DE4121670A1 - Solarkollektor als gebaeude-bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor als Bauelement für Gebäude.

Langfristig wird die Nutzung der Solarenergie einen wichtigeren Platz in der Bereitstellung von Wärme einnehmen. Hierzu werden thermische Solarkollek­ toren in vielfältigen Ausbildungsformen und technischer Qualität angeboten. Die Funktion erfordert einen Absorber, eine Wärmetransporteinrichtung (mit oder ohne Hilfsenergie) und eine isolierende Abdeckung. Konstruktive Vari­ anten sind die ebene Glasabdeckung und das zylindrische Glasrohr, der Platten-, Streifen oder zylindrische Absorber, die Schaumstoff- oder auch Vakuumisolation. In neueren Geräten wird gelegentlich auch ein Wasservor­ rat, als Wasserspeicher für ein bis zwei sonnenarme Tage integriert. Der Wärmetransport erfolgt durch die Bewegung eines Wärmeträgers, meist Was­ ser durch Konvektion oder Pumpleistung in einem oder mehreren mit dem Absorber wärmeleitend verbundenen Rohren oder durch ein Wärmeleitrohr und Wärmetauscher mit zwangsumgewälztem Brauch- oder Heizwasserkreis.

Solarkollektoren auf geneigten Dächern oder freistehend angeordnet, benöti­ gen einen wärmeisolierten Wasserzu- und -abfluß und eine aufwendige und teure Stützkonstruktion. Der Kollektor bleibt ein ergänzendes Zusatzbauteil zur Befestigung auf dem Dach oder auch zur architektonischen Gestaltung von senkrechten Außenwänden (Fassadenkollektor).

Selbst wenn der Kollektor unter Einsparung der Dachabdeckung in das Dach eingelassen wird, bleibt bestenfalls neben der Hauptaufgabe eine Isolationswirkung.

Nachteilig bei den bekannten konstruktiven Ausbildungen ist, daß der Kollek­ tor weder hinsichtlich seines Aufbaus noch seiner funktionellen Möglichkeiten ausreichend mit dem architektonischen und klimatisierungstechnischen Anfor­ derungen eines Wohnhauses oder Bürogebäudes abgestimmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solarkollektor und insbeson­ dere einen Vakuumkollektor konstruktiv so zu gestalten, daß zu dem Gewinn von Sonnenwärme die Funktionen

• - tragendes Bauteil (Druck Schub),
• - Wand- oder Dachelement mit hoher thermischer Isolation,
• - Fenster mit einstellbarer Lichtdurchlässigkeit und
• - Lüftung mit einstellbaren freien Querschnitten

mit übernommen werden, ohne daß über das fabrikfertige Bauelement hinaus, weitere zusätzliche Bauteile erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehren des Anspruchs 1 und der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gebäudeausschnitt mit der Ansicht eines Solarkollektors als Fenster,

Fig. 2 ein Dachabschnitt mit der Ansicht eines Solarkollektors als Dachfenster,

Fig. 3 die Anordnung mehrerer Solarkollektoren als Wintergarten,

Fig. 4 der Kollektor als Wandelement,

Fig. 5 der Kollektor als nicht zu öffnendes Fenster,

Fig. 6 der Kollektor mit Rahmen und Anschlüssen als schwenkbares Fenster,

Fig. 7 die Ausführung des Kollektors als Glasbaustein,

Fig. 8 eine Einrichtung zum Schwenken des Absorbers.

Beim Gegenstand der Erfindung sind in vorzugsweise evakuierten Einzelräu­ men aus Glas (Glasrohr) Absorbervorrichtungen unterschiedlicher Form ein­ baubar. Sie sind üblicherweise mit einer Absorptionsschicht für Sonnenlicht versehen und von einem Wärmeträgermedium z. B. Luft oder Wasser, durch­ strömt. Sind die Vorrichtungen nicht transparent, so kann die Geometrie so gewählt werden, daß bei Drehung des gesamten Einzelraumes, mit eingebau­ ter Vorrichtung, ein unterschiedlicher Lichteinfall auf die eingebaute Vorrich­ tung (Absorberfläche) und an dieser vorbei, in den dahinterliegenden Raum gelangt. Dadurch können der Wärmegewinn aus dem Sonnenlicht und die Helligkeit im Raum geregelt werden.

Außerdem kann die eingebaute Vorrichtung transparent sein und selbst auch aus einem Glasrohr bestehen, das von einem Wärmeträgermedium durch­ strömt wird, das durch Zumischung einer Substanz das Licht absorbiert oder durchläßt. Als weitere Möglichkeit kann eine elektrisch oder thermisch ver­ änderliche Beschichtung auf die transparente Vorrichtung aufgebracht wer­ den, mit der die Transparenz oder Absorption und dadurch ebenso die Licht­ durchlässigkeit und der Wärmegewinn gesteuert werden können.

Ähnliche Möglichkeiten bestehen durch mechanische Veränderung der Ab­ stände zwischen den Einzelräumen, wodurch zusätzlich das Gebäude belüftet werden kann.

Aufbau und Integration in den Baukörper und mechanische Funktionen wer­ den anhand der folgenden Figuren in verschiedenen beispielhaften Ausfüh­ rungsformen der Erfindung beschrieben.

Claims (6)

1. Bauelement für Gebäude, gekennzeichnet durch eine Wärme­ isolation, ein flüssiges, gasförmiges oder festes Medium zur Wärme­ gewinnung, mittels Sonnenenergie, das im Bauelement erhitzt wird und durch eine Einrichtung zur Variation der Lichtdurchlässigkeit.

2. Bauelement für Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß es aus einer Mehrzahl von vorzugsweise evakuierten Glas­ rohren besteht, in die verschiedenartige Vorrichtungen eingebaut sind, die durch Verbindungstechniken vom Vakuum der äußeren Glas­ röhre getrennt sind und von außen mit einem flüssigen oder festen Wärmeträgermedium durchströmt oder gefüllt werden können.

3. Bauelement für Gebäude nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine eingebaute Vorrichtung aus transparentem Material, z. B. Glasrohr, das mit einer Schicht versehen ist, deren Transparenz und Absorptionsverhalten für Licht thermisch oder elektrisch verändert werden kann, wobei die Schicht auch auf der Innenseite des äußeren Glaszylinders angebracht sein kann.

4. Bauelement für Gebäude nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Transparenz, Absorption und Wärmegewinnung aus Sonnenenergie durch Variation der Farbgebung des Wärmeträgers, das das transparente Innenrohr durchströmt, variiert werden.

5. Bauelement für Gebäude nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eingebauten Vorrichtungen unterschiedliche geo­ metrische Form haben können, vorzugsweise Rohr oder Röhrchen mit Absorberflächen (z. B. Rippen) und selektiv beschichtet sind.

6. Bauelement für Gebäude nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Drehbarkeit der einzelnen Glasröhren und die Veränder­ barkeit des Abstandes zwischen den Glasröhren.