NL1009837C2

NL1009837C2 - Zonnecollector en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

Info

Publication number: NL1009837C2
Application number: NL1009837A
Authority: NL
Inventors: Albertus Kooij
Original assignee: Albertus Kooij
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-15
Also published as: US6196216B1; EP0979981A1

Description

!

ZONNECOLLECTOR EN WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN

DAARVAN.

De uitvinding heeft betrekking op een zonnecollector, omvattende: - een naar de invallende zonnestraling te richten deklaag; 5 - een met de deklaag thermisch gekoppeld stelsel van buizen die voor warmte-overdrachtmedium, in het bijzonder vloeistof, zoals water, doorstroombaar zijn tussen een toevoeraansluiting en een afvoeraansluiting; - een het buizenstelsel en de deklaag steunende, in : 10 hoofdzaak vormstijve dragerlaag.

Een dergelijke zonnecollector is in vele uitvoeringen bekend. Bekende zonnecollectoren hebben vaak een relatief hoog rendement maar bezitten als gevolg van : de daarmee gepaard gaande ontwerpeisen het nadeel van een 15 hoge prijs.

Het is een doel van de uitvinding een zonnecollector ; zodanig uit te voeren, dat hij met zeer eenvoudige en in 1 de handel beschikbare materialen kan worden vervaardigd, zodanig dat de vervaardiging met op zichzelf bekende 20 eenvoudige middelen kan plaatsvinden en daardoor de “ zonnecollector zeer goedkoop kan worden vervaardigd. :

Het is een verder doel van de uitvinding, een zonnecollector zodanig uit te voeren, dat hij er zich voor leent, niet alleen in een fabriek, maar desgewenst 25 ook in situ te worden vervaardigd. Deze laatste uitvoering kan het voordeel hebben, dat de collector " gemakkelijk kan worden aangepast aan de omstandigheden, waardoor, in geval van enigszins van werkplek tot “ werkplek afwijkende omstandigheden, er geen vertraging in 30 het werk behoeft op te treden.

Een verder voordeel van het op de werkplek vervaardigen van een zonnecollector kan zijn, dat 1009337 2 transportproblemen met betrekking tot vaak kwetsbare structuren als zonnecollectoren in essentie worden voorkomen. Uitsluitend ruwe, eventueel voorbewerkte, materialen behoeven te worden getransporteerd.

5 Een verder voordeel van een zonnecollector volgens de uitvinding is dat deze geïntegreerd is met de dakbedekking, waardoor de waterafdichtende laag niet doorboord hoeft te worden voor bevestiging van een zonnecollector, dat minder materiaal gebruikt wordt voor 10 zowel dakbedekking als de zonnecollector, waardoor het milieu minder belast wordt, en dat in het geval dat er geen warmte van bijvoorbeeld zonnestraling opgenomen wordt, warmte uit het gebouw waarop de dakbedekking ligt opgevangen kan worden, voordat deze de buitenlucht 15 bereikt.

In verband met bovenstaande doelstellingen verschaft de uitvinding in het algemeen een zonnecollector, die de bijzonderheid vertoont dat: - de deklaag bestaat uit een weerbestendige 20 kunststof dakbedekkingsfolie,· - de buizen althans ten dele bestaan uit een kunststof-materiaal dat aan de deklaag is vastgelast; - de dragerlaag is voorzien van uitsparingen, waarin het buizenstelsel is geaccomodeerd.

25 De buizen van het buizenstelsel kunnen als bekende, in de handel verkrijgbare buizen zijn uitgevoerd. Een voordeel van deze structuur is, dat dergelijke buizen een uitstekende technische mediumdichtheid bezitten en relatief goedkoop zijn. Het nadeel van een dergelijke 30 structuur kan hierin gelegen zijn, dat zowel de deklaag als de buiswand een zekere warmteweerstand met zich meebrengt, waardoor in combinatie de warmteoverdracht van het door de zon verwarmde buitenvlak van de deklaag naar het warmteoverdracht medium onder omstandigheden te 35 wensen over kan laten.

In verband met het bovenstaande kan in die specifieke uitvoering de zonnecollector de bijzonderheid vertonen dat, de buizen zijn uitgevoerd als goten, 1009837 3 waarvan de vrije eindzones aan de deklaag zijn vastgelast. In deze uitvoering bestaat de warmteweerstand in kwestie uitsluitend uit de warmteweerstand die wordt gevormd door de deklaag, waardoor een verhoogd rendement 5 verkregen wordt.

Een specifieke uitvoering vertoont het kenmerk, dat de deklaag bestaat uit polyvinylchloride (PVC), of een folie van thermoplastische olefine (TPO), zoals polyetheen (PE), een etheen-propeen-copolymeer (EP), of 10 andere lasbare materialen. Opgemerkt wordt, dat dit materiaal uiterst geschikt is, daar het een zeer geringe neiging tot statische oplading en aldus het aantrekken van vuil vertoont.

Volgens een specifiek aspect kan de zonnecollector I

15 volgens de uitvinding de bijzonderheid vertonen dat de deklaag bestaat uit EPROTOP®, Gebr. Kooij, Enschede, :

Nederland. t

Als alternatief kan de deklaag bestaan uit MECHAFOL®, Gebr. Kooij, Enschede, Nederland.

20 Afhankelijk van de aard van het materiaal van de Γ dragerlaag kan voor het aanbrengen van de uitsparingen ~ een geschikte techniek worden gekozen. Als zeer praktisch wordt in het algemeen beschouwd een uitvoering, waarin de uitsparingen in de dragerlaag door frezen zijn gevormd. 1 25 Een alternatieve uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de dragerlaag met de uitsparingen door ξ

middel van een corresponderend gemodelleerde mal is gevormd, bijvoorbeeld door gieten, spuitgieten of I

dergelijke.

30 Voor het vervaardigen van de dragerlaag komen I

verschillende materialen in aanmerking. Een zeer geschikte uitvoering vertoont het kenmerk dat, de ~ dragerlaag althans ten dele bestaat uit minerale wol, polyurethaan (PU), polystyreen (PS), of dergelijke, r 35 eventueel met een deklaag bestaande uit een vlies van _ vezelmateriaal, bijvoorbeeld glasvezels. =

Ter optimalisering van de warmteoverdracht kan een n voorkeursuitvoering de bijzonderheid vertonen dat het

1009837 I

4 buitenvlak van de deklaag spectraal-selectieve eigenschappen bezit, bijvoorbeeld matzwart is.

Terwille van een zeer goede dimensionele stabiliteit kan de zonnecollector de bijzonderheid vertonen dat de 5 deklaag een wapening omvat.

De buizen kunnen bestaan uit elk geschikt materiaal. Geschikte keuzes zijn o.a. materialen die overeenkomen met de dakbedekking.

De uitvinding verschaft verder een werkwijze voor 10 het vervaardigen van een zonnecollector van het hiervoor omschreven type. Volgens de uitvinding omvat deze werkwijze de volgende, in geschikte volgorde uit te voeren stappen: (a) het verschaffen van een deklaag, bestaande uit 15 een weerbestendige kunststof dakbedekkingsfolie; (b) het verschaffen van langwerpige structuren voor vorming van een buizenstelsel; (c) het verschaffen van een dragerlaag; (d) het vastlassen van de langwerpige structuren 20 aan de deklaag voor het vormen van een met die deklaag onverbrekelijk gekoppeld buizenstelsel; (e) het zodanig modelleren of behandelen van de dragerlaag, zodat hij uitsparingen verkrijgt waarin het buizenstelsel past; " 25 (f) het op de dragerlaag plaatsen van de deklaag met het buizenstelsel, in een register met de uitsparingen.

Een specifieke uitvoering omvat stap (g) het uitvoeren van stap (d) door de langwerpige 30 structuren en de deklaag door middel van een met een gekozen snelheid langs de nominale langwerpige contactvlakken voort bewogen laskop, bijvoorbeeld een hetelucht-blaasinrichting, over hun genoemde contactvlakken aan elkaar vast te lassen door de laskop, 35 in het geval van de genoemde blaasinrichting, bijvoorbeeld continu hete lucht in de kneep tussen die contactvlakken te laten blazen, of die contactvlakken op andere wijze te verwarmen, gevolgd door aandrukking 1009837 5 daarvan, zodanig dat eerst smelten, gevolgd door ! aandrukking, samensmelten en afkoelen optreedt.

Tenslotte verschaft de uitvoering een werkwijze van het in de voorgaande alinea vermelde type, omvattende de 5 volgende, in geschikte volgorde uit te voeren stappen: (h) het verschaffen van een als mal dienende bak; (i) het i,n de bak plaatsen van de deklaag met buizenstelsel, verkregen door stap (g) , zodanig dat de deklaag op de bodem van de bak ligt; 10 (j) het met uithardbare, eventueel opschuimende kunststof, bijvoorbeeld polyurethaan (PU), vullen van de bak; (k) het, althans bij gebruik van opschuimende kunststof, door een deksel sluiten van de bak; 15 (1) het doen uitharden van de kunststof; (m) het uitnemen van de gerede zonnecollector.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een perspectisch aanzicht met gedeeltelijk 20 weggenomen delen van een zonnecollector volgens de uitvinding; figuur 2 een schematische weergave van de werkwijze _ volgens de uitvinding; figuur 3 een schematische dwarsdoorsnede door een : 25 tweede uitvoeringsvoorbeeld;

figuur 4 een met figuur 3 corresponderende doorsnede I

door een derde uitvoeringsvoorbeeld; en een met figuur 3 corresponderende doorsnede door een 1 vierde uitvoeringsvoorbeeld.

30 In de figuren zijn functioneel corresponderende elementen waar mogelijk en toepasselijk met dezelfde “ verwijsgetallen aangeduid. ”

Figuur 1 toont een zonnecollector 1 volgens de uitvinding. Deze zonnecollector 1 omvat een aantal = 35 panelen 2, een aanvoerkanaal 3 en een afvoerkanaal 4. Elk ” paneel 2 omvat een dragerlaag 5 met daarin gevormde sleuven 15, waarin een goot 6 is geaccomodeerd, en een deklaag 7, die over deze goten is aangebracht. De goten 6 ^ 1009837 : 6 zijn langs de randen 8 vloeistofdicht met de deklaag 7 verbonden, zodanig dat voor warmte-overdrachtmedium doorstroombare kanalen zijn gevormd. Elk paneel 2 is in lengterichting van de goten 6 met de aangrenzende panelen 5 verbonden, zodanig dat de goten van beide panelen in eikaars verlengde liggen en vloeistofdicht aan elkaar aansluiten. De deklagen 7 van aangrenzende panelen 2 zijn daarbij aan elkaar vastgelast.

Aan de randen van een zodanig samengestelde 10 dakbedekking zijn een aanvoerkanaal 3 en afvoerkanaal 4 vloeistofdicht op de goten 6 aangesloten. Hierdoor wordt het mogelijk om een vloeistof door de goten 6 te laten, waardoor de stromende vloeistof warmte kan opnemen en meevoeren. Tijdens perioden waarin de zon schijnt is deze 15 warmte afkomstig van zonnestraling, die door de deklaag 7, die bij voorkeur matzwart is uitgevoerd, omgezet wordt in warmte, die vervolgens wordt opgenomen door de vloeistofstroom. In het geval van perioden zonder zonnestraling, bijvoorbeeld 's nachts of wanneer een laag 20 sneeuw het dak bedekt, wordt de vloeistof door warmte, die afkomstig is vanuit het gebouw, opgewarmd.

In plaats van het gebruik van de aanvoerkanalen 3 en afvoerkanalen 4 is het ook mogelijk de goten 6 zodanig met elkaar te verbinden, dat effectief één lange 25 meanderende goot gevormd wordt.

In figuur 2 is schematisch een werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecollector volgens de uitvinding getoond. Volgens deze werkwijze ontstaat een paneel 2, zoals toegepast in dakbedekking volgens figuur 1.

30 Volgens de werkwijze worden in stap A een aantal buizen 9 bij voorkeur parallel naast elkaar geplaatst. Vervolgens wordt een deklaag 7 door middel van bijvoorbeeld hete lucht met de buizen 9 verbonden. De verwarmde en aldus verweekte contactvlakken worden tegen 35 elkaar worden gedrukt door gebruikmaking van één of twee drukrollen, die met de verwarmingskop 11 verbonden zijn. De verwarmingskop, die volgens pijl 12 hetzij met de hand of automatisch wordt getransporteerd, zorgt voor 1009837 NL-1009837 7 geschikte verwarming, terwijl de door niet-getekende veermiddelen naar elkaar gedrukte drukrollen 13, 14 er voor zorgen, dat de nog warme en aldus verweekte contactvlakken innig tegen elkaar worden gedrukt. Door 5 afkoeling vindt vervolgens een volledige verlassing plaats.

Opgemerkt wordt, dat de verwarmingskop 11 en de rollen 13, 14 zeer schematisch zijn weergegeven. Ze kunnen bij voorkeur als één gemeenschappelijke eenheid 10 zijn uitgevoerd.

Vervolgens wordt bij stap B deze eenheid van buizen 9 en deklaag 7 in een bak 10 geplaatst, zodanig dat de deklaag op de bodem van de bak ligt. Vervolgens wordt de bak met uithardbare, eventueel opschuimende kunststof 15 gevuld. Deze kunststof kan bijvoorbeeld polyurethaan of “ polystyreen zijn. Na het uitharden van de kunststof 5 kan het paneel 2 in stap C uit de bak 10 verwijderd worden en : toegepast worden voor een zonnecollector volgens figuur 1. In geval van opschuimende kunststof wordt de mal na 20 inbrengen van de kunststof door een deksel gesloten. Door 1 een overmaat aan kunststof wordt een integraal- ^ schuimstructuur met gesloten huid verkregen. :

Als alternatief kan een plaat van bijvoorbeeld polystyreen of polyurethaan door middel van frezen worden ~

25 voorzien van goten, waarin een samenstel, zoals gevormd I

bij stap A, wordt geplaatst.

Figuur 3 toont een alternatieve structuur, die qua ” principe overeenkomt met de structuur volgens figuur 1. ~

De goten 6' vertonen een algemene omega-vorm, waarbij de - 30 randen of vlenzen 8 aan de deklaag 7 zijn vastgelast. In Γ deze uitvoering zijn de uitsparingen 15' gebogen en min of meer half-cilindrisch gevormd overeenkomstig de betreffende vorm van de goten 61.

De aandacht wordt er op gevestigd dat in deze figuur ~ 35 3 en ook in de figuren 4 en 5 de goten en buizen terwille van de duidelijkheid op enige afstand van de dragerlaag 5 1009837 8 N L-1009837 zijn getekend. Onder praktische omstandigheden zullen ze daarmee in aangrijping verkeren.

Figuur 4 toont een derde uitvoeringsvoorbeeld, dat overeenkomt met figuur 2. De buizen 9 zijn met hun 5 bovenvlakken 16 aan deklaag 7 vastgelast.

Figuur 5 toont een uitvoering, waarbij de buizen 9’ een dwarsdoorsnede bezitten die niet, zoals in de figuren 2 en 4, rechthoekig is, maar rond. Ook in deze uitvoering is deklaag 7 vastgelast aan het bovenvlak van buizen 9', 10 overeenkomstig de uitvoering volgens figuur 4.

De uitvoeringen volgens de figuren 4 en 5 maken gebruik van vooraf vervaardigde buizen, terwijl de uitvoeringen volgens de figuren 1 en 3 gebruik maken van goten, die samen met deklaag 7 kanalen begrenzen.

15 Geschikte keuzes voor de deklaag 7 bestaan onder meer uit dakbedekkingsmaterialen die worden geleverd door de Gebr. Kooij, Enschede, Nederland onder de merknamen EPROTOP* en MECHAFOL*.

De aandacht wordt er op gevestigd, dat de dragerlaag 5 ook kan bestaan uit een dragende dakstructuur, bijvoorbeeld een dakbeschot. Het voordeel van het gebruik van thermisch isolerende materialen echter is hierin gelegen, dat die zich in het algemeen gemakkelijker lenen voor het zodanig modelleren of bewerken, dat daarin de voor het buitenstelsel noodzakelijke uitsparingen worden gevormd, en dat ze verder in het kader van zonnecollectoren in het algemeen gunstige thermisch isolerende eigenschappen bezitten.

i | 1 η n 9 ft 3 7

Claims

1. Zonnecollector, omvattende: - een naar de invallende zonnestraling te richten deklaag; - een met de deklaag thermisch gekoppeld stelsel van 5 buizen die voor warmte-overdrachtmedium, in het bijzonder vloeistof, zoals water, doorstroombaar zijn tussen een toevoeraansluiting en een afvoeraansluiting; - een het buizenstelsel en de deklaag steunende, in hoofdzaak vormstijve dragerlaag; 10 met het kenmerk, dat - de deklaag bestaat uit een weerbestendige kunststof dakbedekkingsfolie; - de buizen althans ten dele bestaan uit een kunststof materiaal dat aan de deklaag is vastgelast; 15. de dragerlaag is voorzien van uitsparingen, waarin : het buizenstelsel is geaccomodeerd.

2. Zonnecollector volgens 1, waarin de buizen zijn ^ uitgevoerd als goten, waarvan de vrije eindzones aan de “ deklaag zijn vastgelast.

3. Zonnecollector volgens 1, waarin de deklaag bestaat uit polyvinylchloride (PVC), of een thermoplastische olefine (TPO), zoals polyetheen (PE) of ; een etheen-propeen-copolymeer (EP).

4. Zonnecollector volgens 3, waarin de deklaag 25 bestaat uit EPROTOP®, Gebr. Kooij, Enschede, Nederland.

5. Zonnecollector volgens 3, waarin de deklaag bestaat uit MECHAFOL®, Gebr. Kooij, Enschede, Nederland.

6. Zonnecollector volgens l, waarin de uitsparingen in de dragerlaag door frezen zijn gevormd.

7. Zonnecollector volgens 1, waarin de dragerlaag ~ met de uitsparingen door middel van een corresponderend gemodelleerde mal is gevormd, bijvoorbeeld door gieten, spuitgieten of dergelijke. 1009837

8. Zonnecollector volgens 1, waarin de dragerlaag althans ten dele bestaat uit minerale wol, polyurethaan (PU), polystyreen (PS), of dergelijke, eventueel met een deklaag bestaande uit een vlies van vezelmateriaal, 5 bijvoorbeeld glasvezels.

9. Zonnecollector volgens l, waarin het buitenvlak van de deklaag spectraal-selectieve eigenschappen bezit, bijvoorbeeld matzwart is.

10. Zonnecollector volgens 1, waarin de deklaag een 10 wapening omvat.

11. Zonnecollector volgens 1, waarin de buizen bestaan uit polypropeen (PP).

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecollector volgens een der voorgaande conclusies, 15 omvattende de volgende, in geschikte volgorde uit te voeren stappen: (a) het verschaffen van een deklaag, bestaande uit een weerbestendige kunststof dakbedekkingsfolie; (b) het verschaffen van langwerpige structuren voor 20 vorming van een buizenstelsel; (c) het verschaffen van een dragerlaag; (d) het vastlassen van de langwerpige structuren aan de deklaag voor het vormen van een met die deklaag onverbrekelijk gekoppeld buizenstelsel; 25 (e) het zodanig modelleren of behandelen van de dragerlaag, zodat hij uitsparingen verkrijgt waarin het buizenstelsel past; (f) het op de dragerlaag plaatsen van de deklaag met het buizenstelsel, in register met de uitsparingen.

13. Volgens 12, omvattende stap (g) het uitvoeren van stap (d) door de langwerpige structuren en de deklaag door middel van een met een gekozen snelheid langs de nominale langwerpige contactvlakken voortbewogen laskop, bijvoorbeeld een 35 hetelucht-blaasinrichting, over hun genoemde contactvlakken aan elkaar vast te lassen door de laskop, ; in het geval van de genoemde blaasinrichting, ! bijvoorbeeld continu hete lucht in de kneep tussen die 1009837 contactvlakken te laten blazen, of die contactvlakken op andere wijze te verwarmen, gevolgd door aandrukking daarvan, zodanig dat eerst smelten, gevolgd door aandrukking, samensmelten en afkoelen optreedt.

14. Volgens 13, omvattende de stappen (h) het verschaffen van een als mal dienende bak; (i) het in de bak plaatsen van de deklaag met buizenstelsel, verkregen door stap (g), zodanig dat de deklaag op de bodem van de bak ligt; 10 (j) het met uithardbare, eventueel opschuimende kunststof, bijvoorbeeld polyurethaan (PU), vullen van de bak ; (k) het, althans bij gebruik van opschuimende kunststof, door een deksel sluiten van de bak; 15 (1) het doen uitharden van de kunststof; (m) het uitnemen van de gerede zonnecollector. 1009837