DE4002892A1 - Sonnenkollektor in flachbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor in Flachbau­ weise nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Sonnenkollektoren treten in der Kammer, in der der Absorber angeordnet ist, hohe Temperaturen auf. Das damit verbundene Tempe­ raturgefälle zur Umgebungstemperatur ergibt einen Wärmefluß, der zu Verlusten führt, die den Wirkungsgrad beeinträchtigen.

Bei einem bekannten Sonnenkollektor mit einem Rahmen aus einem Aluminiumprofil ist oberhalb der selbsttragenden Isolierstoff­ platte eine zweite Isolierschicht aus einer Mineralfaserwolle vorgesehen, die auf ihrer dem Absorber zugewandten Oberseite mit einer Reflexionsschicht versehen ist. Der Rahmen steht nach oben über diese zweite Isolierschicht vor und bildet mit seinem über­ stehenden Abschnitt den äußeren Rahmen der die Absorberplatte auf­ nehmenden Kammer.

Um Wärmeverluste am Rand der Kammer zu vermeiden, ist oberhalb der flächigen Isolierung in dem Rahmenprofil eine Randisolierung aus einem Isolierstoff vorgesehen, die durch einen einwärts gerichte­ ten Schenkel am Ende des im Rahmen oben liegenden Schenkels des Rahmenprofils gehaltert ist. Bei einer derartigen Ausbildung ver­ bleibt jedoch eine hochleitende Wärmebrücke, die der oben liegende Schenkel des Rahmenprofils bildet, an die insbesondere durch die an den Rändern der Kammer auftretende Konvektionsströmung Wärme abgegeben wird. Bei den in der Praxis auftretenden Temperatur­ differenzen führt dies zu einem nicht unerheblichen Wärmefluß zur Rahmenaußenseite und damit zu den Wirkungsgrad herabsetzenden Wärmeverlusten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sonnenkollektor der gattungs­ gemäßen Art so auszubilden, daß die Wärmeverluste durch Übertra­ gung über das Rahmenprofil wesentlich verringert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 herausgestellten Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben, die einen Querschnitt durch den Randbereich eines Sonnenkollektors in Flachbauweise zeigt, und zwar im Querschnitt durch das Wärmeträ­ germedium führende Rohre des plattenförmigen Absorbers.

Der in der Zeichnung dargestellte Absorber weist einen Rahmen auf, der aus einem im wesentlichen U-förmigen Rahmenprofil 2 zusammen­ gesetzt ist. Die einzelnen Profilabschnitte sind in den Ecken auf Gehrung geschnitten und über eingesetzte Eckwinkel 4 miteinander verbunden, beispielsweise durch Nieten 6. Das Rahmenprofil 2 weist einen Steg 8 auf. Der eine Schenkel 10 des Profiles bildet eine Auflage für eine untere selbsttragende Isolierstoffplatte 12, für die vorzugsweise eine PU-Schaumplatte vorgesehen ist, die beid­ seitig mit Aluminium kaschiert ist. Diese Isolierstoffplatte ist durch einen weiteren zum Schenkel 10 parallelen Schenkel 14 gehal­ tert, die am Rand des Rahmens eine Aufnahmenut bildet, in der die Isolierstoffplatte 12 auch bei Druckbelastung von unten sicher ge­ haltert ist.

Oberhalb der Isolierstoffplatte 12 ist eine weitere Isolierstoff­ schicht 16 angeordnet, die vorzugsweise aus einer Mineralfaser­ wolle besteht, die oben mit einer Reflexionsschicht 18 abgedeckt ist, die den Boden einer Aufnahmekammer 20 für den plattenförmigen Absorber 22 bildet.

Der andere Schenkel 24 des Rahmenprofils 2 ist an seinem freien Schenkelende mit einer zur Stirnseite 26 des Schenkels 24 offenen Nut 28 versehen.

Der den Absorber aufnehmende Raum 20 ist auf seinem Umfang durch eine Profilleiste 30 abgeschlossen. Diese Profilleiste 30 besteht aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff. Die Profilleiste ist ungleich­ schenklig, wobei der kurze Schenkel 32 in der Nut 28 an der Stirn­ seite des Schenkels 24 des Rahmenprofils 2 eingeführt ist und hier klemmend gehaltert sein kann. Es ist aber auch möglich, Schrauben­ verbindungen vorzusehen, wobei die Schrauben senkrecht zum Schen­ kel in das Aluminiumprofil des Rahmens eingeschraubt sind, wobei sie den in der Nut 28 liegenden Abschnitt der Profilleiste 30 durchdringen können.

Der lange Schenkel 34 des Winkelprofils 30 ist bis auf die Ober­ seite der Isolierschicht 16 geführt und kann hierauf unter Vor­ spannung aufliegen, wie durch die in der Zeichnung dargestellte Delle 36 in der Reflexionsschicht 18 angedeutet. Unter Umständen kann an diesem Ende auch zur Erhöhung des Widerstandsmomentes ein weiterer Schenkel angeordnet sein, durch den die Profilleiste 30 die Form eines U-Profiles oder Z-Profiles erhält. Am freien Ende des Schenkels 34 der Profilleiste bzw. einem hier angeformten weiteren Schenkel kann auch eine hochelastische Dichtung vorge­ sehen sein, die dann auf der Reflexionsschicht 18 der Isolier­ schicht 16 aufliegt.

Durch die Profilleiste 30 wird um den Umfang der den Absorber auf­ nehmenden Kammer 20 ein geschlossener Luftraum 38 gebildet, der gute Isoliereigenschaften hat und die zusätzliche Isolierung er­ setzt, die bei bekannten Sonnenkollektoren in diesem Bereich vor­ zusehen ist. Der Wärmefluß aus der Kammer 20 in den Luftraum 38 wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Materials verhin­ dert, aus dem die Profilleiste 30 besteht. Als direkte metallische Wärmebrücke verbleibt damit lediglich die zur Kammer 20 gerichtete Stirnseite des oberen Schenkels der beiden die Nut begrenzenden Schenkel des Rahmenprofils. Diese Stirnseite könnte noch durch einen Wulst oder einen Schenkel an der Profilleiste 30 abgedeckt werden, der auch geringfügig über den Schenkel 24 des Rahmen­ profils 2 vorstehen und dabei die Randauflage der weiter unten besprochenen Kunststoffolie bilden kann. Wesentliche Verluste treten aber auch ohne die zuletzt genannten Maßnahmen nicht auf, da die Konvektionsströmung nicht direkt an der zurückliegenden Kante vorbeistreicht.

Der Schenkel 24 des Rahmenprofils 2 weist weiter eine zur Außen­ seite des Schenkels 24 hin offene Nut 40 für die Aufnahme eines Trägerprofiles für eine in der Zeichnung nicht dargestellte Glas­ abdeckung auf. Es ist weiter eine ebenfalls zur Schenkelaußenseite hin offene Nut 42 zur Aufnahme der Ränder einer den Aufnahmeraum 20 für den Absorber überspannenden Kunststoffolie vorgesehen. In diese Nut 42 werden die Ränder der Kunststoffolie eingelegt und durch ein in die Nut einzuführendes Spannprofil festgelegt.

Der Steg 8 des Rahmenprofils weist weiter an den Schenkel 24 an­ grenzend eine Nut 44 auf, von der eine zur Nut 40 parallele Nut 46 ausgeht. Die Nuten 44 und 46 dienen zur Aufnahme von Abdeckelemen­ ten beim Dachflächeneinbau des Kollektors.

Der plattenförmige Absorber 22 weist reflextionsarm beschichtete Absorberbleche 48 auf, die in bekannter Weise in gut wärmeleiten­ der Verbindung mit das Wärmeträgermedium führenden Rohren 50 stehen, von denen jeweils eine Mehrzahl parallel zueinander an­ geordnet ist. Die Rohre 50 sind an ihren Enden jeweils mit einem Verteilerrohr 52 verbunden, das den Vor- bzw. Rücklauf des Ab­ sorbers bildet. Dieses Verteilerrohr 52 ist durch das Rahmenprofil nach außen geführt und im Rahmen gehaltert.

Zur Festlegung des plattenförmigen Absorbers sind Niederhalter 54 vorgesehen, welche in der Zeichnung als Winkelprofile angedeutet sind. Diese Niederhalter können in einzelnen Abschnitten ausgebil­ det sein, sich aber auch über die gesamte Länge des Verteilerroh­ res 52 erstrecken. In der Zeichnung ist ein durchgehendes Winkel­ profil angedeutet. Dieses Winkelprofil ist über Schraubverbindun­ gen 56 an der Profilleiste 30 befestigt. Da diese aus einem Mate­ rial mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, wird hierdurch eine Wärmeübertragung auf das Aluminium-Rahmenprofil 2 verhindert. Zu­ sätzlich kann zwischen dem auf dem Verteilerrohr 52 aufliegenden Schenkel des Niederhalters 54 eine Isolierschicht aus einem Mate­ rial geringer Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sein. Auch zwischen den Niederhaltern 54 und der Profilleiste 30 können Abstandhalter vorgesehen werden, welche die Berührungsfläche verringern und auch aus einem Isoliermaterial bestehen können.

Bei Absorberplatten mit großer Erstreckung zwischen den Verteiler­ rohren kann es zweckmäßig oder notwendig sein, Zwischenabstützun­ gen beispielsweise in der Mitte zwischen den Verteilerrohren vor­ zusehen. Dies kann beispielsweise eine Profilleiste 58 sein, die zwischen den einander gegenüberliegenden Profilleisten 30 angeord­ net ist. Diese Profilleisten 58 können aus Aluminium bestehen, und sie können mit einem Befestigungsschenkel 60 mit der Profilleiste 30 verbunden sein, beispeilsweise über eine Schraubverbindung 62. Auch hier verhindert die aus einem Material geringer Wärmeleit­ fähigkeit bestehende Profilleiste 30 einen Wärmetransport in das Rahmenprofil 2.

Claims (6)

1. Sonnenkollektor in Flachbauweise mit einem Rahmen aus einem U-förmigen Aluminiumprofil, dessen Schenkel zum Rahmeninneren gerichtet sind, wobei der eine Schenkel als Randauflage für eine selbsttragende Isolierstoffplatte dient und der andere Schenkel im Abstand über dem plattenförmigen Absorber liegt, der eine Mehrzahl paralleler Rohre für das Wärmeträgermedium aufweist, die an den Enden jeweils mit einem quer dazu ver­ laufenden Verteilerrohr verbunden sind, dadurch gekenzeichnet,
daß der andere Schenkel (24) des Rahmenprofils (2) an seinem freien Schenkelende mit einer zur Stirnseite (26) des Schenkels (24) offenen Nut (28) versehen ist,
und daß eine als Winkelprofil ausgebildete Profilleiste (30) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit vor­ gesehen ist, die mit einem Schenkel (32) in die Nut an der Stirnseite des anderen Schenkels des Rahmenprofils eingesetzt ist und die mit einem anderen Schenkel (34) auf der Oberseite der Isolierung aufliegt.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Schenkel (24) des Rahmenprofils außen mit einer Aufnahmenut (40) für ein Glasträgerprofil versehen ist.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Schenkel (24) des Rahmenprofiles außen zwischen der Aufnahmenut (40) für das Glasträgerprofil und der stirn­ seitigen Nut (28) mit einer Nut (42) für die Aufname einer Klemmleiste für eine den Rahmen in der Höhe des anderern Schenkels des Rahmenprofils überspannenden Kunststoffolie versehen ist.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Verteilerrohren (52) Niederhalter (54) angeordnet sind, die mit wenigstens einem Befestigungsschenkel an der Profilleiste (30) befestigt sind.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Absorbers wenigstens ein quer zu den parallelen Rohren (50) des Absorbers verlaufendes Stützprofil (58) vor­ gesehen ist, das mit seinen Enden (60) an der winkelförmigen Profilleiste befestigt ist.

6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelförmige Profilleiste aus faserverstärktem Kunst­ stoff besteht.