DE2602814A1 - Solar-flachkollektor - Google Patents

Solar-flachkollektor

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DE2602814A1
DE2602814A1 DE19762602814 DE2602814A DE2602814A1 DE 2602814 A1 DE2602814 A1 DE 2602814A1 DE 19762602814 DE19762602814 DE 19762602814 DE 2602814 A DE2602814 A DE 2602814A DE 2602814 A1 DE2602814 A1 DE 2602814A1
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Rudolf Dipl Ing Brunner
Waldburg Dr Eder
Michael Dipl Ing Kraft
Fritz Dipl Ing Loewentraut
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • F24S10/503—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits formed by paired plates, only one of which is plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S80/40—Casings
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBEBG
Aktiengesellschaft 2 6 Q 2 8 1 Λ
gü/sd ^
München, den 2j5. Januar 1976
Solar-Plachkollektor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Solar-Flachkollektor zur Wärmegewinnung aus der Sonnenenergie, mit einer in einem Träger angeordneten Kollektorplatte, der eine oder mehrere strahlendurchlässige Scheiben und ein Kanalsystem für ein Wärme* übertragungsmittel zugeordnet sind.
Die Nutzung der Sonnenenergie gewinnt in den letzten Jahren immer mehr Interesse. Man ist auch bestrebt, diese Energie im Rahmen der Heiztechnik, beispielsweise zum Erwärmen von Schwimmbädern und als sekundäre Wärmenergie für Wohnhäuser zu nutzen.
Zu diesem Zweck werden sogenannte Flachkollektoren gebaut, die in geeigneter Weise zur Aufnahme der Sonnenenergie auf Hausdächer angebracht werden.
Es sind bereits Flachkollektoren bekannt, die aus einem nach oben hin offenen und mit einem wärmeisolierenden Material ausgekleideten Metallgehäuse bestehen. In diesem Gehäuse sind
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ein Kanalsystem, die Kollektorplatte sowie eine Schutzscheibe eingefaßt und durch Umbördelung der Gehäusewände befestigt. Das Kanalsystem besteht aus zwei profilierten, flächig miteinander verbundenen Metallplatten, wobei die nicht miteinander in Kontakt stehenden Profile die Kanäle bilden. Die eine dieser beiden Metallplatten dient gleichzeitig als Kollektorplatte.
Diese bekannten Kollektoren haben jedoch den Nachteil, daß sie erstens ein beachtliches Gewicht haben und zweitens mit mehreren und zum Teil recht aufwendigen Arbeitsschritten verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor der eingangs genannten Art zu entwickeln, der unter möglichst optimaler Ausnutzung der Sonnenenergie fertigunstechnisch einfach sowie geeignet ist, nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzt zu werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger aus Hartschaum gebildet ist, in dem Kanäle zur Führung des Wärmeübertragungsmittels eingeschäumt sind, und daß die Kanäle mit der Kollektorplatte abgedeckt sind.
Ein derartiger Kollektor zeichnet sich in seinem geringen Gewicht und durch einfache Herstellbarkeit aus.
Der mittels einem Arbeitsgang herstellbare Träger übernimmt auch die Wärmeisolierung und dient gleichzeitig zur Bildung
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des Kanalsystems, wobei dessen Dimensionierung im. Hinblick einer möglichst hohen Wärmeübertragung beliebig und einfach ausführbar ist.
Der erfindungsgemäße Flachkollektor ist geeignet, als Dachüberdeckung anstelle der üblichen Dachziegel verwendet zu werden. Hierbei bietet der Kollektor gleichzeitig eine ausgezeichnete Wärmeisolierung. Pur die schnelle und sichere Montage sieht die Erfindung Träger mit eingeschäumten Haltenasen und Überlappungen vor, die durch Ineinandergreifen und durch Einhaken in Dachleisten einen sicheren Halt gewährleisten.
Die Zu- und Abführung des Wärmeübertragungsmittels geschieht erfindungsgemäß über diametral angeordnete Durchführungen, die entweder seitlich für eine Zusammenschaltung mehrere Kollektoren oder in der Bodenfläche eingebracht sein können.
Für das Kanalsystem sieht die Erfindung einen Vorlaufkanal vor, von dem aus mehrere parallel zueinander verlaufende flache Kanäle senkrecht abzweigen, die in einen Rücklaufsammelkanal, der mit der Durchführung für die Abfuhr des Wärmemittels verbunden ist, münden.
Hiermit kann eine gleichmäßige Strömung in allen Kanälen erreicht werden, so daß die Optimierung des Wirkungsgrades durch geeignete Wahl der Strömungsgeschwindigkeit optimal ausgenutzt werden kann.
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Ein Anstrich der Kanäle mit einem geeigneten Lack verhindert das Durchdringen des Wärmeübertragungsmittels in den Träger.
Die Kollektorplatte kann vorteilhaft eine obenseitig geschwärzte Aluminiumplatte sein, deren Dicke erfindungsgemäß zwischen 0,4 und 0,8 Millimeter beträgt, wordurch einerseits eine gute Absorption und Weiterleitung der Sonnenenergie an das Wärmeübertragungsmittel, das unmittelbar mit der Platte in Kontakt steht, gewährleistet ist, und andererseits eine den Durchfluß behindernde Durchwölbung ausgeschlossen wird. Zusätzlich kann auf die Plattenoberfläche eine Schicht aufgebracht werden, die die Absorption noch begünstigt.
Zum Schutz der Kollektorplatte sowie zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch Rückstrahlung und Konvektion kann eine normale Glasseheibe vorgesehen sein, die auf einem in den Träger miteingeschäumten Absatz aufgelegt und mit Siliconkautchuk vergossen wird.
Die Sonnenenergiegewinnung kann weiterhin dadurch begünstigt werden, daß erfindungsgemäß eine beschichtete Scheibe verwendet wird, die auf der dem Kollektor zugekehrten Seite einen hohen Rückstrahlungsfaktor aufweist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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Es zeigen:
Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel,
Pig. 2 einen Querschnitt aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine Anordnung von Flachkollektoren auf einem Gebäudedach.
Gemäß Fig. 1 hat der Flachkollektor 10 einen rechteckigen Träger 11, der aus einer Hartschaummasse hergestellt ist. In einer wannenartigen Aussparung 13 des Trägers 11 sind längsgerichtete, parallel miteinander verlaufende Kanäle eingeschäumt. Dieses Kanalsystem mündet beiderseitig in je einen tieferen, senkrecht dazu verlaufenden Vorlaufkanal 1β bzw. Rücklaufsammelkanal YJ. Die Kanäle 15 sind zur Bildung geschlossener Strömungsrohre mit einer auf den Stegen 20 aufgeklebten Kollektorplatte 21 abgedeckt. Die Kollektorplatte 21 besteht aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit und ist obenseitig geschwärzt. Ein entlang des Innenrandes verlaufender, eingeschäumter Absatz 22 dient als Auflage für eine strahlendurchlässige Abdeckscheibe Ferner sind Zu- und Abfuhrdurchführungen 25 bzw. 26 vorgesehen, die diametral durch die Seitenwände oder den Boden des Trägers 11 durchgeführt in die Kanäle 16 bzw. IJ einmünden.
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Der Plachkollektor wird den Sonnenstrahlen ausgesetzt, die durch die Abdeckscheibe 23 durchdringen und zur Kollektorplatte 21 gelangen und zum größten Teil absorbiert werden. Die an der Kollektorplatte reflektierten Strahlen können abermals auf die Kollektorplatte gerichtet werden, wenn die Abdeckseheibe mit einer nach unten hin stark reflektierenden Schicht versehen ist. Die auf diese Weise über die Kollektorplatte gewonnene Wärme wird an das durch das Kanalsystem 15 fließende Wärmeübertragungsmittel übertragen. Es läßt sich bei diesem System im Sinne einer Optimierung des Wirkungsgrades ohne Aufwand die bestmöglichste Auslegung des Kanalsystems verwirklichen. So können beispielsweise breite und sehr flache Kanäle 15* die eine große Kontaktfläche mit der Kollektorplatte 21 des Strömungsmittels gewährleisten, ohne weiteres in den Träger eingeschäumt werden.
In Fig. 3 ist ein mit Flachkollektoren ausgerüstetes Gebäudedach gezeigt. Die einzelnen Kollektoren werden aneinandergereiht auf Dachleisten eingehakt. Zu diesem Zweck können die Kollektoren 10 mit Haltenasen und Überlappungen 28 bis 50 (Fig. 1 u. 2) versehen werden, die ebenfalls direkt eingeschäumt sind. Die Montage besteht somit aus Einhaken und Einrasten der Träger 11. Zur Verbindung der Kanalsysteme sind Anschlußstützen 32 vorgesehen. Die Verbindung in Parallel- oder Reihenschaltung richtet sich nach der geforderten stündlichen Temperaturerhöhung
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der mit dem Kanalsystem angeschlossenen Verbraucheranlage. Die Reihenschaltung erhöht die Temperaturspreizung während die Parallelschaltung eine höhere Betriebssicherheit der Anlage gewährleistet.
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Claims (7)

  1. MASCHINENFABRIK AUCSBUKG-NÜRNBERG
    Aktiengesellschaft ^60281 A
    München, den 23. Januar 1976
    Patentansprüche
    /l.jSolar-Flaehkollektor zur Wärniegewinnung aus der Sonnenenergie, mit einer in einem Träger angeordneten Kollektorplatte, der eine oder mehrere strahlendurchlässige Scheiben und ein Kanalsystem für ein Wärmeübertragungsmittel zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (11) aus Hartschaum gebildet ist, in dem Kanäle (15* 16, 17) zur Führung des Wärmeübertragungsmittels eingeschäumt sind, und daß die Kanäle mit der Kollektor«, platte (21) abgedeckt sind.
  2. 2. Flachkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (11) Haltenasen (28)bzw Nuten (20) und Überlappungen (29) eingeschäumt sind.
  3. 3. Flachkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrüche (25, 26) für die Zu- und Abfuhr des Wärmeübertragungsmittels vorgesehen sind, die diametral entgegengesetzt angeordnet sind.
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    ORIGINAL INSPECTED
  4. 4. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein seitlicher, mit der Zufuhrdurchführung verbundener Vorlaufkanal vorgesehen ist, von dem aus flache, parallel miteinander verlaufende Kanäle (I5) senkrecht abgehen, die in einen Rücklaufsammelkanal (17)* der mit der Durchführung für die Abfuhr des Wärmemittels verbunden ist, münden.
  5. 5· Flaehkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit einem Lack überstrichen sind.
  6. 6. Flaehkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplatte (21) eine obenseitig geschwärzte Aluminiumplatte ist.
    7· Flaehkollektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die.Dicke der Kollektorplatte (21) 0,4 bis 0,8 Millimeter beträgt*
    8. Flaehkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlendurchlässige Scheibe (23) auf einem entlang der Innenseite des Trägers (11) eingeschäumten Absatz aufliegt.
    9. Flaehkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die strahlendurchlässige Scheibe (23) eine Glasscheibe ist.
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    ~3~ 26028U
    10. Flachkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfache Verglasung vorgesehen ist.
    11. Flachkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine beschichtete Scheibe vorgesehen ist,die auf der der Kollektorplatte zugekehrten Seite einen hohen Heflektionsfaktor hat.
    12. Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die witterungsausgesetzten Teile des Trägers (11) kunststoffbeschichtet sind.
    15· Flachkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch" gekennzeichnet, daß seitlich des Kollektorträgers Kanäle zur Abführung von Regenwasser eingeschäumt sind.
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    23.I.1976
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