DE2850264A1

DE2850264A1 - Element zur aufnahme von sonnenenergie

Info

Publication number: DE2850264A1
Application number: DE19782850264
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Berger; Norbert Herwegh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-11-20
Publication date: 1979-06-13
Also published as: AT374270B; IT1101382B; US4265225A; GB2009919B; ATA824378A; FR2411377A1; DE2850264C2; FR2411377B1; GB2009919A; SE7812346L; IT7830544A0; NL7811322A; SE443865B; NL175545C; ES475272A1; NL175545B

Description

BE 18'824

PATENTANWALT . -

DIPL-ING. PtTER-C. SROKA I/. 11. 78 DÜSSELDORF-OBERKASSEL
Dominikanerstraßa 37 - Telefon 574022

Roland Zimmerli Scbattdorf / ijchveiz

Element zur Aufnahme von Sonnenenergie

Die Erfindung betrifft ein Element zur Aufnahme von Sonnenenergie, mit einem ein zirkulierendes Wärmeträgermedium aufheizenden Absorptionsschichtteil, der aus einem eine Grundplatte und darauf angeordnete, nebeneinander verlaufende Kanäle für das Medium aufweisenden Plattenteil sowie aus zwei Kopfstücken an dessen Enden besteht, von denen jedes ebenfalls eine Grundplatte aufweist, welche ein quer zu den Kanälen verlaufendes und an diese anschliessbares Sammelrohr trägt, wobei der Absorptionsschichtteil und die Kopfstücke abstehende Flanschen aufweisen.

Es handelt sich somit um ein Element, das der Einfachheit halber üblicherweise als Sonnenkollektor bezeichnet wird. Zahlreiche solcher Sonnenkollektoren sind bereits bekannt geworden. Sie zeigen zwar einen Aufbau, der vom Standpunktder Wärmeabsorption sowie auch vom Standpunkt der möglichst rationellen Herstellung aus einen bemerkenswert hohen Standard erreicht hat. Dabei wurde aber kaum dem ebenso wichtigen Problem der rationellen Montage solcher Kollektoren auf den Dächern, dem Betrieb einer solchen Anlage im Hinblick auf Witterungseinflüsse und vor allem kaum dem Problem der rationellen Zusammenfügung einzelner Kollektoren zu grösseren, den gegebenen Abmessungen des Daches beliebig anpassbaren Anlagen Beachtung geschenkt.

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Diese Probleme müssen aber ebenfalls in Betracht gezogen werden, wenn die Anlage ihren Zweck erfüllen soll. In den meisten Fällen werden die einzelnen Elementteile durch einen Rahmen zusammengefasst und dann in Form eines geschlossenen Kastens montiert. Es gibt aber auch Ausführungen, die nur aus einzelnen Schläuchen oder einzelnen Rohren bzw. einzelnen Bahnen oder Platten bestehen. Die Schwierigkeit besteht, abgesehen von der Verbindung der einzelnen Absorptionsschichten samt ihren Trägerflüssigkeiten untereinander, in Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen bzw. Kästen, sofern davon mehrere nebeneinander angeordnet werden sollen. Andererseits entsteht optisch das Bild einzelner Kästen bzw. einzelner Raster, die sich nicht immer ohne Schwierigkeit in die bestehenden Dachflächen integrieren lassen. Ein Versuch, diesen Schwierigkeiten auszuweichen ist bereits bekanntgeworden (DE-Gbm 7714688). Die dort gezeigte Dacheindeckung ist aus Kunststoffprofilteilen für den Transport des Wärmeträgermediums aufgebaut, die sich wie mit Nut und Kamm versehene Bretter ineinanderschieben lassen. Nicht gelöst ist jedoch das Problem, wie die Sammelrohre, welche die einzelnen längsverlaufenden Profilkammern für das Wärmeträgermedium untereinander verbinden müssen, anzuordnen sind, damit das Regen- oder Schmelzwasser ablaufen kann.

Der Zweck der Erfindung besteht somit darin, ein Element zu schaffen, das so konstruiert sein soll, dass es mit ihm möglich ist, beliebig viele Elemente an allen Seiten zu einer geschlossenen und vor allem auch dichten Fläche anzuschliessen. Diese Fläche kann wiederum beliebig an die bestehende Dachhaut angeschlossen werden und bildet mit ihr eine geschlossene Einheit, die als Dampfsperre gegen aufsteigende Feuchtigkeit von unten und/oder als Regenhaut gegen Wasser von oben verwendet werden kann, wobei beson-

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ders darauf geachtet werden soll, dass das Regen- oder Schmelzwasser rasch von der gesamten Fläche ablaufen kann, um die spätere Absorption nicht zu behindern. Dabei sollen diese Elemente auf alle Fälle eine komplette Sonnenkollektoranlage bilden können, ohne Rücksicht darauf, ob wenig oder sehr viel Elemente miteinander verwendet werden.

Ein solches Element ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Flanschen (6,6',13,13',14) durch die beiden Grundplatten (3,7) gebildet sind, dass die dabei seitlich abstehenden Flanschen (6,6,',13,13') den Absorptionsschichtteil (1) mit den Kopfstücken (2) verbinden, wobei das Sammelrohr (8) jedes Kopfstückes (2) wegen eines dieses Rohr (8) mit seiner Grundplatte (7) verbindenden Rohrsattels (9) von dieser Grundplatte (7) bzw. ihren Flanschen (13,13*) einen Abstand (h) aufweist, und dass alle seitlichen Flanschen (6,6',13,13') auch zur Verbindung des Elementes mit seinen Nachbarelementen zwecks Bildung eines dichten, unter den Sammelrohren (8) hindurchführenden Abflusskanals (17) für Regen- oder Schmelzwasser sowie auch, zusammen mit dem Endflansch (14) des Kopfstückes (2), zur Verbindung des Elementes mit seiner eigenen Unterlage dienen.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer mehrere Elemente enthaltenden Anlage

Fig. 2 eine ebensolche Ansicht eines Kopfstückes von der Einlaufseite her und

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Kopfstück.

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Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Sonnenkollektor-Anlage, die im wesentlichen nur aus Absorptionsschichtteilen besteht, welche jedoch durch eine Isolation und eine Abdeckung ergänzt werden könnten. Hierbei ist ein erstes Element vollständig, jeoch in der Mitte aufgeschnitten dargestellt, um die Kanäle in ihrem Innern darstellen zu können, während von einem zweiten angeschlossenen Element nur ein Abschnitt dargestellt ist.

Ein solches Element besteht aus einem Absorptionsschichtteil 1 und aus zwei Kopfstücken 2, die unter sich vollständig identisch sind. Die drei Teile werden separat hergestellt und dann nachher zusammengefügt, dies hauptsächlich deswegen, weil dadurch der Absorptionsschichtteil aus Kunststoff angefertigt und in praktisch beliebiger Länge extrudiert werden kann. Eine solche extrudierte Bahn wird dann auf die benötigte Länge in Stücke geschnitten, an welche dann die Kopfstücke angesetzt werden.

Der Absorptionsschichtteil 1 weist, wie ersichtlich, im wesentlichen eine Grundplatte 3 auf, "auf welcher die" eigentliche Absorptionsschicht 4 aufgebaut ist, welche aus parallel nebeneinander verlaufenden '

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Kanälen 5 besteht. Diese weisen im dargestellten Beispiel einen quadratischen Querschnitt auf, mit Ausnahme der an den Rändern liegender Kanäle. Durch diese Kanäle 5 zirkuliert das aufzuheizende Wärmeträgermedium, üblicherweise eine Flüssigkeit. Die Kanäle 5 nehmen insgesamt eine Breite ein, die geringer als die Breite der Grundplatte 3 ist. Diese bildet dadurch zwei seitliche Flanschen 6, 6'.

Das Kopfstück 2 weist, wie namentlich aus der unteren Hälfte der Fig. 1 ersichtlich, ebenfalls eine Grundplatte 7 auf, deren Breite gleich derjenigen der Grundplatte 3 ist. Auf ihr ruht etwas erhöht ein Rohr 8, dessen Länge gleich der Breite der Grundplatten 3 bzw. ist. Das Rohr 8 ist einstückig mit einem Rohrsattel 9 versehen, der gemäss Fig. 1 auf der Grundplatte 3 aufliegt und gemäss Fig. 2 auf einer Seite in einen breiten Flansch 10 übergeht. Die Höhe des Rohrsattels 9 ist so bemessen, dass die tiefste Stelle 8¹ des Rohres sich in einem Abstand h über der Grundplatte befindet. Der Zweck dieser Massnahme wird noch erläutert. Der Rohrsattel 9 weist unterhalb des Flansches 10 eine Oeffnung 11 über seine ganze Breite auf? dadurch ergibt sich ein breiter Kanal 12 (Fig. 3), der sich bis in den Querschnitt des Rohres 8 hinein fortsetzt.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass der Rohrsattel 9 dieselbe Breite wie die Absorptionsschicht 4 des Teiles 1 aufweist, so dass die Grundplatte 7 analog zur Grundplatte 3 beidseitig vorsteht und seitliche Flanschen 13, 13' bildet. Zusätzlich wird auch noch an der Rückseite ein Flansch 14 durch die Grundplatte 7 gebildet (Fig. 1).

Die Grundplatte 7 ist an derjenigen Breitseite, welche sich unterhalb des Flansches 10 befindet, mit zwei Vorsprüngen 15, 15' versehen, die beide aus der Ebene der Grundplatte 7 heraus versetzt sind. Der Vorsprung 15, der nur so breit wie der Flansch 13 ist, weist eine Versetzung nach oben, gegen das Rohr 8 hin, auf, während der Vorsprung 15' nach unten versetzt ist und sich über die ganze Breite des Kopfstückes 2 abzüglich der Breite des Vorsprunges 15 erstreckt. Der Abstand der

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beiden Vorsprünge 15, 15* an der Stelle A (Fig. 2} ist im wesentlichen · gleich der Dicke der Grundplatte 7. Zu erwähnen ist, dass auch der nach oben versetzte Vorsprung 15 einen Abstand vom Rohr 8 aufweist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird nun je ein Absorptionsschichtteil 1 mit zwei Kopfstücken 2 zu einem Element zusammengefasst. Dabei ergeben sich konstruktiv verschiedene Möglichkeiten für das Zusammenfügen, nämlich das stirnseitige Aneinanderfügen durch Verkleben oder Verschweissen oder das überlappende Aneinanderfügen durch Verkleben, Verschweissen oder Vulkanisieren. In den Figuren ist nur die letztere Variante gezeigt, da bei der ersteren lediglich die Flanschen 6, 13 und evtl. noch 14 benötigt werden, um das Element auf seiner Unterlage befestigen zu können; unter Umständen würden sogar die Flanschen 14 allein für das gesamte Element genügen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, greifen die Vorsprünge 15, 15' unter bzw. über die Flanschen 6, 6' des Teiles 1, so dass die beiden Grundplatten 3, 7 sich auf gleicher Höhe befinden. Gleichzeitig überdacht der Flansch 10 jedes Kopfteiles die an ihn angrenzenden Mündungen der Kanäle 5 des Teiles 1, so dass ein einwandfrei dichtender üebergang vom Rohr 8 des einen Kopfstückes 2 zu den Kanälen 5 und von diesen zum Rohr 8 des anderen Kopfstückes gebildet wird. Das Wärmeträgermedium kann also dem Teil 1 auf der einen Seite zugeführt werden, worauf es nach Erwärmung in diesem Teil 1 durch das andere Kopfstück wieder abgeführt wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird nicht nur jedes Element durch üeberlappen der Teile hergestellt, sondern die Elemente werden auch seitlich ebenfalls durch Ueberlappen aneinandergereiht, wobei also ein Flansch 6' des einen Elementes unter den Flansch 6 des anderen Elementes zu liegen kommt. Man erkennt nun auch die Notwendigkeit der verschiedenen Versetzung der Vorsprünge 15, 15* der Kopfstücke aus der Ebene ihrer Grundplatten 7 heraus; wie aus Fig. 1 rechts oben ersichtlich, wäre sonst eine Ueberlappung an der Uebergangsstelle zwischen den Teilen und 2 gar nicht möglich. Durch die erwähnte verschiedene Versetzung kommt jedoch der Vorsprung 15 des einen Elementes auf die Oberseite, der Vorsprung 15' des anderen Elementes auf die Unterseite der beiden sich überlappenden Flanschen 6, 6* zu liegen.

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Weil jedes Rohr 8 sich über die ganze Breite des Kopfstückes bezw. des gesamten Elementes erstreckt, stossen die Rohre nebeneinanderliegender Elemente stumpf aneinander. Der abdichtende Uebergang kann mittels kurzer Einschiebrohre

16 und mit -um' die Rohrenden herumgelegter Zugbänder (Briden) bewerkstelligt werden; auch eine muffenartige Ausbildung aneinanderstossender Rohrenden wäre denkbar. Die Wahl der Verbindung hängt hauptsächlich von dem für die Elemente verwendeten Material ab.

Wie aus Fig. 1 im weiteren ersichtlich, wird durch den Zusammenbau zahlreicher Elemente eine grosse Absorptionsfläche gebildet, die von Kanälen 17 durchsetzt und beidseitig durch Rohre begrenzt ist. Es ergibt sich damit eine Trogform, die namentlich bei Montage auf Flachdächern das Wasser mindestens in den genannten Kanälen

17 zurückbehalten würde, wenn nicht dafür gesorgt wäre, dass dieses Wasser nicht nur an den Rändern dieser Fläche allein abfHessen kann. Dieses Abfliessen wird nun durch die erwähnte Anordnung der Rohre oberhalb der Grundplatten ermöglicht, so dass sich auch bei aneinanderstossenden Rohren tunnelartige Durchgänge für die Kanäle 17 ergeben, durch welche das Wasser überall abfliessen kann, namentlich bei Montage der Anlage auf schrägliegenden Dächern.

Durch die hier beschriebene Ausführungsform des Elementes lassen sich Flächen von beliebiger Länge und Breite herstellen. Damit können einerseits die vorhandenen Dachflächen optimal ausgenützt werden, und andererseits können in weitgehendem Masse auch ästhetische Gesichtspunkte berücksichtigt werden, was z.B. bei Anbringen von solchen Elementen auf Dächern älterer Häuser unter Umständen eine Rolle spielen kann.

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Claims

Patentansprüche

li Element zur Aufnahme von Sonnenenergie, mit einem ein zirkulierendes Wärmeträgerdedium aufheizenden Absorptionsschichtteil, der aus einem eine Grundplatte und darauf angeordnete, nebeneinander verlaufende Kanäle für das Medium aufweisenden Plattenteil sowie aus zwei Kopfstücken an dessen Enden besteht, von denen jedes ebenfalls eine Grundplatte aufweist, welche ein quer zu den Kanälen verlaufendes und an diese anschliessenbares Sammelrohr trägt, wobei der Absorptionsschichtteil und die Kopfstücke abstehende, Flanschen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Flanschen (6,6¹,13,13',14) durch die beiden Grundplatten (3,7) gebildet sind, dass die dabei seitlich abstehenden Flanschen (6,6',13,13') den Absorptionsschichtteil (1) mit den Kopfstücken (2) verbinden, wobei das Sammelrohr

(8) mit seiner Grundplatte (7) verbindenden Rohrsattels

(9) von dieser Grundplatte (7) bzw. ihren Flanschen (13,13") einen Abstand (h) aufweist, und dass alle seitlichen Flanschen (6 ,6 ' ,13,13 ') auch zur .Verbindung des Elementes mit seinen Nachbarelementen zwecks Bildung eines dichten, unter den Sammelrohren (8) hindurchführenden Abflusskanal (17) für Regen- oder Schmelzwasser sowie auch, zusammen mit dem Endflansch (14) des Kopfstückes (2), zur Verbindung des Elementes mit seiner eigenen Unterlage dienen.
2. Element nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelrohr eine Länge aufweist, die wenigstens der Breite der Grundplatte entspricht.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unter den Enden des Sammelrohres liegenden Seitenflanschen der Grundplatten Vorsprünge aufweisen, die gegen die Flanschen des Absorptionsschichtteiles gerichtet und um deren Dicke aus der Ebene der Seitenflanschen heraus versetzt sind, um die Enden der Flanschen
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dieses Teils in dieser genannten Ebene aufnehmen zu können, wobei der Vorsprung am einen Ende des Sammelrohres unterhalb, der Vorsprung am anderen Ende oberhalb dieser Ebene angeordnet ist.
6.12.1977
Sb/ip/lf

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