DE19810208A1

DE19810208A1 - Thermal solar collector especially for water heating and auxiliary heating

Info

Publication number: DE19810208A1
Application number: DE19810208A
Authority: DE
Inventors: Horst Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-16

Abstract

A solar collector has a one-piece, transparent, injection molded plastic housing with internal ribs. A solar collector has a one-piece, transparent, self-supporting, multifunctional, injection molded plastic housing with internal ribs which are used for reinforcement and heat loss reduction and on which are fastened an absorber, a back cover plate and optionally interposed heat insulation.

Description

Thermische Solarkollektoren zur Nutzung von Sonnenenergie, insbesondere für die Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung sind bekannt und werden als Stand der Technik heute in einem Umfang von mehreren 100 000 qm je Jahr installiert. Unbefriedigend im Vergleich zu anderen Energie-Systemen ist heute noch die Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Die Kosten je KWH mit Solarkollektoren gewonnener Energie liegt zum größten Teil über den Gestehungs-Kosten bei Einsatz von Öl, Gas teilweise auch Strom. Ein Grund hierfür sind die im Vergleich zur gewonnenen Solar-Leistung relativ hohen Herstellungskosten der Solarkollektoren. Solarkollektoren untereinander können über Preis-/Leistungskennzahlen beschrieben werden, wie sie z. B. in der Marktübersicht "Thermische Solaranlagen - Öko-Institut e.V., September 1997, Seite 196-205" dargestellt sind.Thermal solar collectors for the use of solar energy, especially for the Hot water heating and heating support are known and are the state of the art Technology installed today in an amount of several 100,000 square meters per year. Unsatisfactory in Compared to other energy systems, the cost-effectiveness of the systems is still today. The The cost per KWH of energy obtained with solar collectors is for the most part above that Production costs when using oil, gas and sometimes electricity. One reason for this are the im Compared to the solar power gained, relatively high manufacturing costs of the solar collectors. Solar collectors among each other can be described via price / performance indicators, such as they z. B. in the market overview "Thermal solar systems - Öko-Institut e.V., September 1997, Page 196-205 "are shown.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Herstellkosten für die Serienfertigung thermischer Solarkollektoren zu senken, parallel deren Wirkungsgrad zu erhöhen, damit das Preis-Leistungsverhältnis 2fach zu verbessern und somit einen im Vergleich zu den anderen Energieträgern wirtschaftlichen Einsatz der Solarthermie zu erreichen.The invention specified in claim 1 is based on the problem, the manufacturing costs for the serial production of thermal solar collectors, while reducing their efficiency increase, so that the price-performance ratio to improve twice and thus a comparison to achieve economical use of solar thermal energy to the other energy sources.

Das Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.The problem is solved by the features listed in claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nach heutigem Stand der Technik die mehrstufige, relativ kostenaufwendige Herstellung eines Solarkollektor-Gehäuses, z. B. aus zugeschnittenen Rahmenprofilen, Glasscheibe, Dichtungsprofilen und Montageelementen durch die kostengünstigere Fertigung eines kompletten Gehäuses in einem Maschinenzyklus einer Standard-Spritzgießmaschine ersetzt wird. Multifunktionell wird das Kunststoff-Gehäuse u. a. durch die Weiterbildung im Anspruch 2, integrierter, umlaufender Rand für die Dichtungsaufnahme, Anspruch 3, umlaufende Nut für Aufnahme der rückseitigen Abdeckplatte sowie Weiterbildung in Anspruch 4 und 5, Integration von Kunststoffhülsen zur Montage und Befestigung. Anspruch 6 zeigt eine zusätzliche Lösungsmöglichkeit.The advantages achieved with the invention are, in particular, that according to the current status the technology, the multi-stage, relatively costly manufacture of a solar collector housing, e.g. B. from cut frame profiles, glass, sealing profiles and mounting elements through the more cost-effective production of a complete housing in one machine cycle Standard injection molding machine is replaced. The plastic housing is multifunctional. a. by the further development in claim 2, integrated, peripheral edge for the seal holder, Claim 3, circumferential groove for receiving the back cover plate and training in Claims 4 and 5, integration of plastic sleeves for assembly and fastening. Claim 6 shows an additional solution.

Der weitere mit der Erfindung erzielte Vorteil ist die Verbesserung des thermischen Gehäuse- Wirkungsgrades. Mit Anspruch 7 wird zum einen die Multifunktionalität erweitert und zum anderen der wärmetechnische Wirkungsgrad des Kollektors gegenüber den herkömmlichen Flachkollektoren verbessert. Soll heute die wärmetechnische Effektivität, z. B. die Verringung der frontseitigen Wärmeübertragungsverluste, von Flach-Kollektoren durch Systeme der transparenten Wärmedämmung erhöht werden, ist dies wiederum nur mit zusätzlichen nicht unerheblichen Fertigungskosten durch Einbringung entsprechender Zusatz-Bauteile möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt somit darin begründet, daß die transparente Wärmedämmung (Weiterbildung nach Patentanspruch 7) betriebswirtschaftlich sehr günstig eingebracht wird, indem die zur Stabilität des Gehäuses kunststofftechnisch erforderlichen Verrippungen zur transparenten Wärmedämmung umfunktioniert und ausgebaut werden, d. h. für die Versteifung des kompletten Solar-Kollektorgehäuses und die Einbringung der transparenten Wärmedämmung fallen nur Einmal-Kosten an. Der Absorber selbst, bestehend z. B. aus beschichtetem Absorberblech mit aufgebrachten Rohrschlangen für den Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien, wird mit bekannten Verfahren vor der eigentlichen Kollektor-Montage in vorgeschalteten Arbeitsgängen hergestellt.The further advantage achieved with the invention is the improvement of the thermal housing Efficiency. Claim 7 extends the multi-functionality on the one hand and on the other the thermal efficiency of the collector compared to conventional ones Flat collectors improved. If today the thermal effectiveness, z. B. the reduction of frontal heat transfer losses, from flat-plate collectors through systems of transparent Insulation can be increased, this in turn is only with additional not insignificant Manufacturing costs possible by introducing appropriate additional components. Another advantage This invention is therefore based on the fact that the transparent thermal insulation (further training according to claim 7) is introduced economically by the Stability of the housing, plastic ribs required for transparent Thermal insulation is converted and expanded, d. H. for stiffening the complete Solar collector housing and the introduction of transparent thermal insulation only fall One-off costs. The absorber itself, consisting of e.g. B. from coated absorber sheet with applied coils for the transport of liquid or gaseous media, is included known methods before the actual collector assembly in upstream operations manufactured.

Ein Ausführungsbeispiel der Errindung zeigt Fig. 1. Der Querschnitt-Ausschnitt des Kollektorgehäuses stellt das selbsttragende, Kunststoffgehäuse (Fig. 1, a), den umlaufenden Rand des Kunststoff-Gehäuses (Fig. 1, b), die umlaufende Nut (Fig. 1, c), eine der integrierten Kunststoffhülsen (Fig. 1, d), die Öffnung zur Aufnahmen von Mikro-Klima-Elementen (Fig. 1, e) sowie die zur Stabilität und transparenten Wärmedämmung eingesetzte Verrippung (Fig. 1, f) da. An embodiment of the Errindung FIG. 1. The cross-section neck of said collector housing provides the self-supporting plastics housing (Fig. 1, a), the peripheral edge of the plastic housing (Fig. 1, b), the circumferential groove (Fig. 1 , c), one of the integrated plastic sleeves ( Fig. 1, d), the opening for receiving micro-climate elements ( Fig. 1, e) and the ribbing used for stability and transparent thermal insulation ( Fig. 1, f) .

Ein weiteres Ausführungs-Beispiel zeigt die Fig. 2. Der Querschnitt-Ausschnitt des Kollektorgehäuses bildet das selbsttragende, Kunststoffgehäuse (Fig. 2, a), den umlaufenden Rand des Kunststoff-Gehäuses (Fig. 2, g) zum Einhängen in eine Aufnahme, eine alternative, integrierten Kunststoffhülse (Fig. 2, h) sowie die zur Stabilität und transparenten Wärmedämmung eingesetzte Verrippung (Fig. 2, f) ab. Die Wärmedämmung (Fig. 2, i), die rückseitige Abdeckplatte (Fig. 2, j), Absorber (Fig. 2, k) sowie die nicht explizit gezeigten Montage- und Befestigungselemente, wie Schrauben, Nieten usw. ergänzen die Bauteile zum vollständigen Solarkollektor.Another execution example shows the Fig. 2. The cross section neck of said collector housing forms the self-supporting plastics housing (Fig. 2, a), the peripheral edge of the plastic housing (Fig. 2, g) to be hooked into a receptacle, an alternative, integrated plastic sleeve ( Fig. 2, h) and the ribbing used for stability and transparent thermal insulation ( Fig. 2, f). The thermal insulation ( Fig. 2, i), the rear cover plate ( Fig. 2, j), absorber ( Fig. 2, k) and the mounting and fastening elements, such as screws, rivets, etc., which are not explicitly shown, complete the components to complete Solar collector.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für das Einhängen des Kunststoff-Gehäuses (Fig. 3, g) in ein Aluminium- Profil (Fig. 3, l), welches zur Befestigung des Solarkollektors, z. B. auf Gebäuden, dient. Fig. 3 shows an example of hanging the plastic housing ( Fig. 3, g) in an aluminum profile ( Fig. 3, l), which for attaching the solar collector, for. B. on buildings.

Fig. 4 zeigt in der Draufsicht (Gehäuse-Innenseite) 3 Ausführungsbeispiele (Fig. 4, m, n, o) für die spritzgegossene, integrierte Verrippung, die gleichzeitig für die Stabilitätserhöhung und zur transparenten Wärmedämmung eingesetzt wird. Fig. 4 shows a top view (inside of the housing) of 3 exemplary embodiments ( Fig. 4, m, n, o) for the injection-molded, integrated ribbing, which is used at the same time for increasing stability and for transparent thermal insulation.

In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für ein rechteckiges Solarkollektor-Gehäuse dargestellt, wobei hier die Länge 1500 mm, die Breite 1000 mm und die Höhe 60 mm beträgt.In FIG. 5, an embodiment is shown for a rectangular solar collector housing, in which case the length 1500 mm, width 1000 mm, and the height is 60 mm.

Claims

1. Solar collector for the production of solar energy, characterized in that the solar collector consists of a one-piece, transparent, self-supporting, multifunctional, injection-molded plastic housing, wherein ribbing on the inside of the housing is simultaneously used to stiffen the housing and to reduce the collector heat loss and to which an absorber, a rear cover plate and, if thermally required, a rear thermal insulation between the absorber and the rear cover plate, is attached and assembled to form a complete solar collector.

2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the peripheral edge of the Collector at the top with a web for receiving seals to cover the collectors is formed among themselves.

3. Solar collector according to claim 1, characterized in that the lower peripheral edge so is designed that the rear cover plate made of metal, plastic or other material in the circumferential groove of the plastic housing is inserted

4. Solar collector according to claim 1, characterized in that in the plastic housing Plastic sleeves for receiving assembly and fastening elements for each other Attachment of plastic housing, absorber, rear cover plate and, if available, Thermal insulation between the absorber and rear thermal insulation, are pronounced, whereby continue the circumferential groove and several sleeves in the same injection molding process with one and same injection mold can be inserted into the injection molded plastic housing.

5. Solar collector according to claim 1, characterized in that the assembly and Fastening elements are so pronounced that they are used simultaneously for fixing and fastening the Solar collector can be used on assembly elements of the installation site.

6. Solar collector according to claim 1, characterized in that the edge of the Plastic housing alternatively to claims 2 to 5 all around or in segments is geometrically shaped so that the solar collector during installation at the site in a housing of the same type or another receptacle, preferably an aluminum profile is mounted and fixed and can therefore be very easily built up solar collector fields. The geometric shape of the edge can be done in different variants.

7. Solar collector according to claim 1, characterized in that the injection molded, integrated Ribbing on the inside of the housing is shaped as a honeycomb, tube or similar geometry is, the height of a honeycomb, tube or other geometry always one Constitutes a multiple of its greatest width or its largest diameter and thus one in Housing integrated transparent thermal insulation is created.

8. Solar collector according to claim 1, characterized in that the housing has one or several openings for receiving functional elements to regulate the micro-climate in the Collector housing has.

9. Solar collector according to claims 1 to 8 in whole or in part, characterized in that the construction dimensions vary according to different application requirements, the main application using solar collectors with a predominantly rectangular arrangement Represent absorber areas of 0.5-2.0 square meters and the overall height of the plastic housing is preferably in the range from 40 mm to 100 mm.