DE4438396A1 - Solarkollektoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarkollektoranlage nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Solarkollektoranlagen sind im allgemeinen als soge­ nannte Flachkollektoranlagen mit Kupferleitungen aus­ gebildet. Zwischen einer Zulaufleitung und einer Rück­ laufleitung verlaufen eine Vielzahl von Kupferleitun­ gen parallel zueinander und bilden das Absorber- bzw. Erhitzerteil. Die Verbindung der einzelnen Leitungen miteinander, und insbesondere die Verbindung der Kup­ ferrohre des Absorberteiles mit der Zulauf- und Rück­ laufleitung erfolgt durch Verlöten oder Verschweißen.

Nachteilig dabei ist insbesondere, daß eine derartige Solarkollektoranlage bezüglich ihres Ein- bzw. Zusam­ menbaues erhebliche Fachkenntnisse und geeignete Werk­ zeuge und Einrichtungen voraussetzt, weshalb deren Montage im allgemeinen nur durch Fachfirmen erfolgen kann. Nachteilig ist weiterhin auch, daß derartige An­ lagen sowohl bezüglich ihrem Material als auch bezüg­ lich der Montage relativ teuer sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde eine Solarkollektoranlage zu schaffen, die ein­ fach im Aufbau und billig sowohl in der Herstellung als auch in der Montage ist, insbesondere die im Be­ darfsfalle im Selbstbau errichtet werden kann und die auf die jeweiligen Anforderungen bzw. Wünsche des Be­ treibers beliebig angepaßt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Absorberteil aus mehreren Strangpreßprofilen ge­ bildet ist, wobei jedes Strangpreßprofil ein zentra­ les, einen Durchflußkanal aufweisenden Kanalteil, und sich seitlich daran anschließende flügelartige Absor­ berteile aufweist, wobei das zentrale Kanalteil mit dem Zulaufkanal und dem Rücklaufkanal jeweils durch mechanische Verbindungsglieder dicht verbunden ist.

Durch die Verwendung von Strangpreßprofilen, wozu im allgemeinen Aluminium verwendet wird, und die Verbin­ dung der einzelnen Teile mit dem Zulauf- und dem Rück­ laufkanal über mechanische Verbindungsglieder wird ei­ ne deutliche Vereinfachung bezüglich der Montage einer Solarkollektoranlage geschaffen. Als mechanische Ver­ bindungsglieder können z. B. Schrauben, Bolzen oder dergleichen verwendet werden.

Dies bedeutet, eine Anlage dieser Art kann auch mit geringen technischen Kenntnissen zusammengesetzt wer­ den. Darüber hinaus sind Strangpreßprofile, insbeson­ dere aus Aluminium, relativ preisgünstig. Da man z. B. die Absorberteile alle gleich ausbilden kann, kann man sie als sogenannte Meterware in bestimmten Längen auf Vorrat halten und anschließend auf die gewünschte Län­ ge zuschneiden, so daß sie beliebig an die örtlichen Verhältnisse angepaßt werden können. Es ist dabei le­ diglich erforderlich, die Strangpreßprofilteile derart auszugestalten, daß z. B. für die Verbindung über me­ chanische Verbindungsglieder notwendige Teile bzw. Einrichtungen wenigstens durchgehend über die gesamte Länge des Strangpreßprofilteiles vorhanden sind.

Auf einfache Weise kann dies dadurch erreicht werden, daß z. B. beidseits des Durchflußkanales des zentralen Kanalteiles Bohrungen für Schrauben vorgesehen sind, die sich über die gesamte Längsachse des Strangpreß­ profiles erstrecken.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung mit einem Strangpreßprofilteil, insbesondere mit den flügelartigen Absorberteilen, besteht darin, daß ein sehr hoher Wärmeübergang erreicht wird.

Bei den bisher bekannten Absorberteilen waren die Kup­ ferrohre separat zu den Absorberflächen und die beiden Teile waren in einem gesonderten Arbeitsgang miteinan­ der zu verbinden.

Erfindungsgemäß können diese beiden Teile nunmehr ein­ stückig sein, wobei in Verbindung mit einem sehr gut wärmeleitenden Material, wie z. B. Aluminium, ein hoher Wärmeübergang erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung von Strangpreßprofilen besteht darin, daß man - wie es in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist - nicht mehr an spezifische Durchflußkanalformen wie z. B. bei Kupferrohren gebunden ist. So können z. B. in dem Durchflußkanal der Kanalteile ein oder mehrere in Fließrichtung verlaufende Rippen, Stege, Vorsprünge oder dergleichen vorgesehen sein. Auf diese Weise wird ein noch besserer Wärmeübergang erreicht.

Im Unterschied zum Stand der Technik ist es bei Ver­ wendung der Strangpreßprofile auch möglich das zentra­ le Kanalteil auf der Unterseite mit einer Abflachung zu versehen.

Durch eine derartige Abflachung wird eine gute Aufla­ gefläche für die Strangpreßprofile erreicht.

Zur Oberflächenvergößerung und damit auch für eine bessere Wärmeübertragung kann weiterhin vorgesehen sein, daß die flügelartigen Absorberteile mit Rippen, Nocken, Vorsprüngen, Wellen oder dergleichen versehen sind.

Um eine möglichst rationelle Bauweise und Montage zu erreichen, kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Zulaufkanal, der Rücklaufka­ nal und das Absorberteil in einem Profilrahmen als komplette Einheit angeordnet sind, wobei der Profil­ rahmen zusätzlich ein Schutzglas und eine Isolierungs­ einlage aufnimmt.

Der Profilrahmen kann ebenfalls aus einem Strangpreß­ profil, z. B. aus Aluminium, gebildet sein. Durch diese Ausgestaltung sind ebenfalls die verschiedensten For­ men und Formgestaltungen möglich.

So kann z. B. in einer Weiterbildung der Erfindung vor­ gesehen sein, daß der Profilrahmen im oberen Bereich mit einer Nutleiste zur Aufnahme eines Schutzglases und/oder im unteren Bereich ebenfalls mit einer Nut­ leiste zur Aufnahme eines Befestigungswinkels oder einer Befestigungslasche versehen ist.

Der Befestigungswinkel bzw. die Befestigungslasche dient zur Befestigung einer Einheit auf einem Unter­ grund. Wenn die Solarkollektoranlage auf dem Dach eines Hauses befestigt werden soll, so erfolgt die Befestigung über Befestigungswinkel auf einer Dach­ leiste.

Für einen optimalen Verlauf bezüglich einer Wärmeüber­ tragung kann vorgesehen sein, daß die flügelartigen Absorberteile nach außen zu sich verjüngen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, in Richtung auf den Durch­ flußkanal, in welchem mit dem fließenden Medium ein Wärmeaustausch stattfinden soll, verdickt sich das flügelartige Absorberteil, wobei man die Verdickung entsprechend dem zunehmenden Wärmeübergang bzw. Wärme­ transport wählen wird.

In vorteilhafter Weise wird man den Profilrahmen aus einzelnen Rahmenteilen bilden, die dann an den Ecken durch Spanneinrichtungen miteinander verbunden werden.

Um mehrere Einheiten zu einer größeren Anlage mitein­ ander zu verbinden und als Regenablaufeinrichtung, kann vorgesehen sein, daß der Profilrahmen an seinen Längsseiten mit Regenablaufleisten versehen ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß jeweils eine Einheit, bestehend aus Zulaufkanal, Rücklaufkanal und Absorber­ teil baukastenartig zu einer Einheit zusammengesetzt sind, wobei jeweils Verbindungsrohrstücke zur Verbin­ dung mit benachbarten Einheiten vorgesehen sind.

Für ein baukastenartiges Zusammensetzen von einzelnen Einheiten können diese jeweils mit Verbindungsrohr­ stücken zwischen den separaten Einheiten versehen sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschrie­ benen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Solarkollektoranlage in der Draufsicht,

Fig. 2 eine vergrößte stirnseitige Ansicht eines Strangpreßprofiles mit einem zentralen Kanal­ teil und flügelartigen Absorberteilen.

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Rücklauf-/Zu­ laufkanal.

Fig. 5 Ausschnittvergrößerung im Schnitt mit einem Profilrahmen,

Fig. 6 einen Profilrahmen im Schnitt,

Fig. 7 Ausschnittvergrößerung eines Eckbereiches des Profilrahmens.

Eine Solarkollektoranlage ist mit einem Zulaufkanal 1 und einem Rücklaufkanal 2 versehen. Die beiden Kanäle 1 und 2 dienen als Verteilerkanäle und sind parallel und auf Abstand zueinander angeordnet. Rechtwinklig zweigen von diesen über entsprechende Seitenbohrungen eine Vielzahl von Aluminiumstrangpreßprofilen 3 ab.

Wie aus der vergrößerten Darstellung in der Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, weist jedes Aluminiumstrang­ preßprofil 3 ein zentrales Kanalteil 4 mit einem Durchflußkanal 5 auf, wobei sich an das zentrale Ka­ nalteil 4 auf jeder Seite ein flügelartiges Absorber­ teil 6 anschließt. In dem Durchflußkanal 5 des Kanal­ teiles 4 ragen auf jeder Seite einer Längsachse 7 des Kanalteiles 4 parallel zu der Längsachse 7 Rippen 8, die sich über die gesamte Länge des Strangpreßprofiles erstrecken.

Über und unter dem Durchflußkanal 5 weist das Kanal­ teil 4 jeweils noch eine Erweiterung auf, in der je­ weils eine Längsbohrung 9 eingebracht ist. Die Längs­ bohrung 9 erstreckt sich ebenfalls über die gesamte Länge des Strangpreßprofiles.

Wie weiterhin aus der Fig. 2 ersichtlich ist, nehmen die Absorberteile 6 nach außen zu im Querschnitt leicht ab. Aufgrund der Einstückigkeit des Strangpreß­ profiles und der gewählten Form findet ein sehr guter Wärmeübergang beim Auftreffen von Sonnenwärme (siehe Pfeile) auf die Absorberteile zu dem Durchflußkanal 5 statt, in dem das zu erwärmende Medium fließt. Zur Er­ höhung der Wärmeübertragung können die Absorberteile 6 zusätzlich noch mit die oberflächenvergrößernden Wel­ len 10 versehen sein. Aus der Fig. 3 ist auch die Ver­ bindung eines Strangpreßprofiles 3 mit einem Vertei­ lerkanal (Zulauf- oder Rücklaufkanal 1 bzw. 2) er­ sichtlich. Zulaufkanal und Rücklaufkanal 1 bzw. 2 sind identisch ausgebildet und im allgemeinen ebenfalls aus einem Strangpreßprofil. Der Zulauf- bzw. Rücklaufkanal 1 bzw. 2 ist in regelmäßigen Abständen ebenfalls mit Bohrungen 11 versehen, die zu den Bohrungen 9 in dem zentralen Kanalteil 4 in Deckung bringbar sind. Zu­ sätzlich sind Seitenöffnungen 12 in regelmäßigen Ab­ ständen vorhanden, die mit jeweils einem Kanal 5 des zentralen Kanalteiles 4 in Deckung bringbar sind.

In die als Durchgangsbohrungen ausgebildeten Bohrungen 11 des Zulauf- oder Rücklaufkanales 1 bzw. 2 werden Schrauben 13 gesteckt, die dann in die Bohrungen 9 des Kanalteiles 4 eingeschraubt werden. Hierzu sind die Bohrungen 9 entweder mit Gewinden zu versehen oder man verwendet selbstschneidende Schrauben 13, wobei die letztere Lösung im Hinblick auf eine einfache und schnelle Montage und auf ein billigeres Strangpreßpro­ filteil bevorzugt wird.

Das zentrale Kanalteil 4 mit seiner unteren Erweite­ rung für eine Bohrung 9 kann auf seiner Unterseite mit einer Abflachung 14 versehen sein.

Zur Bildung einer Einheit, bestehend aus Zulaufkanal 1 und Rücklaufkanal 2 und dazwischen liegenden Strang­ preßprofilen 3, wobei die genannten Teile jeweils auf die Örtlichkeiten abgestellt in ihren Längen angepaßt sind, werden die genannten Teile von einem Profilrah­ men 15 umgeben. Der Profilrahmen 15 ist aus einzelnen Profilteilen gebildet, die als Strangpreßprofilteile in einer Normlänge hergestellt und geliefert und vor Ort dann auf die gewünschte Länge geschnitten werden.

An den Ecken 16 sind die einzelnen Profilteile des Profilrahmens 15 durch bekannte Spannglieder (nicht dargestellt), die an den auf Gehrung geschnittenen Profilteilen angreifen, miteinander verbunden.

Auf der oberen Seite weist das Rahmenprofil 15 eine Nutleiste 17 auf, in der ein Schutzglas 18 eingeklemmt ist.

Auf der Unterseite ist eine weitere Nutleiste 27 vor­ gesehen, in das ein Befestigungswinkel 19 eingeschoben bzw. eingeklemmt ist. Der Befestigungswinkel 19 dient zur Befestigung der Einheit über Schrauben 20 auf ei­ ner Unterlage z. B. einer Dachlatte.

An den Längsseiten, das heißt an den Seiten, die pa­ rallel zu Dachsparren verlaufen, sind Regenablauf­ leisten 21 vorgesehen. Die Regenablaufleisten 21 von zwei nebeneinander angeordneten Einheiten arbeiten mit einer Regenauffangrinne 22 die ein U-Profil darstellt, zusammen. Die Regenauffangrinne 22 verläuft parallel zu den Dachsparren und dient zur Ableitung von Regen­ wasser. Um eine Dichtheit des Daches zu gewährleisten enden deshalb die Regenablaufleisten 21 innenseitig in dem U-Profil innen. Auf diese Weise kann Regenwasser und Wasser das an dem Profilrahmen entlangläuft in der Wanne des U-Profiles aufgenommen und abgeleitet wer­ den. Vom Zulaufkanal 1 und auch vom Rücklaufkanal 2 zweigt ein Anschlußstutzen 23 für einen Zulauf bzw. Ablauf ab.

Zulauf- und Rücklaufkanal 1 bzw. 2 sind mit ver­ schließbaren Anschlußöffnungen 28 für die Anschluß­ stutzen 23 versehen. Die Anschlußöffnungen 28 zweigen von einem Kühlmittelkanal 25 ab.

In den Profilrahmen 15 ist weiterhin auch noch eine Dämmplatte 30 eingesetzt, die den Zulaufkanal 1, den Rücklaufkanal 2 und die Absorberteile 6 zur Wärmeiso­ lierung umgibt.

Wie aus den Fig. 5 und 6 weiterhin ersichtlich ist, sind die einzelnen Profilteile des Profilrahmens 15 außenseitig auf ihrer Unterseite mit einem seitlichen Vorsprung 26 versehen, der unter der Regenablaufleiste 21 liegt. Auf den Vorsprung 26 wird die Regenauffang­ rinne 22 aufgesetzt. Im Bedarfsfalle kann sie auf be­ liebige Weise mit dem Vorsprung 26 für eine stationäre Befestigung verbunden werden.

Zur Vergrößerung einer Anlage bzw. zur Koppelung meh­ rerer Einheiten miteinander ist es lediglich erforder­ lich jede Einheit mit jeweils zwei Verbindungsrohr­ stücken 24 pro Zulaufkanal 1 und pro Rücklaufkanal 2 zu versehen, die die Verbindung zur jeweils nächsten Einheit darstellen (siehe gestrichelte Darstellung in Fig. 1). über diese Verbindungsrohrstücke, wird eine Serienschaltung erreicht. Dabei ist der erste Zulauf­ kanal 1 der Anlage mit einem Hauptzulauf und der letz­ te Rücklaufkanal 2 mit einem gemeinsamen (nicht darge­ stellten) Ablauf verbunden, während die dazwischenlie­ genden Einheiten jeweils untereinander über die Ver­ bindungsrohrstücke 24 verbunden sind.

Claims (16)

1. Solarkollektoranlage mit einem Zulaufkanal und mit einem Rücklaufkanal für ein flüssiges Medium, ins­ besondere für Wasser, und mit einem zwischen dem Zulaufkanal und dem Rücklaufkanal angeordneten Ab­ sorberteil, das eine Vielzahl von Durchflußkanälen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberteil (6) aus mehreren Strangpreßprofi­ len (3) gebildet ist, wobei jedes Strangpreßprofil (3) ein zentrales, einen Durchflußkanal (5) auf­ weisenden Kanalteil (4), und sich seitlich daran anschließende flügelartige Absorberteile (6) auf­ weist, wobei das zentrale Kanalteil (4) mit dem Zulaufkanal (1) und dem Rücklaufkanal (2) jeweils durch mechanische Verbindungsglieder (13) dicht verbunden ist.

2. Solarkollektoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalteil (4) ein oder mehrere im Inneren des Durchflußkanales (5) in Fließrichtung verlaufende Rippen, Stege, Vorsprünge oder dergleichen (8) aufweist.

3. Solarkollektoranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Durchflußkanal (5) zwei parallel zur Längsach­ se des Kanalteils (4) verlaufende Rippen (8) vor­ gesehen sind.

4. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Durchflußkanales (5) des Kanalteiles (4) Bohrungen (9) für Schrauben (13) zur Befesti­ gung mit dem Zulaufkanal (1) und dem Rücklaufkanal (2) angeordnet sind.

5. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die flügelartigen Absorberteile (6) nach au­ ßen zu verjüngen.

6. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flügelartigen Absorberteile (6) mit oberflä­ chenvergrößernden Rippen, Nocken, Vorsprung, Wel­ len (10) oder dergleichen versehen sind.

7. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Kanalteil (4) auf seiner Unterseite eine Abflachung (14) aufweist.

8. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (1), der Rücklaufkanal (2) und das Absorberteil (6) in einem Profilrahmen (15) als komplette Einheit angeordnet sind, wobei der Pro­ filrahmen (15) zusätzlich ein Schutzglas (18) und eine Isolierungseinlage (25) aufnimmt.

9. Solarkollektoranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15) im oberen Bereich mit einer Nutleiste (17) zur Aufnahme des Schutzglases (18) versehen ist.

10. Solarkollektoranlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15) im unteren Bereich mit einer Nutleiste (17) zur Aufnahme eines Befestigungswin­ kels (19) versehen ist.

11. Solarkollektoranlage nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15) aus einzelnen Rahmenteilen gebildet ist, die an den Ecken (16) durch Spann­ glieder miteinander verspannt sind.

12. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15) an seinen Längsseiten mit Regenablaufleisten (21) versehen ist.

13. Solarkollektoranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils unter zwei Regenablaufleisten (21) von be­ nachbart liegenden Einheiten eine Regenauffangrin­ ne (22) angeordnet ist.

14. Solarkollektoranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten den Profilrahmen (15) mit seitli­ chen Vorsprüngen (26) auf ihrer Unterseite verse­ hen sind, auf denen die Regenauffangrinne (22) aufliegt.

15. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Einheit, bestehend aus Zulaufkanal (1), Rücklaufkanal (2) und Absorberteil (6) bau­ kastenartig zu einer Einheit zusammengesetzt sind, wobei jeweils Verbindungsrohrstücke (24) zur Ver­ bindung mit benachbarten Einheiten vorgesehen sind.

16. Solarkollektoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Zulaufkanal (1) und Rücklaufkanal (2) aus Strang­ preßprofilen gebildet sind.