DE19710642A1 - Sonnenkollektorgehäuse mit minimiertem Wirkungsgradverlust - Google Patents

Sonnenkollektorgehäuse mit minimiertem Wirkungsgradverlust

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Description

Konventionelle Sonnenkollektorgehäuse, insbesondere Flachkollektoren weisen eine Verbundkonstruktion aus Rahmen und Isolation auf. Der Rahmen besteht im allgemeinen aus Aluminium- oder Kunststoffprofilen, Blechen, oder Tiefziehteilen. Die Isolation ist in dem Rahmen eingelegt und besteht bevorzugt aus Mineralfaser- und/oder PU-Dämmplatten.
Diese Sonnenkollektorgehäuse weisen jedoch nach stehende Wirkungsgradverluste und Konstruktions­ nachteile auf:
A: Wirkungsgradverluste:
  • 1. Energieverlust durch Wärmebrücken zwischen Metallrahmen und Glas bzw. Metallrahmen und Isolation.
  • 2. verminderte Energieeinstrahlung durch Beschlagen der Scheibe durch Luftfeuchtigkeit.
  • 3. Energieverlust durch Austrocknung des durchnäßten Innenraums.
B: Konstruktionsnachteile:
  • 1. Viele verschiedene Materialien.
  • 2. Mehrfache Arbeitsschritte zur Fertigstellung eines tragfähigen Isoliergehäuses.
  • 3. Paßgenauigkeit der Teile zueinander.
Außerdem steht dem Sinn und Zweck moderner Umwelttechnologie völlig entgegen, daß erstens zur Herstellung derartiger Gehäuse nicht nachwachsende Rohstoffe verbraucht werden, und zweitens Verbundmaterial produziert wird.
Um die oben genannten Energieverluste auszuschließen wurde die Atmosphäre durch Erzeugung eines Vakuums ausgeschlossen.
Dies ließ sich bisher wegen der erforderlichen Gasdichtigkeit nur mit metallischen Tiefziehwannen realisieren. Die metallischen Anschlüsse durch das gasdichte, metallische Gehäuse, sind für derartige Ausführungen erhebliche Wärmebrücken und lassen den erwünschten Wirkungsgradgewinn gegenüber herkömmlichen Sonnenkollektoren nicht zu.
Außerdem muß wegen der enormen Druckbelastung die Alu-Tiefziehwanne gegen die Glasscheibe abgestützt werden. Diese Stützen sind erstens Wärmebrücken und vermindern zweitens die wirksame Absorberoberfläche.
Weiterhin sind diese Vakuum-Flachkollektoren sehr aufwendig in der Herstellung und Installation.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Wirkungsgradverluste von Sonnenkollektorgehäusen zu minimieren und insbesondere einen leicht handhabbaren einfachen Aufbau aus möglichst wenig nicht nachwachsenden Rohstoffen zu schaffen, ohne gegenüber dem bekannten Stand der Technik Nachteile hinzunehmen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kollektorgehäuse einen gasundurchlässigen Innenraum oder ein Kollektorgehäuse aus Recyclingmaterial aufweist und vorteilhafterweise eine Einrichtung aufweist, die keine Verwahrung zur Dacheinbindung erfordert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Sonnenkollektorgehäuse,
Fig. 2 zeigt eine Isolierwanne in räumlicher Darstellung,
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Sonnenkollektorgehäuse in Dachebene,
Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Sonnenkollektor,
Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Sonnenkollektor
Fig. 6a zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Normaldach,
Fig. 6b zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Anschlußbereich.
Ausführungsbeispiel
Das Kollektorgehäuse 1 weist eine gasundurchlässige Wanne 2 aus recyceltem Polyurethan (PU) auf. Das recycelte PU weist eine gute Wärmeisolierung auf und ist kein nicht nachwachsender Rohstoff. Die Wanne 2 ist zwecks einfacher Montage aus einem Rahmen 11 und einer Rückwand 12 zusammengeklebt.
Der Rahmen 11 ist eine rechteckige Konstruktion aus Seitenteilen 15-18. Die Seitenteile 15-18 sind aus Platten oder Stangen zugeschnitten und miteinander zum Rahmen 11 verklebt.
Die Rückwand ist aus Platten zugeschnitten. Die Bearbeitung der Wanne erfolgt lediglich mit Holz­ bearbeitungsgeräten.
Der Klebstoff ist ein PU-Kleber, der selbst zu PU aushärtet, so daß die Wanne 2 einheitlich aus PU ausgebildet ist und aufgrund ihrer Homogenität keine Wärmebrücken aufweist. Vorteilhafterweise ist zur Wärmeisolierung in der Wanne 2 eine innere Reflexionsschicht 13 und ein innenseitiger Wärmepuffer 14 aufgetragen. Der Wärmepuffer 14 ist ein Keramikfließ, welches mit PU-Kleber auf die Wanne 2 geklebt ist. Die Reflexionsschicht 13 ist eine Verspiegelung für Wärmestrahlung wie beispielsweise eine Schicht oder Folie aus Metall oder Lack.
Um Kondenswasserbildung im Kollektor auszuschließen, ist ein gasundurchlässiger Innenraum geschaffen. Vorteilerhafterweise ist die Reflexionsschicht 13 als gasdichte Innenhaut ausgebildet.
Die Abdeckung 3 ist daher gasundurchlässig mit der Wanne 2 verbunden. Dies ist dadurch verwirklicht, indem eine handelsübliche Glasplatte mit der planaren Oberseite der Wanne 2 oder des Rahmens 11 verbunden, verschweißt oder verklebt ist.
Um die Druckbelastung des Sonnenkollektorgehäuses 1 aufgrund wechselnder Sonneneinstrahlung und wechselnder Außentemperatur auszuschließen, weist der Kollektor ein Druckausgleichs-System 5 auf. Die Wanne 2 ist zum Druckausgleich über eine Öffnung 7 gasdicht mit einem elastischen Behälter 6 verbunden. Der elastische Behälter 6 ist außerhalb der Wanne 2 angeordnet. Das Druckausgleichsystem umfaßt somit einen gasdichten Raum aus dem Inneren der Wanne 2 und dem Inneren des elastischen Behälters 6.
Zur Materialschonung ist der Innenraum des Kollektors vorteilhafterweise mit Inertgas befüllbar. Dazu weisen die zwei gegenüberliegenden Schmalseiten 15/17 der Wanne Öffnungen 8 auf. Im Normalbetrieb sind die Öffnungen 8 durch Gashähne oder Ventile verschlossen, während die Öffnung 7 für den Druckausgleich geöffnet ist. Die Schutzgasbefüllung beginnt durch Absaugen bei einem leichten Unterdruck an einer geöffneten Öffnung 8. Dabei leert sich der elastische Behälter 6 aufgrund des Außendrucks. Ist der elastische Behälter geleert, wird er an der Öffnung 7 mit dem Gashahn 9 verschlossen. An der zweiten Öffnung 8 erfolgt dann die Inertgaszufuhr. Ist die Flutung mit Inertgas abgeschlossen, wird der Gashahn in Öffnung 7 geöffnet und die Öffnungen 8 verschlossen.
Problematisch an recycleten Stoffen ist deren im allgemeinen höherer Anteil an Verunreinigungen, insbesondere eine Anreicherung von Schadstoffen gegenüber dem Ersterzeugnis. Dadurch werden allergische Reaktionen von mit der Ware in Berührung kommenden Personen oder Lebewesen gefördert. Beispielsweise sind Hautausschläge aufgrund von Altpapierunterlagen bekannt. Polyurethan ist jedoch ohne Schadstoffanreicherung recyclebar. Der Grundstoff PU gilt in der Krankenpflege als besonders geeignetes Material, mit dem Patienten in Berührung kommen. Sonnenkollektorgehäuse aus recycletem PU scheinen deshalb physiologisch unbedenklich, und insbesondere für allergieempfindliche Anwender geeignet.
Der Kollektor ist auf ein Ziegeldach angepaßt und ersetzt eine Anzahl von Ziegeln. Ziegel eines bestehenden Daches sind somit auch gegen einen Sonnenkollektor einfach austauschbar. Dabei bedarf es keiner Verwahrung.
Der Rahmen (11) weist entsprechend den Außenseiten (15/16/17/18) Überdeckung (15a), Unterdeckung (16a), Seitenfalz (17a) und Deckfalz (18a) auf. Prinzipiell sind für die Dacheinpassung nicht alle vier Anpassungen erforderlich, wie beispielsweise bei spiegelsymmetrischen Konstruktionen oder Dachrandanpassung oder Dacheckanpassung aus dem Zweck ableitbar ist.
Zur rationellen und einfachen Herstellung der Dacheinpassung weisen die Außenseiten (15/16/17/18) Klebenuten (19) auf. Die Klebenuten sind in den Rahmen gefräst und zur Aufnahme von Überdeckung (15a), Unterdeckung (16a), Seitenfalz (17a) oder Deckfalz (18a) ausgebildet. In die Klebenuten (19) eines Seitenteils (15-18) des Rahmens (11) sind individuelle Dachziegelübergänge (15a, 16a, 17a, 18a) eingeklebt.
Bezugszeichenliste
1
Sonnenkollektorgehäuse
2
Wanne
3
Abdeckung
4
gasdichter Raum
5
Druckausgleichsystem
6
elastischer Behälter
7
Öffnung
8
Öffnung
11
Rahmen
12
Rückwand
13
Reflexionsmaterial
14
Wärmepuffer
15-18
Seitenteile
15/16/17/18
Außenseiten
15
a Überdeckung
16
a Unterdeckung
17
a Seitenfalz
18
a Deckfalz
19
Klebenuten
20
Dachziegelübergänge

Claims (23)

1. Sonnenkollektorgehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeisolierende Wanne (2) mit einer Abdeckung (3) gasdicht verbunden ist und einen gasdichten Raum (4) umschließt.
2. Sonnenkollektorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdichte Raum (4) ein Druckausgleichssystem (5) aufweist.
3. Sonnenkollektorgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichssystem (5) einen elastischen Behälter (6) aufweist.
4. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Behälter (6) außerhalb der Wanne (2) angeordnet ist, und durch eine Öffnung (7) in der Wanne (2) gasdicht an die Wanne (2) angeschlossen ist.
5. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) oder das Druckausgleichssystem (5) weitere Öffnungen (8) aufweist, und daß in den Öffnungen (7/8) Gashähne oder Ventile ausgebildet sind.
6. Sonnenkollektorgehäuse (1) aus einer Wanne (2) mit transparenter Abdeckung (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) isolierendes Recyclingmaterial aufweist.
7. Sonnenkollektorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) einen Rahmen (11) und eine Rückwand (12) aufweist, die miteinanderverklebt, verbunden oder verschweißt sind.
8. Sonnenkollektorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Wanne (2) innenseitig ein Wärmepuffer (14) eingelegt ist.
9. Sonnenkollektorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) mit Reflexionsmaterial (13), insbesondere Aluminiumfolie, Metall, Spiegel oder Lack beschichtet ist.
10. Sonnenkollektorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wanne (2) gasdicht, insbesondere durch das Reflexionsmaterial (13); ausgestattet ist.
11. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaffenheit des Sonnenkollektorgehäuses (1) physiologisch unbedenklich ist, und sich insbesondere für allergieempfindliche Anwender eignet.
12. Sonnenkollektorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) ein homogenes Teil ist.
13. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (3) Glas aufweist.
14. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (11) an Außenseiten (15/16/17/18) Überdeckung (15a), Unterdeckung (16a), Seitenfalz (17a) oder Deckfalz (18a) aufweist.
15. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (15/16/17/18) Klebenuten (19) aufweisen.
16. Sonnenkollektorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klebenut (19) zur Aufnahme von Überdeckung (15a), Unterdeckung (16a), Seitenfalz (17a) oder Deckfalz (18a) ausgebildet ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Klebenut (19) eines Seitenteils des Rahmens (11) individuelle Dachziegelübergänge (20) eingeklebt werden.
18. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in die Seitenteile (15-18) eine Klebenut (19) gefräst wird.
19. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (12) und die Seitenteile (15-18) aus Platten geschnitten oder gesägt werden.
20. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (15-18) mit der Rückwand (12) verklebt werden.
21. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenkollektors, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne 2 oder die Seitenteile (15-18), oder die Rückwand (12), oder der Rahmen (11) mit wenigstens einer Holzbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Holzfräse oder einem Bohrer, bearbeitet wird.
22. Verwendung eines Kollektorgehäuses, mit Einrichtungen zur individuellen Dachanpassung.
23. Verwendung eines Kollektorgehäuses mit Recyclingmaterial, zum Zweck einer allergischen Unbedenklichkeit.
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