DE19745883C1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor, bestehend aus ei­ nem mit Anschluß- und Überlappungsprofilierungen und transpa­ renter Abdeckung versehenen Gehäuse in Dachziegelform und aus Einrichtungen zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums und zur Wärmeaufnahme.

Derartige Sonnenkollektoren sind bspw. nach der DE-OS 27 22 206 bekannt, bei denen es sich insofern um Kollektoren besonderer Art handelt, als hierbei das Kollektorgehäuse aus Schaumglas gebildet ist, in das auch betriebsnotwendige Elemente mit ein­ geschäumt sind. Verlegt werden diese Kollektoren wie Dachzie­ gel, wobei besondere Anschlußgestaltungen vorgesehen sind, um diese "Ziegelkollektoren" hydraulisch untereinander verbinden zu können, was jedoch sowohl hinsichtlich der speziellen Ge­ staltung als auch der Installation schwierig und aufwendig ist. Außerdem bedarf ein solches aus Einzelziegeln gebildetes "Kollektorfeld" einer Rundumabdichtung, falls dieses Kollektor­ feld nur einen Teil einer normalen Ziegeleindeckung einnimmt. Gleiches gilt auch für einen Solar- und Flachkollektor gemäß DE-OS 26 02 814, bei dem zur Verbindung der in den Einzelkollektoren enthaltenenen hydraulischen Systeme besondere Steckverbindungen in Form kurzer Leitungsstücke vorgesehen sind. Bzgl. des weiteren einschlägigen Standes der Technik, und zwar was die Installation von Kollektorfeldern aus Einzelziegeln betrifft, wird verwiesen auf DE 42 27 929 A1, DE 44 08 508 A1, DE 42 16 171 A1, wobei der Kollektor nach der DE 44 08 508 A1 für die Aufnahme von Solarzellen bestimmt ist.

Obgleich dieser Stand der Technik zum Teil nahezu zwanzig Jahre bekannt ist, haben sich, soweit bekannt, derartige "Ziegel­ kollektoren" kaum einführen können, und zwar vermutlich deshalb nicht, weil das Ganze noch zu kostenträchtig und insbesondere hinsichtlich der hydraulischen Kopplung der Einzelelemente zu aufwendig und zu umständlich ist und in den meisten Fällen die Installation dem normalen Rahmen der reihenweisen Dachziegelung von unten nach oben entgegensteht, d. h., es werden nach wie vor und in weitaus größerem Umfange relativ großflächige Kollek­ torkästen installiert, und zwar in der Regel auf mehr oder we­ niger aufwendigen, vorher auf dem Dach zu installierenden Trag­ konstrukionen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen "Ziegelkollektor" der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß dieser bei einfacher Herstellbarkeit in noch gut verarbeitbarem, d. h., transportier- und verlegbarem Format alle wesentlichen Merkmale von flächendeckenden Sonnenkollekto­ ren aufweist, dieser wie normale Dachziegel in Reihe von unten nach oben verlegbar ist und die jeweils nachfolgend zu verlegenden Reihen problemlos sowohl hydraulisch mit den bereits verlegten "Ziegeln" gleicher Art verbunden als auch hinsichtlich unterschiedlicher Dachlattenabstände verlegt wer­ den können.

Diese Aufgabe ist mit einem Sonnenkollektor der eingangs ge­ nannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gehäuse in Form einer Ziegelreihe mit mindestens doppelter Ziegelbreite bemessen und über der Ziegelbodenfläche das Gehäuse unter Frei­ haltung von Überlappungsauflagerändern in Form eines mit der Ziegelbodenfläche eine Einheit bildenden Kastens ausgebildet ist, in dem im Bereich neben den Kastenschmalseiten Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke für mindestens eine zwischen diesen erstreckte Verbindungsleitung angeordnet sind, wobei die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke mit ihren Enden die Kastenlängsseiten zu diesen querverschieblich durchgreifen und deren firstferne Enden mit Ringdichtungen versehen sind.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird einerseits die Reihenverlegungsstruktur einer Dachziegelabdeckung beibehalten und andererseits ist die hydraulische Verbindung, die noch nä­ her erläutert wird, absolut unproblematisch, da es sich um eine Steckverbindung handelt. Durch die zu den Kastenlängsseiten querverschiebliche Durchgriffsgestaltung, die ebenfalls noch näher erläutert wird, ist zum einem einer problemlosen Steckverbindung Rechnung getragen und damit zum anderen gleich­ zeitig von Dach zu Dach evtl. unterschiedlichen Dachlat­ tenabständen, die bekanntlich in der Größenordnung von einigen Zentimetern variieren können. Auch die Herstellung ist denkbar einfach, da die "Ziegelausformung" und die Herstellung des sehr einfachen hydraulischen Systems separat erfolgen können, dabei aber die Einbringung des hydraulischen Systems in den "Ziegel" ebenso einfach ist. Was dabei die unterschiedlichen Dachlattenabstände betrifft, so sind diese dadurch bedingt, daß einerseits die Fallinienlängen von Dach zu Dach unterschiedlich sind, anderseits die Fallinienlänge so durch die Dachlatten eingeteilt wird, daß diese mit einem ganzzahlig Vielfachen von Ziegeln belegt werden kann, d. h., die jeweiligen Ziegel am oberen oder unteren Ende nicht gekürzt werden müssen.

Aufgrund der einfachen Gestaltung kommen für die Ausbildung des Gehäuses bzw. des erfindungsgemäßen "Kollektorziegels" alle Werkstoffe in Frage, die über eine ausreichende Festigkeit, Witterungsbeständigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit, Ausform­ barkeit in entsprechenden Formwerkzeugen verfügen und die auch ein vergleichsweise geringes Gewicht haben.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den noch im ein­ zelnen zu erläuternden Unteransprüchen, deren Merkmale im übri­ gen bevorzugt in Gesamtkombination zur Anwendung kommen.

Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch eine Dachabdeckung mit den darin in­ tegrierten erfindungsgemäßen Sonnenkollektoren;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Dachabdeckung gemäß Fig. 1 längs Linie II-II;

Fig. 3 perspektivisch den "Ziegelkollektor" in Einzeldar­ stellung;

Fig. 4 vergrößert einen Querschnitt durch den Ziegelkollek­ tor mit gestrichelt angedeutetem Absorberblech;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den firstseitigen Teil des Ziegelkollektors;

Fig. 6 drei Schnittdarstellungen von "Ziegelkollektoran- Anordnungen bei unterschiedlichen Dachlattenabständen und

Fig. 7 perspektivisch eine in den Ziegelkollektor einsetzbare Wärmeisolation.

Der Sonnenkollektor besteht nach wie vor aus einem mit An­ schluß- und Überlappungsprofilierungen 2, 3 und transparenter Abdeckung 4 versehenen Gehäuse 1 in Dachziegelform und aus Ein­ richtungen 5 zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums und zur Wärmeaufnahme, worunter hier und wie bei Sonnenkollektoren üblich, ein Absorberblech zu verstehen ist, das in geeigneter Weise wärmeleitend mit dem hydraulischen System in Verbindung steht. Gestrichelt angedeutet ist ein solches Absorberblech 5' lediglich in Fig. 4.

Für einen solchen Sonnenkollektor ist nun, zunächst orientiert an Fig. 3, wesentlich, daß das Gehäuse 1 in Form einer Ziegel­ reihe R mit mehreren Ziegelbreiten B bemessen und über der Zie­ gelbodenfläche 6 unter Freihaltung von Überlappungsauflagerän­ dern 2 ´, 3' in Form eines mit dieser eine Einheit bildenden Kastens 7 ausgebildet ist. Im Bereich neben den Kastenschmal­ seiten 8, d. h., im Inneren des Kastens 7 sind Vor- und Rück­ laufsammelleitungsstücke 9 für mindestens eine zwischen diesen erstreckte Verbindungsleitung 10 angeordnet. Die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke 9 durchgreifen mit ihren Enden die Kastenlängsseiten 11, 11 ´, und die firstfernen Enden 9 ´ der Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke 9 sind mit Ringdichtungen 12 und deren andere Enden 9" vorteilhaft mit einer Einschuberweitung 13 versehen. Dieses Konstruktionsprinzip ließe sich natürlich auch für eine Ziegelbreite verwirklichen, wenn das betreffende Dach mit bspw. extrem breiten Ziegeln belegt wäre. Da aber der Aufwand für nur eine Ziegelbreite zu groß wäre, wird das Gehäuse bzw. der "Kollektorziegel" für mindestens zwei Ziegelbreiten bemessen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Gehäuse 1 also in seiner Länge L so bemessen, daß es sich, wie bspw. dargestellt, über ein ganzzahliges Vielfaches einer Ziegelbreite B erstreckt. Die Anschluß- und Überlappungsprofilierungen 2, 3 (siehe Fig. 3) sind dabei jeweils an den Dachziegeltyp angepaßt gestaltet, mit denen die ganze Dachfläche belegt ist bzw. belegt werden soll, was bedeutet, daß sonst in der Regel erforderliche Abdichtungen zwischen Kollektorflächen und sich anschließenden Ziegelflächen entfallen.

Die Verlegung der Folgekollektoren K1, K2, K3 erfolgt jeweils im Zuge der Dachziegelreihen, was bzgl. der hydraulischen Ver­ bindungen besonders einfach ist, weil diese einfach durch Ein­ stecken der Sammelleitungsstücke 9 in die der bereits verlegten Kollektoren hergestellt werden, wodurch auch den vorerwähnt möglichen, unterschiedlichen Dachlattenabständen Rechnung getragen werden kann, d. h., kleinere Abstände verlangen einfach ein tieferes Einstecken der Sammelleitungsstücke 9 des jeweils folgenden "Ziegelkollektors". Ebenfalls mit Rücksicht auf unterschiedliche Dachlattenabstände A (siehe Fig. 6) mit der Folge entsprechend unterschiedlicher Ziegelneigung ß, Kasten­ abstände KA und Einstecktiefen E der Sammelleitungsstücke 9 sind die Durchgriffsöffnungen 15 in den Kastenlängsseiten 11, 11' mit elastischen Durchgriffsmanschetten 14 (siehe insbesondere Fig. 5) zur Aufnahme der dadurch zu den Kastenlängsseiten 11, 11' querverschieblichen Sammellei­ tungsstücke 9 versehen. Wäre diese Querverschiebbarkeit nicht vorhanden, ergäben sich zumindest Einsteckschwierigkeiten bei unterschiedlichen Dachlattenabständen A von Dach zu Dach.

Mit Rücksicht auf einen bequemen und insofern auch sinngemäßen Einschub bei der Reihenverlegung überragt vorteilhaft das mit Ringdichtungen 12 bestückte Ende 9 ´ der Vor- und Rücklaufsam­ melleitungsstücke 9 um eine im wesentlichen der Breite B´ des Überlappungsauflagerandes 3' entsprechende Einschublänge L´ die firstferne Kastenlängsseite 11, und das andere Ende 9" schließt im wesentlichen bündig mit der anderen Kastenlängsseite 11 ´ ab, wie dies in den Fig. 4, 5 dargestellt ist. Die Bemessung der Breite B' des Überlappungsauflagerandes 3' berücksichtigt dabei ebenfalls unterschiedliche Dachlattenabstände A, A', A", die, wie erwähnt, um einige Zentimeter variieren können (siehe Fig. 6).

Eine beim Ausführungsbeispiel mäanderförmig ausgebildete Ver­ bindungsleitung 10 ist dabei zweckmäßig so an die Sammellei­ tungsstücke 9 angebunden, daß sie für diese einen Verschiebewi­ derstand bildet. Um bei einer solchen Ausbildung den hydrauli­ schen Teil auf einfache Weise in den Kasten 7 einbringen zu können, sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, bspw. die firstseitigen Durchgriffsöffnungen 15 ´ nach oben offen, so daß entsprechend gestaltete Dichtungsmanschetten 14 ´ zusammen mit den Sammelleitungsstücken 9 von oben her eingeschoben werden können. Diese Ausführungsform wird insbesondere auch mit Rücksicht auf das in Fig. 4 gestrichelt angedeutete Absorberblech 5' bevorzugt, das im Interesse guter Wärmeleitung mit der Verbindungsleitung bspw. durch Löten fest verbunden ist, insoweit aber bei dem Kastenöffnungsquerschnitt entspre­ chender Zuschnittsgröße die Einsetzbarkeit des hydraulischen Systems in den Kasten 7 behindern würde.

Die insbesondere aus Fig. 4 aber auch aus Fig. 6 ersichtliche Maßgabe, daß die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke 9 zur Ziegelbodenfläche 6 unter einem Winkel ß im Kasten 7 erstreckt sind, der dem sich aus der Überlappungsneigung des Gehäuses 1 ergebenden Winkel im wesentlichen entspricht, erfolgt ebenfalls im Interesse eines bequemen Einschubes beim Verlegen der "Kollektorziegel", insbesondere aber auch mit Rücksicht darauf, für die ineinandersteckbaren Sammelleitungsstücke 9 gerade Rohrstücke verwenden zu können. In diesem Zusammenhang ist auf Fig. 2 und 6 zu verweisen, die deutlich machen, daß sich der Leitungsstrang aus den Sammelleitungsstücken 9 parallel zum Dachsparren DS erstreckt, während die Ziegel- bzw. Gehäusebodenflächen 6 bedingt durch Dachlatten- und Über­ lappungsauflage, wie dargestellt, zum Dachsparren DS geneigt verlaufen. Ohne die Neigungsanordnung der Sammelleitungsstücke 9 im Kasten 7 wäre dem Neigungsversatz nur durch entsprechend gebogene Rohrstücke Rechnung zu tragen, was zwar grundsätzlich möglich ist aber unzweckmäßig wäre.

Da der Kastenaufbau über der Bodenfläche 6 eine gewisse Bar­ riere für den unbehinderten Regen- oder Schmelzwasserablauf darstellen würde, d. h., es ergäbe sich eine Stauhöhe in einer Größenordnung der Höhe der Profilierungen 16 der Bodenfläche 6, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß wetterseitig in der Ziegelbodenfläche 6 längs der firstseitigen Kasten­ längsseite 11 eine die Profilierungen 16 unterbrechende Was­ serablaufrinne 17 angeordnet ist. Hierzu wird insbesondere auf die Fig. 4, 5 verwiesen, d. h., aus der Wasserablaufrinne 17 quer ablaufendes Wasser gelangt durch die sich längs der Ka­ stenschmalseiten 8 erstreckenden Rinnen 17 ´ auf den jeweils darunter befindlichen Ziegel bzw. Kollektor.

Der Kasten 7 ist ferner nach oben, d. h., wetterseitig mit einer transparenten Abdeckung 4 aus geeignetem Material in herkömm­ licher Weise abgedeckt. Ferner steht nichts entgegen, im Kasten 7 unter den Sammelleitungsstücken 9 und deren Verbindungs­ leitung 10 eine Wärmeisolierung 18 einzubringen, die vorteil­ haft in Form einer in den Kasten 7 passenden Platte 18' ausgebildet ist, in der nach oben offene Nuten 19 zur Aufnahme der Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke 9 und gegf. auch der Verbindungsleitung 10 angeordnet sind. Mit einer solchen wärmeisolierenden Platte 18 ´ würde auch gleichzeitig das darin gewissermaßen eingebettete hydraulische System im Kasten 7 fixiert, das ja ein Widerlager haben muß, wenn die Sammel­ leitungsstücke 9 des nach oben anzuschließenden "Kollektor­ ziegels" eingeschoben werden. Die diesbezüglich vorerwähnte, spezielle Anbindung der Verbindungsleitung 10 an die Sammelleitungsstücke 9 oder anderer geeigneter Widerlager­ elemente wäre dabei entbehrlich, welche Widerlagermaßnahmen oder -elemente insbesondere dann zum Einsatz kämen, wenn es sich beim Material, aus dem der "Kollektorziegel" selbst gebildet ist, um solches mit ausreichend wärmedämmenden Eigenschaften handelt.

Claims (10)

1. Sonnenkollektor, bestehend aus einem mit Anschluß- und Überlappungsprofilierungen (2, 3) und transparenter Abdec­ kung (4) versehenen Gehäuse (1) in Dachziegelform und aus Einrichtungen (5) zur Durchleitung eines Wärmeträger­ mediums und zur Wärmeaufnahme, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in Form einer Ziegelreihe (R) mit mindestens doppelter Ziegelbreite (B) bemessen und über der Ziegelbodenfläche (6) des Gehäuses(1) unter Freihal­ tung von Überlappungsauflagerändern (2', 3') in Form eines mit der Ziegelbodenfläche (6) eine Einheit bildenden Kastens (7) ausgebildet ist, in dem im Bereich neben den Kastenschmalseiten (8) Vor- und Rücklaufsammelleitungs­ stücke (9) für mindestens eine zwischen diesen erstreckte Verbindungsleitung (10) angeordnet sind, wobei die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke (9) mit ihren Enden die Kastenlängsseiten (11, 11') zu diesen querverschieblich durchgreifen und deren firstferne Enden (9') mit Ringdichtungen (12) versehen sind.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kastenlängsseiten (11', 11') mit elastischen Durchgriffsmanschetten (14) bestückte Durchgriffsöffnungen (15) für die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke (9) angeordnet sind.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die firstseitigen Enden (9") der Vor- und Rücklauf­ sammelleitungsstücke (9) mit Einschuberweiterungen (13) ver­ sehen sind.

4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ringdichtungen (12) bestückten Enden (9') der Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke (9) um eine im we­ sentlichen der Breite (B´) des Überlappungsauflagerandes (3') entsprechende Einschublänge (E) die firstferne Ka­ stenlängsseite (11) überragt und das andere Ende (9") im wesentlichen bündig mit der anderen Kastenlängsseite (11') abschließt.

5. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke (9) zur Zie­ gelbodenfläche (6) unter einem Winkel ß im Kasten (7) er­ streckt sind, der dem sich aus der Überlappungsneigung des Gehäuses (1) ergebenden Winkel im wesentlichen entspricht.

6. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wetterseitig in der Ziegelbodenfläche (6) längs der firstseitigen Kastenlängsseite (11') eine Bodenflächenpro­ filierungen (16) unterbrechende Wasserablaufrinne (17) angeordnet ist.

7. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kasten (7) auf der Ziegelbodenfläche (6) eine Wärme­ isolierung (18) angeordnet ist.

8. Sonnenkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (18) aus einer Platte (18') gebildet ist, in der nach oben offene Nuten (19) zur Aufnahme der Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücke (9) und ggf. der Verbindungsleitung (10) angeordnet sind.

9. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus wärmeisolierendem Material gebildet ist.

10. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Vor- und Rücklaufsammelleitungsstücken (9) und der Verbindungsleitung (10) bestehende hydraulische System im Kasten (7) durch Widerlagerelemente gegen Verschiebung in Erstreckungsrichtung der Sammelleitungs­ stücke (9) fixiert ist.