DE3042952A1 - Als sonnenwaermekollektor fungierendes bauelement - Google Patents

Als sonnenwaermekollektor fungierendes bauelement

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Description

3042852
ALS SONNENWÄRMEKOLLEKTOR FUNGIERENDES BAUELEMENT
UNION SIDERURGIQUE DU NORD ET DE L1EST DE LA FRANCE, abgekürzt »USINOR»
Vorliegende Erfindtang geht auf die Mitarbeit von Herrn Xavier FRANCOIS, Direktor des Werks Mardyck des antragstellenden Unternehmens, zurück und bezieht sich auf Sonnenwärmekollektoren, die als Platten ausgebildet sind, und zwar in einer Weise, daß sie als Bauelemente dienen können.
Es gibt Sonnenwärmekollektoren, die aus oben mit einer Glaswand versehenen, wärmedämmenden Kästen bestehen; in den Kästen ist eine absorbierende Platte, unter der Umlaufrohre für eine wärmeleitende Flüssigkeit angeordnet sind. Die absorbierende Platte ist möglichst schwarz gestrichen, um eine optimale Absorption zu bewirken. Die in den Rohren umlaufende Wärmeleitflüssigkeit wird durch Wärmeübergang von der Platte auf die Rohre erwärmt und dann zur Weiterleitung an einen Wärmeaustauscher aufgefangen.
Diese Kästen sind meist in Reihe auf dem Boden oder auf einem Dach aufgestellt und so ausgerichtet bzw. geneigt, daß eine höchstmögliche Wirksamkeit garantiert wird. Daher wird in Frankreich eine Ausrichtung nach Süden mit einer optimalen Neigung von etwa 45° gewählt. Ist die Platte oder der Kasten auf einem Dach montiert, so stellt sie kein Bauelement des Daches dar, weshalb - abgesehen von den höheren Kosten durch parallele Verwendung von Bedachung und Wärmekollektoren auch die Wärmeausbeute geringer ist, und zwar nicht bezogen auf die Gewinnung von Sonnenwärme, sondern allgemein bezogen auf die Wärmebilanz des ganzen Gebäudes; es sind mehr Mate-
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rialschichten zwischen warmen und kalten Zonen vorhanden, und das Isoliermaterial in den Kästen wirkt sich auf die Isolierung des Daches und des unmittelbar darunterliegenden Gebäudeteils in keiner Weise aus.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Kästen ist darin zu sehen, daß eine Verbindung zwischen zwei nebeneinander montierten Kästen einer Batterie ausschließlich durch die Umlaufsysteme der Wärmeleitflüssigkeit, z. B. durch Schlauchverbindungen, gegeben ist. Eine Verbindung zwischen den Kastenelementen als solchen besteht nicht. Benachbarte Kästen sind daher nicht dicht miteinander verbunden, was allerdings bei der herkömmlichen Konstruktion auch entbehrlich ist, da die Kollektorkästen nicht als Bau- oder Bedachungselement fungieren.
Ziel dieser Erfindung ist es, eine Platte bereitzustellen, die gleichzeitig als Bauelement und Sonnenwärmekollektor dient, die sich zur Massenherstellung eignet und besonders einfach zu montieren ist. Außer diesem Hauptziel ergeben sich, wie die folgende Beschreibung zeigt, nicht zu übersehende Nebenvorteile .
Gegenstand der Erfindung ist also ein Bauelement, welches als Sonnenwärmekollektor dient und aus einem Auflager, einem Röhrensystem mit umlaufender Wärmeleitflüssigkeit und einer durchsichtigen Abdeckung besteht. Das Element zeichnet sich dadurch aus, daß das Auflager aus einer gerippten "sandwichartigen", aus zwei Metall-Verkleidungsblechen gebildeten Platte besteht, wobei zwischen den beiden Blechen ein Isoliermaterial eingebettet ist. Mindestens ein Teil der Rohre ist in den Rippen des oberen Verkleidungsbleches angeordnet; die durchsichtige Abdeckung besteht aus durch Zwischenstücke gehaltenen Platten, wobei die Zwischenstücke am Scheitelpunkt der Rippen des oberen Verkleidungsbleches befestigt sind.
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Nach weiteren Merkmalen
- weisen die Zwischenstücke entlang ihren Seitenkanten Rillen auf, in die die Kanten der transparenten Abdeckungen eingepaßt werden. Diese Rillen laufen zum Teil, d. h. an ihrem unteren und oberen Ende, offen aus; in diesen Teil wird eine transparente Abdeckung eingepaßt. Ein zweiter Abschnitt am oberen Ende weist eine Schulter auf, durch die eine zweite durchsichtige Abdeckung positioniert und gehalten wird, welche die erste Abdeckung zum Teil überlappt.
- sind Rohrhalterungen vorgesehen, durch die die Rohre am oberen Verkleidungsblech festgehalten werden. Die Halterungen sind möglichst so montiert, daß sie einen gewissen Bewegungsspielraum senkrecht zu diesem Blech haben.
- werden die Rohrhalterungen selbst seitlich durch Klammern gehalten, die auf dem oberen Verkleidungsblech befestigt sind.
Die Erfindung wird nachstehend genauer unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die lediglich als Beispiel dient, und auf der
- Abb. 1 der perspektivische Schnitt durch ein Bauelement der Erfindung ist (wobei bestimmte Teile abgenommen sind);
- Abb. 2 der Schnitt durch eine Einzelheit entlang der Linie 2-2 von Abb. 1 ist;
- Abb. 3 einen seitlichen Senkrechtschnitt darstellt, der die Zwischenstücke zeigt, durch die die transparenten Abdeckungen gehalten werden;
- Abb. 4 der Schnitt ist, an dem die Kantenanordnung eines Bauelements der Erfindung gezeigt wird;
- Abb. 5 die entsprechende Darstellung zu Abb. 4 ist, wobei
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es sich um ein Firstbauelement nach der Erfindung handelt; und - Abb. 6 das Detail einer Variante des Wärmeleitrohres ist.
Auf der Zeichnung ist ein Teil einer Bedachung zu sehen, die aus Elementen der Erfindung montiert wurde. Diese Elemente bestehen aus einer "sandwichartigen" Kompositplatte P, die aus einem oberen, gerippten Verkleidungsblech (1) und einem unteren, ebenfalls gerippten Verkleidungsblech (2) gebildet ist, wobei zwischen den Blechen ein Isoliermaterial (3) eingebettet ist. Bei dieser Platte kann es sich z. B. um eine unter der Marke ONDATHERM 101 der Firma Societe des Laminoirs, Straßburg, vertriebene Platte handeln. Im gewählten Beispiel sind die Rippen (4) des unteren Bleches klein, während das obere Verkleidungsblech Hauptrippen (5) aufweist, die erheblich höher sind als die zwischen ihnen liegenden Nebenrippen (6). Alle diese Rippen haben die Form eines gleichschenkligen Trapezes. Natürlich können auch andere Formen vorgesehen werden, ohne daß von dieser Erfindung abgewichen würde.
Diese Auflageplatte wird durch ein aus Kupfer oder ähnlichem Werkstoff bestehendes Rohrsystem (10) vervollständigt. Die Rohre, die eventuell auch gerippt sein können, werden von einer Wärmeleitflüssigkeit durchströmt, bei der es sich z. B. um Wasser mit einem Frostschutzmittel, etwa einem Freon, handeln kann.
An ihren oberen und unteren Enden sind die Rohre mit einer Sammelleitung (11) für die Zuleitung von Wärmeleitflüssigkeit bzw. einem AbIeitungssammler (12) für diese Flüssigkeit verbunden (Abb. 4 und 5).
Die Auflageplatte wird durch Längsteile (20) vervollständigt, die zur Befestigung auf den Scheitelpunkten der Hauptrippen z. B. durch Gewindebolzen (20a) und Muttern (2O13) - bestimmt sind den transparenten Abdeckungen (30) als Auflager dienen.
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Diese Abdeckungen können aus gehärtetem Glas oder einem geeigneten synthetischen Werkstoff, z. B. Metacrymat, bestehen. Entscheidend ist, daß der Werkstoff sowohl eventueller mechanischer Stoßbeanspruchung als auch Wärmeschocks standhält. Die Längsteile (20) weisen an ihren Seitenflächen Rillen auf, deren Form auf Abb. 3 deutlich zu sehen ist. Der Hauptteil (21) einer Rille erstreckt sich über das ganze Längsteil und läuft an dessen unteren und oberen Enden aus, so daß eine Abdeckung (30) eingeschoben werden kann. Diese Hauptrille wird am oberen Abschnitt des Längsteils in der Montage stellung durch eine Nebenrille oder Nebenfalz (22) ergänzt, die eine Schulter (23) begrenzt und zur Einpassung bzw. Halterung einer weiteren Abdeckung (31) vorgesehen ist, wobei diese die vorgenannte Abdeckung (30) zum Teil überlappt. Auf diese sehr einfache Weise werden die einzelnen transparenten Abdeckungen dicht montiert. Natürlich können zusätzliche Dichtungen verwendet werden, um nach Bedarf die Dichtigkeit zwischen den Abdeckungen bzw. den Platten zu erhöhen. Solche Dichtungen können in Abschnitten oder aber lang zugeschnitten verwendet werden, um Fugen zu vermeiden.
In Höhe mindestens eines Teils der Befestigungspunkte der Längsteile (20) auf dem oberen Verkleidungsblech sind Klammern (40) vorgesehen, die auf Abb. 2 klar zu sehen sind und auf beiden Seiten über die Rippe, auf der sie befestigt sind, greifen. An der Kante handelt es sich um einfache Klammern, die nur über eine Seite der Rippe greifen. Sie halten die Rohrhalterungen (41) seitlich fest, die durchsichtig sind und an ihrer Unterseite (42) ein Profil aufweisen, durch das die Rohre gehalten werden. Diese Rohrhalterungen sind an ihren Seitenkanten (43) mit einem Profil versehen, das sich den Hauptrippen (5) anpaßt; außerdem sind sie so hoch, daß ein ausreichender Spielraum zwischen ihrer Oberkante (44) und der benachbarten durchsichtigen Abdeckung (30) bleibt. Auf diese Weise können Rohrausdehnungen in diesen Halterungen aufgefangen werden, ohne daß sich die Rohre verklemmen oder die Abdek-
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kung bzw. ihre Bauteile beschädigt oder verformt werden können. Die Rohrhalterungen (41) können auch aus einem einfachen Metall- oder Kunststoff-Rahmen bestehen, der wie auf der Zeichnung geformt ist.
Die Sammler (11, 12) sind nach Möglichkeit in die Platten eingebaut, damit sie ebenfalls Sonnenenergie speichern können. Deshalb ist in Höhe des unteren Abschnitts einer Platte, die als Bedachung eines Gebäudes (Abb. 4) dient, ein Kantenelement (50) vorgesehen, das aus einem Metallgehäuse (51) mit Isoliermaterialfüllung (52) besteht und einen zur Aufnahme des Sammlerrohres (12) ausgesparten Hohlraum (53) begrenzt. Dieses Element (50) ist z„ B. durch ein Metallblech (54) am unteren Verkleidungsblech (2) der angrenzenden "Sandwich"-Platte sowie außerdem am oberen Verkleidungsblech (1) durch die Halteteile (20) der transparenten Abdeckungen (30) befestigt. Ein solches Kantenelement kann auch als Halterung für eine Dachrinne (55) dienen.
Gleichermaßen ist am Firstabschnitt des Daches - hier dargestellt - ein Firstelement (60) vorgesehen, das aus einem mit geeignetem Profil versehenen Metallgehäuse (61) mit Isoliermittelfüllung (62) besteht. Dichtungselemente (63) sind außerdem zum Abdecken und Zusammenfügen dieser Firstelemente mit den angrenzenden Platten vorgesehen.
Allgemein sind diese Verbindungs- und Abdichtungsverfahren zwischen benachbarten Platten bei Verwendung von gerippten 11 Sandwich"-Platten nach der Erfindung ganz herkömmlich. Die Beschreibung ihrer verschiedenen Ausführungsarten erübrigt sich daher.
Eine Platte nach der Erfindung weist im wesentlichen folgende Vorzüge auf:
- Ein und dieselbe Platte hat gleichzeitig die Funktion eines Bau- oder Bedachungselements - z. B. zum Bau einer Seitenwand
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oder eines Daches - sowie eines Sonnenwärmekollektors. Ein solches Element trägt auch zur Isolierung des betreffenden Gebäudes bei.
- Sie besteht aus einer Anzahl Metall-, Kunststoff- oder Glas-Bauteile, die mühelos zusammengesetzt und somit als Baukastenelemente oder nach Maß verwendet werden können.
- Schließlich wird die allgemeine Wärmeleistung gesteigert, selbst dann, wenn die Plattenneigung nicht den Idealnormen für einen Sonnenwärmekollektor entspricht, und zwar dank der verringerten Anzahl Materialschichten und der Integrierung der verschiedenen vorgenannten Funktionen. Außerdem wird der Kontakt zwischen den die Wärmeleitflüssigkeit enthaltenden Rohren und dem angrenzenden Blech durch das Vorhandensein der Rippen verbessert. Als Variante können auch Rohre (1Oa) mit ovalem oder flachem Querschnitt vorgesehen werden, die zwischen zwei benachbarten Rippen (Abb. 6) einzufügen sind.
- Ein Dach oder eine Seitenwand können ganz oder zum Teil in diesem Material ausgeführt werden, was - neben der einfachen Konstruktion - besondere ästhetische Vorteile bietet.
- Die gerippte "Sandwich"-Platte und die Längsteile zur Halterung der transparenten Abdeckungen sind widerstandsfähig, so daß man bei Bedarf darauf laufen kann. In diesem Zusammenhang können in regelmäßigen Abständen Haken (24, Abb. 1) auf den Längsteilen (20) befestigt werden, in die Bretter oder ähnliches quer eingelegt werden kann, um das Dach begehbar zu machen.
- Die Konstruktion der Halteteile für die transparenten Abdekkungen sowie der Rohrhalterungen erlaubt eine ungehinderte Ausdehnung der einzelnen Bestandteile der Platte.
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Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE
1. Als Sonnenwärmekollektor fungierendes Bauelement, bestehend aus einem Auflager, Rohren mit umlaufender Wärmeleitflüssigkeit und aus einer transparenten Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager aus einer gerippten "Sandwich"-Platte mit zwei Metallblechen (1,2), getrennt durch eine Zwischenlage (3) aus Isoliermaterial, gebildet wird, wobei mindestens ein Teil der Rohre (10) entlang den Rippen des oberen Bleches (1) angeordnet ist und die transparente Abdeckung (30), die durch von Zwischenstücken (20) gehaltenen Platten gebildet ist, und die Zwischenstücke ihrerseits auf den Scheitelpunkten mindestens einiger Rippen des oberen Verkleidungsbleches befestigt sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (20) entlang ihren Seitenflächen Rillen (21,22) aufweisen, in die die Kanten der transparenten Abdeckungen (30) eingepaßt werden.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Rillen (21) offen an den unteren und oberen Enden der Halteelemente - im Montagezustand - auslaufen und dicht am oberen Ende einen verbreiterten Abschnitt (22) aufweisen, in den zwei transparente Abdeckungen eingepaßt werden können und der eine Schulter (23) begrenzt, der als Anschlag für die obere der beiden Abdeckungen dient.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen (41) vorgesehen sind, durch die die Rohre am oberen Verkleidungsblech gehalten werden, wobei diese Halterungen möglichst so montiert sind, daß sie einen gewissen Spielraum senkrecht zum genannten Blech gewähren.
5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen transparent sind oder durch einen Rahmen gebildet werden.
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ORIGINAL INSPECTED
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6. Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhalterungen auf ihrer Unterseite (42) so geformt sind, daß sie die seitlich entlang den Rippen (5) des oberen Verkleidungsbleches verlaufenden Rohre (43) halten.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhalterungen (41) ihrerseits seitlich durch Klammern (40) gehalten werden, welche auf dem oberen Verkleidungsblech befestigt sind.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Kanten- und/oder Firstelemente (50,60) vervollständigt wird, die als Dichtverbindungen zwischen benachbarten Elementen vorgesehen sind.
9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten- oder Firstelemente einen Hohlraum zur Aufnahme eines Zuleitungs- oder Ableitungssammelrohrs aufweisen, das mit den die Wärmeleitflüssigkeit enthaltenden Rohren (10) verbunden ist.
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