteilkanälen versehen.

Die untere Schichtkörpertafel ist hier lediglich mit Einformungen für die Quer-Sammel- bzw. Verteilkanäle versehen. In jedem Fall haben die Einformungen dabei ein im wesentlichen trapezförmiges Profil, so daß sich zwischen den beiden Schichtkörpertafeln im Querschnitt rechteckähnliche Kanalformen ergeben.

Bei den sich hieraus ergebenden Kanalquerschnitten haben die bekannten Absorberplatten ein Füllvolumen von etwa 1200 cnvVm². Aber nicht nur das hohe Füllvolumen, sondern auch die Querschnittsform der Strö-

mungskanäle vermindert die Ansprechempfindlichkeit dieser bekannten Absorberplatten beträchtlich. Außerdem lassen sich beide Schichtkörpertafeln nur als Prägeformteile fertigen, so daß Ausführungsvarianten einen hohen Herstellungsaufwand bedingen.

Die DE-OS 26 21 299 offenbart eine Absorberplatte, die derjenigen nach DE-OS 28 16 970 ähnlich ist Abweichend ist hier lediglich, daß die Längs-Strömungskanäle und die Quer-Sammel- bzw. Verteilkanäle insgesamt in die untere Schichtkörpertafel eingeformt sind, während die obere Schichtkörpertafel völlig eben aufgeführt wird.

Erkennbar ist dabei nicht nur, daß die Längs-Strömungskanäle einen rechteckigen Querschnitt haben, sondern auch, daß die Absorberplatten in. üblicher Weise in doppelverglasten Kästen eingebaut sind. Der Rechteckquerschnitt der Kanals soll dabei so ausgelegt sein, daß er eine lichte Höhe zwischen 0,5 und 5 Millimetern hat und das Füllvolumen der Absorberplatte pro Flächeneinheit (m²) weniger als 31 beträgt

Selbst wenn bei dieser Absorberplatte die kleinste lichte Höhe der Strömungskanäle mit 0,5 Millimetern angenommen wird, ergibt sich hier noch ein Füllvolumen, welches bei etwa 500 cm³/m² liegt
Da nicht nur die rechteckige Querschnittsform der Strömungskanäle, sondern auch deren Lage an der Unterseite der ebenen Schichtkörpertafel das Strömungsverhalten des Wärmeträgermediums beeinträchtigt, wird eine hohe Ansprechempfindlichkeit bei dieser bekannten Absorberplatte selbst dann nicht erreicht, wenn diese — entgegen der Lehre der Druckschrift — nicht in einen doppelt verglasten Kasten eingebaut ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Absorberplatten zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder der Umgebung zu bilden, die sich einfach und kostengünstig herstellen lassen, mit einer geringstmöglichen Füllmenge des Wärmeträgers auskommen und dabei mit hoher Ansprechempfindlichkeit auch schon bei geringen Temperaturunterschieden zum Speicher hin arbeiten. Außerdem soller die Absorberplatten bei geringem Konstruktionsgewicht eine Formstabilität erhalten, die sie zur unmittelbaren Bildung der Dachhaut geeignet machen, also ihre direkte Anbringung auf der Dachunterkonstruktion ermöglichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß die die Oberseite bildende und den einfallenden Sonnenstrahlen und/oder der Umgebung ausgesetzte Schichtkörpertafel als einzige Profilausbildung eine größere Anzahl dachförmig erhöhter Längsprofilierungen besitzt, während die die Unterseite bildende ebene Schichtkörpertafe! nahe ihren beiden Querkanten als einzige Profilausbildung je eine vertieft eingeformte Querrinne enthält, daß dabei das Verhältnis von Profilbreite der Längsprofilierungen bei einer mittleren Profilhöhe von 03 mm und einer mittleren Profilbreite von 20 mm zwischen I : 10 und 1 :80 liegt und daß durch die Längsprofilierungen der oberen Schichtkörpertafel sowie den ebenen Bereich der unteren Schichtkörpertafel im Querschnitt flach dreieckförmig nach oben gerichtete und zueinander parallele Längskanäle für den Wärmeträger gebildet sind, die sämtlich in die beiden als Verteil- und/oder Sammelkanäle dienender Querrinnen der unteren Schichtkörpertafel einmünden.

Hierdurch ist es möglich, die Füllmenge des Wärmeträgers pro Fläcneneinheit beträchtlich, z. B. auf 200 cnvVm², zu vermin Hm und dementsprechend die Ansprechgeschwindigkeit der Absorberplatte wesentlich zu erhöhen. Trotz eines geringen Konslruktionsgcwichtes haben diese Absorberplatten dabei eine solche Formstabilität daß sie unmittelbar zur Bildung der Dachhaut benutzt werden können.
Bei einer Wandstärke der Schichtkörpertafeln von O^ mm, z. B. aus Stahl-, insbesondere Edelstahlblech, können die Absorberplatten mit einem Gesamtgewicht von nur 8 kg/m² — einschließlich Wärmeträger — zum Einsatz gelangen.

ίο Beim praktischen Einsatz der erfindungsgemäßen Absorberplatten hat sich gezeigt, daß diese bei einem Betriebsdruck von max. 0,5 bar einen Durchfluß von etwa 150 l/h pro Flächeneinheit (m²) erreichen und schon bei einem Temperaturgefälle von nur I⁰C zum Speichergefäß hin ansprechen.

Diese optimale Wirkungsweise — mit bis zu 750-fachem Durchfluß der Wärmeträger-Füllung pro Stunde — der erfindungsgemäßen Absorberplatten beruht im wesentlichen auf der eigenartigen Gestaltung und Anordnung der Längskanäk- nämlich darauf, daß diese mit ihrem flach dreieckförnv.gcn Querschnitt auf der Oberseite der Absorberplatte liegen und ihre schrägen Dreiecksflanken der Ümweltwärme zugewendet sind

Der in den querschnittsengeren Abschnitten der Längskanäle befindliche Wärmeträger wird dadurch schneller erwärmt als das Medium in deren querschnittshöherem Mittel- bzw. Scheitelbereich. Dadurch bildet sich eine zum Mittel- bzw. Scheitelbereich hin strebende und dort dann mit hoher Geschwindigkeit längsgerichtete Strömung des Wärmeträgers aus, die einen bestmöglichen Energieaustausch ergibt

Da die zur Bildung der Längskanäle erforderlichen Längsprofilierungen sich ausschließlich in der oberen Schichtkörpertafel befinden und die die Verteil- und/ oder Sammelkanäle bestimmenden Querrinnen nur in die untere Schichtkörpertafel eingeformt sind, lassen sich die Absorberplatten auch besonders kostengünstig und einfach herstellen. Die durch Walzprofilieren in größeren Längen anzufertigenden und auf die gewönschte Länge zu unterteilenden oberen Schichtkörpertafeln lassen sich durch Benutzung unterschiedlicher Profilwalzensätze relativ einfach hinsichtlich der Dachform ihrer Längsprofilierungen variieren und damit auf unterschiedliche Bedürfnisse abstimmen. Hingegen können die lediglich mit den beiden Querrinnen versehenen, unteren Schichtkörpertafeln als Prägeformteile gefertigt werden, da sie immer in gleicher Bauform verwendbar sind. Durch einfaches Verschweißen der beiden Schichtkörpertafeln sind dann die Absorberplatten fertigzustellen.

Die hohe Gestaltfestigkeit der Absorberplatten und damit deren unmittelbare Benutzbarkeit zur Bildung der Dachhaut wird durch das Zusammenwirken der Längsprofilierung?n in der einen und dei Querrinnc in der anderen Schichtkörpertafel erreich; sowie durch die Möglichkeit der zusätzlichen Anbringung von Schweißpunkten optimiert Da die Möglichkeit gegeben ist, dit Absorberplatte Mit geeigneten Längsrandprofilierungen zu versehen, können sie einfach nach Art der sogenannten Pfannenbleche auf der Dachunterkonrtruktion befestigt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungsmerkmale für die Absorberplatte nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Absorberalatte.

F i g. 2 die Absorberplatte von der Unterseite,

F i g. 3 die Absorberplatte in Stirnansicht,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie A-B in den F i g. 1 und 2, in größerem Maßstab,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-D der Fig. 1 und 2 in größerem Maßstab, während die

F i g. 6 bis 8 verschiedene Verbindungsarten zwischen benachbarten Absorberplatten wiedergeben.

Die in F i g. 1 bis 3 gezeigte Absorberplatte 1 ist aus einer oberen Schichtkörpertafel 2 und einer unteren Schichtkörpertafel 3 gebildet, wobei diese entlang ihren Längs- und Querrändern miteinander verschweißt werden.

In die obere Schichtkörpertafel 2 sind eine größere Anzahl dachförmiger Längsprofilierungen 4 eingeformt, welche in F i g. 4 etwa mit natürlicher Größe dargestellt werden. Dabei ist ersichtlich, daß die Längsprofilierungen 4 bei verhältnismäßig großer Profilbreite b eine ae.r'inae. Profilhfthp h anfu/picpr. AU vuiprlimäli;» Ui

10

15 benutzen.

Wenn Absorberplatten 1 zugleich auch zur Bildung der Dachhaut eines Gebäudedaches benutzt werden sollen, sind hierzu besondere Vorkehrungen zweckmäßig.

So ist es möglich, jede Absorberplatte 1 an ihrer Längskante mit einer nach oben gerichteten Abkantung 12 zu versehen (F i g. 6) und sie an ihrer anderen Längskante mit einem nach unten offenen Klauenprofil 13 auszustatten. Die Anordnung wird dabei so getroffen, daß jeweils das Klauenprofil 13 einer Absorberplatte 1 die Abkantung 12 einer benachbarten Absorberplatte 1 übergreift.

Aus F i g. 7 und 8 ist ersichtlich, daß auch beide Längskanten jeder Absorberplatte nur eine Abkantung 12 erhalten können. Die nebeneinander liegenden Abkantungen 12 zweier benachbarter Absorberplatten 1 werden dann von einer nach unten offenen Profilschiene 14

sich ein Verhältnis h : b von beispielsweise 1 :40 erwiesen; d. h. bei einer Profilhöhe von z. B. 0,5 mm beträgt die Profilbreite etwa 20 mm.

Jeweils zwischen zwei benachbarten, dachförmigen Längsprofilierungen 4, deren Flanken 4' und 4" einen stumpfen Winkel miteinander einschließen, der nur wenig kleiner als 180" ist und z. B. zwischen 155° und 175" liegt, ist die obere Schichtkörpertafel 2 mit schmalen, ebenen Streifen 5 ausgestattet. Diese Streifen 5 liegen auf der im wesentlichen eben ausgebildeten unteren Schichtkörpertafel 3 auf und können mit dieser in gewissen Abständen durch Punktschweißung zusätzlich verbunden werden. Zwischen den beiden Schichtkörpertafeln 2 und 3 werden auf diese Art und Weise innerhalb der Absorberplatte 1 in größerer Zahl im Querschnitt flach dreieckförmige und zueinander parallele Längskanäle 6 gebildet

Die Längskanäle 6 münden sämtlich in einen unteren Verteilkanal 7 und einen oberen Sammelkanal 8. Jeder derselben wird dabei durch eine Querrinne 9 gebildet, die ausschließlich in die untere Schichtkörpertafel 3 eingeformt ist. Diese Querrinnen 9 haben parallel zur Ebene der Schichtkörpertafel 3 etwa dreieckförmige Umrißlinien (Fig.2) und weisen auch quer zur Ebene der Schichtkörpertafel flache Dreieckform auf (F i g. 3). Die Querrinnen 9 haben einen Trapezquerschnitt, der sich von der Mitte der Absorberplatte 1 nach deren Längskanten hin verjüngt (Fig.5). Im Bereich des größten Querschnitts der Querrinnen 9 münden in den Verteilkana! 7 und den Sammelkanal 8 Anschlußstutzen oder -nippel 10,11 für die Zu- und Ableitung des Wärmeträgers(Fig.2,3un<*5).

F i g. 2 zeigt noch, daß zweckmäßigerweise die in der Schichtkörperebene liegende Basislinie derjenigen Querrinne 9, weiche den Verteilkanal 7 bildet, der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte 1 zügewendet ist, während andererseits die den Sammelkanal 8 bildende Querrinne 9 mit der betreffenden Basislinie von der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte 1 abgewandt ist

Der besondere Vorteil einer Absorberplatte 1 der «j beschriebenen Art liegt darin, daß sie nur mit einer sehr geringen Menge des Wärmeträgers auskommt und demzufolge mit hoher Ansprechgeschwindigkeit arbeiten kann.

Werden die dachförmigen Längsprofilierungen 4 stärker ausgeformt ergeber, sich auch im Querschnitt größere Längskanäle 6. In diesem Fall lassen sich dann die Bauteile auch als Wärmetauscher- oder Heizplatten

Es ist auch möglich, die Profilschiene 14 mit einem aufwärts gerichteten T-förmigen Profilansatz 15 auszustatten (F i g. 8), so daß Nuten 16 entstehen. In die einander zugewandten Nuten 16 zweier benachbarter Profilschienen 14 lassen sich dann im Bedarfsfalle Glasabdekkungen für die Absorberplatten einschieben.

Abschließend sei noch vermerkt, daß die obere Schich· iörpertafel 2 eine Walzprofilierung erhalten kann, während die untere Schichtkörpertafel 3 eine Prägeprofilierung erhält. Die beiden Schichtkörpertafeln 2 und 3 bestehen verzugsweise a^s dünnem Stahl- bzw. Edelstahlblech.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Absorberplatte zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder der Umgebung, bestehend aus zwei längs ihren Rändern dicht miteinander verbundenen Schichtkörpertafeln, die eine Dachabdeckung bilden und zwischen denen eine Vielzahl von zueinander parallelen Strömungskanälen sowie zwei diese jeweils an ihren Enden untereinander verbindende, quer dazu verlaufende Verteil- und/oder Sammelkanäle für einen flüssigen Wärmeträger eingeschlossen sind, wobei die Strömungs- und die Verteil- und/oder Samrnelkanäle durch Profilausbildungen einer oder beider Schichtkörpertafeln gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Oberseite bildende und den einfallenden Sonnenstrahlen und/oder der Umgebung ausgesetzte Schichtkörpertafel (2) als einzige Profilausbildung eine größere Anzahl erhöhter Längsprofilierungen (4) besittt» während die die Unterseite bildende ebene Schichtkörpertaiei (3) nahe ihren beiden Querkanten als einzige Profilausbildung je eine vertieft eingeformte Querrinne (9) enthält, daß dabei das Verhältnis (h: b) von Profilhöhe (h) zu Profilbreite (b) der Längsprofilierungen (4) bei einer mittleren Profilhöhe (h)von 0,5 mm und einer mittleren Profilbreite (b) von 20 mm zwischen 1:10 und 1 :80 liegt, und daß durch die Längsprofilierungen (4) der oberen Schichtkörpertafel (2) sowie den ebenen Bereich der unteren Schichtkörpertafel (3) im Querschnitt flach dreiecliförmig nach oben gerichtete und zueinander parallele Längskanäle (6) für den Wärmeträger gebildet sind, die sämtlich in die beiden als Verteil- und/oder Sammelkanäle f"; 8) dienenden Querrinnen (9) der unteren Schichtkörpertafel (3) einmünden.

2. Absorberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei dachförmigen Längsprofilierungen (4) ein schmaler, ebener Streifen (5) in der die Oberseite bildenden Schichtkörpertafel (2) vorgesehen ist, wobei diese ebenen Streifen (5) auf der die Unterseite bildenden, im wssentlichen ebenen Schichtkörpertafeln (3) aufliegen und dort die obere Schichtkörpertafel (2) mit der unteren Schichtkörpertafel (3) durch einige Schweißpunkte zusätzlich verbunden ist.

3. Absorberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (4' und 4") der dachförmigen Längsprofilierungen (4) jeweils einen stumpfen Winkel miteinander einschließen, der zwischen 175° und 155° beträgt.

4. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrinnen (9) in der unteren Schichtkörpertafel (3) sowohl in der zur Schichtkörperebene normalen Richtung als auch in Richtung der Schichtkörperebene eine dreieckförmige Umrißlinie haben und einen Trapezquerschnitt aufweisen, der sich von der Mitte der Absorberplatten (1) aus nach deren Längskanten hin verjüngt.

5. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im Bereich des größten Querschnitts der Querrinnen (9) Anschlußstutzen oder -nippel (10, 11) für die Zu- und Ableitungen des Wärmeträgers vorgesehen sind.

6. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schichtkörperebene liegende Basislinie an der einen drei-

eckförmigen Querrinne (9) der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte (1) zugewandt ist, während die entsprechende Basislinie an der anderen dreieckförmigen Querrinne (9) von der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte (1) abgewandt ist

7. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß ihre eine Längskante eine nach oben gerichtete Abkantung (12* hat, während ihre andere Längskante ein nach unten offenes Klauenprofil (13) aufweist, wobei jeweils das Klauenprofil (13) einer Absorberplatte (1) die Abkantung (12) einer benachbarten Absorberplatte (1) übergreift

8. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Längskanten eine nach oben gerichtete Abkantung (12) haben und dabei die Abkantungen (12) zweier benachbarter Absorberplatten (1) von einer nach unten offenen Profilschiene (14) übergriffen sind, die an der Dachkonstruktion verankerbar ist

9. Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schichtkörpertafel (2) eine Walzprofilierung aufweist, während die untere Schichtkörpertafel (3) mit einer Prägeprofilierung versehen ist