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Antrag auf Zusatzpatenterteilung zum Patntantrag P 25 09 422.8
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v. 5. März 1975 mit der Bezeichnung "Autonome Sonnenenergieheizung
im Baukastensystem mit Speicherpool, Großflächen-Raumheizung und Montagewerkzeug"
Der Antrag auf Zusatzpatenterteilung betrifft eine weitere Ausgestaltung, sowie
Verbesserung und Vereinfachung der Erfindung unter Berücksichtigung besonderer örtlicher
oder systembedingter Gegenheiten. Er bezieht sich auf alle drei Hauptfunktionselemente
der Erfindung.
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I. Das Sonnenenergiedech Be:n Hauptantrag der Erfindung lag u.a. die
Aufgabe zugrunde, die Montage einer stabilen, wasserdichten und dauerhaften Dachhaut
nit einem baukastenartig ausgestalteten System zur Nutzung der Sonnenstrahlung-fur
Heizzwecke zu verbinden. Da jedoch die Möglichkeit besteht, die Glasabdeckung der
Kollektoranlage so auszubilden, daß ein Wassereinbruchpraktisch ausgeschlossen werden
kann (z.B. durch Verwendung einer doppelten Glasabdeckung, mit der oberen Abdeckung
aus unverbrechlichem organischen Glas) kann in diesen Fall, unter Einsparung von
Materialkosten, das tarmekollektorprofil vereinfacht werden, indem auf die seitlochen,
senkrecht nach eben gerichteten Stege des Profils verzichtet wird. Die Ausbildung
des Profils in "Hoch-", "Mittel-" oder "Tiefdecker"-Bauweise mit einer oder mehreren
Rohrausbildungen bleibt davon unberührt. Lediglich die im Rahmen der Gesamtkonzeption
dieses Systems unbedingt erforderliche Verbindung der einzelnen Profile miteinander
wird in einer Weise vereinfacht, die fur die Ableitung des evtl. anfallenden Kondenwassers
ausreicht. Zwei Ausführungsbeispiele einer solchen Verbindung zeigen die Profilquerschnitte
der Figuren 1 und 2.
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Bei dieser vereinfachten Ausführung der Wärmekollektorprofile sind
jedoch Steg-Verbindungsprofile erforderlich, die in gewissen Abständen (je nach
der gewünschten Breite der Glasscheiben) verlegt und mit den Wärmekollektorprofilen
in der systemüblichen~ eine zu ei geschlossenen Dachhaut verbunden
werden.
Die Steg-Verbindungsprofile sind so ausgebildet,daß Glasträgerprofile aus einem
Elastomer oder anderen Werkstoffen aufgeklemmt, bzw. seitlich eingeschoben werden
können (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 3, Profilquerschnitt).
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Im Hauptantrag der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß die Wärmekollektorprofile
aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff hergestellt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt,
d auch Ausführungen sinnvoll sein können, die an sich schlecht leitende K1znststoffe,
Asbestzement oder Glasfaserbeton verwenden. In diesem Fall werden die ärmekollektorprofile,
unter Beibehaltung ihrer erfindungsgemäßen Ausbildung, mit einer gut wärmeleitenden
Beschichtung versehen oder mit einer Metallfolie verbunden.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die Wärmekollektorprofile auf ihrer
nzen Bereite als flache Hohlkörper aus Asbestzement, Glasfaserbeton oder Kunststoff
auszubilden, in denen der Wärmeträger zirkuliert (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 4,
Profilquerschnitt). Bei Verwendung von lichtdurchlässigem kunststoff kann eine schwarze
Flb.ssigkeit als Wärmeträger verwendet werden. Um eine größere statische Festigkeit
zu erreichen und die Wirnekollektorprofile moglichst breit ausbilden zu können,
is-t es zweckmäßig, eine oder mehrere Stegverbindungen (1) zwischen der Ober- und
Unterseite der Profile vorzusehen. Eine statisch und strömungstechnisch günstige
Ausführung ergibt sich, wenn die rohrförmige Ausbildung in der Mitte des Wärmekollektorprofils
durch eine senkrechte Stegverbindung in zwei Hälften unterteilt wird (s. Ausführungsbeispiel,
Fig.5.
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Profilquerschnitt). Die Stegverbindungen werden gegebenenfalls an
den Enden der Wärmekollektorprofile weggeschnitten und die flachen Hohlräume zu
beiden Seiten der Rohrausbildung(en) des Wärmekollektorprofils alsdann verschlossen
(verklebt, verschweißt), wobei passende Formstücke aus denselben Werkstoff für den
Verschluß der flachen Hohlräume verwendet werden können. Sofern die Wärmekollektorprofile
aus diesen werkstoffen an ihren "Flügel"-Enden selbst keine Stegverbindung besitzen,
sind wiederum besondere Steg-Verbindungsprofile (Fig. 3) erforderlich. Wärmekollektorprofile
aus Asbestzement oder Glasfaserbeton besitzen an ihren Enden Verschraubungseinsätze.
ie können daher auch ohne durchgehende Rohrausbildung(en) ausgeführt werden.
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Ergänzend zu den in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungen
des Glasträ.gerprofils ist ein Glasträger-Verbundprofil (s. Ausführungsbeispiel,
Fig. 6, Profilverbundquerschnitt) vorgesehen,
des sowohl eine eine,
als auch eine - eventuell spätere -doppelte Glasebdeckung ermöglicht, ohne daß hierfür
eine konstruktive Veränderung am Aufbau der einfachen Glasabdeckung erforderlich
ware. Dieses Glasträger-Verbundprofil besteht aus einem suf die Profilsprosse (2)
der Wärmekollektorprofile oder des Steg-Verbindungsprofils aufklemmbaren oder seitlich
einschiebbaren Grundprofil (3) rnit einer Mut an jeder Seite fr die Befestigung
der unteren Glasabdeckung. Der obere Abdeckstreifen (4) ist jedoch stärker als an
sich erforderlich und in der Weise ausgebildet, daß er als Auflage für eine weitere
Glasabdeckung dienen kant. Fr besitzt hierfür eine von der Mitte seiner Oberseite
ausgehende und sich nach unten hin erweiternde Profilaussparung, in die eine entsprechende
Fußprofilausbildung des oberen Verdeckprofils (5) aufgeklemmt oder seitlich eingeschoben
werden Mann. Bei Verwendung für Einf?chverglasung ;ird diese Profilaussparung mit
einem Füllerprofil ausgefüllt.
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Das Glasträger-Verbundprofil kann auch in leicht abgeänderter Form
dergestalt ausgebildet werden, daß das Grundtrofil (3) lediglich die Auflage für
die untere Glasabdeckung bildet und diese durch Einsetzen oder seitliches Einschieben
eines L1ittelprofils (6) befestigt wird. Das Mittelprofil besitzt zu diesen Zweck
an seiner Unterseite z.B. eine Fußprofilausbildung, und an seiner Oberseite eine
Profilaussparung, die eie Verklammerung mit den. Grundprofil (3) und dem Verdeckprofil
(5) gestatten, und zwar wiederum durch Aufklemmen oder seitliches Einschieben (s.
Ausführungsbeispiel, Fig. 7 Profilverbundquerschnitt). Selbstverständlich ist die
Anordnung der Fußprofilausbildung und der Profilaussparung bei entsprechender Abänderung
des Grund- und Verdeckprofils austauschbar.
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Ebenso kann das Mittelprofil beidseitig (oben und unten) Fußprofilausbildungen
oder Profilaussparungen aufweisen.
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Für die Randverklammerung dünner Scheiben oder stärkerer Polien aus
Kunststoff mit einer Randprofilausbildung (Steg, Rippe, usw.) kann das Glasträger-Verbundprofil
mit Klammerrippen (7) ausgestattet sein (s. Ausführungsbeispiel, Pig. 8, Profilverbundquerschnitt).
Dadurch wird verhindert, daß biegsame Scheiben durch Windsog aus den Glasträgerprofilen
herausgerissen werden können.
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Die Wahl des Werkstoffs erfolgt in Abhängigkeit davon, ob ein bestimmtes
Teilprofil des Glasträger-Verbundprofils bei der Montage aufgeklemmt oder seitlich
eingeschoben werden soll. Es sind daher auch Ausführungen des Glastrger-Verbundprofils
möglich, die teils
aus einem hochpolymeren Werkstoff, teils aus
einem herten anorganischen Werkstoff, bestehen.
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Für die Dachmontage großflächiger Scheiben unter erschwerten Bedingungen
(z.B. Steildächer) kann ein Glasträger-Lateralverbundprofil eingesetzt werden, dargestelt,
daß einzelne breite Wärmekollektorprofile mit mehreren RohrSusbildungen, also insbesondere
solche, die im Roll-Sond Verfahren hergestellt werden können, oder aus mehreren
Wärmekollektorprofilen zusammengesetzte Segmente, bereits auf Montageböcken an der
Baustelle weitgehend mit der Glasabdeckung montiert und auf dem Dach auf einfachste
weise zusammengesetzt werden können. Die hierfür benötigten Glasträgerprofile für
den äußeren seitlichen Abschluß der vormontierten Segmente oder breiten Wärmekollektorprofile
besitzen nur auf ihrer Innenseite Nuten für die Aufnahme der Glasscheiben, auf ihrer
Außenseite jedoch eine ebene oder derart profilierte Flache, daß sie mit einem ähnlich
aus gebildeten Komplementär-Glasträgerprofil zu einem kompakten Glasträger-Lateralverbundprofi1
zusammengefügt werden können.
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Auf ihrer Oberseite besitzen die beiden Teilprofile eine hervorragende
Profilausbildung, über die ein zemeinsanes Haubenprofil geklemmt oder geschoben
werden kann, wodurch der laterale Profilverbund zusammengehalten und vor Eindringen
von Nässe geschützt wird (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 9, Profilverbund querschnitt).
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Um auch bei diesem Montageverfahren nicht auf eine geschlossene Dachhaut
und die damit verbundenen Vorteile zu verzichten, wird bei den Wärmekollektorprofilen
nit seitlicher Stegausbildung ein schmales Überbrückungsprofil (8) in die Dachhaut
integriert, das beidseitig die gleiche Profilausbildung hat, wie das Wärmekollektorprofil,
aber schmaler ist und keine Rohrausbildung besitzt. Bei den vereinfachten Wärmekollektorprofilen
ohne eigene seitliche Stege, ist dieses Überbrückungsprofil nicht erforderlich.
Hier werden die beiden Steg-Verbindungsprofile, die den seitlichen Abschluß von
zwei zusammenzufügenden Segmenten oder breiten Wärnekollektorprofilen bilden, ineinandergeschoben.
Die Segmente, bzw. breiten Wärmekollektorprofile, können auch mit den dazugehörigen
Teilstücken der Verteilerrechteckrohre vormontiert werden.
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Für die Glasabdeckung können normales oder selektiv beschichtetes
(Infrarot-reflektierendes),
organisches oder anorganisches Glas, Kunststoff-Folien, Isolierglas, usw. Verwendung
finden.
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Um die Verwendung großflächiger Folien oder Scheiben geringer Starke
aus lichtdurchlässigem Kunststoff zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
solche Scheiben oder Folien mit Abstandhalterstegen auszubilden (z.B. in einen Extrusionsverf.hren),
die den Scheiben eine größere statische Festigkeit verleihen und ein Aufliegen auf
der unteren Glasabdeckung oder der Dachhaut verhindern (s. Ausführungsbeispiel,
Fig. 10, Profllquerschnitt). Zum Schutz gegen eventuelle Geräuschbildung bei böigem
Wind können die Ab standhalterstege in bestimmten Abst.nden mit kleinen, auf die
Stege aufklemmbarer Gummipuffern versehen werden. Die Verlegung dieser Stegscheiben
erfolgt vorzugsweise so, daß die Stege quer zur Dachneigung ausgerichtet sind.
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Dort, wo es auf eine besonders gute Wärmedämmung der Kollektorfläche
nach außen ankommt (z.B. bei tiochtemperatur-Kollektoren für sonderzweeke), sind
evakuierte Tsolierglasscheiben vorgesehen.
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Diese weisen langgestreckte, von einem zum anderen Ende der Scheibe
reichende und in ihrem Querschnitt ellipsenförmige Hohlräume (9) auf. Die Wandstärke
des Glases wird zu den Verbindungsstegen zwischen zwei Hohlräumen hin stärker, da
hier bei Evakuierung die größte Belastung auftritt. An mindestens zwei gegenüberliegenden
Seiten sind die Scheiben mit einem glatten oder gerillten Glassteg ausgebildet,
der die Halterung in den Nuten der Glasträgerprofile ermöglicht. An den beiden anderen
Seiten besitzen die Scheiben entweder auch einen Glas steg oder eine überlappende
Profilausbildung, die in Verbindung mit einem Dichtungsstreifen oder einer dauerelastischen
Verkittung eine wasserdichte Verlegung ermöglicht (s. Ausführungsbeispiel mit überlappender
Profilausbildung, Fig. 11, Querschnitt).
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Eine verbesserte Wärmedämmung kann auch dadurch erzielt werden, daß
die Luftschicht zwischen Kollektoroberfläche und Glasabdeckung durch bestimmte Gase
ersetzt wird, die entweder von vornherein unter Druck gesetzt werden, oder diesen
Zustand durch Wärmeausdehnung erreichen. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine
Glasabdeckung mit konkaven Scheiben vorgesehen, die dank ihrer Formgebung dem Gasdruck
erheblichen Widerstand entgegensetzen können. Die Scheiben besitzen seitlich eine
rillenförmige Ausbildung, die den seitlichen luftdichten Verschluß durch die
Glasträgerprofile
verbessert. Die Nutausbildung der Glasträgerprofile und die Höhe der Steg-Verbindungsprofile
muß der konkaven Form der Scheiben angepaßt sein. Bei dieser Form der Glasabdeckung
muß der Verbund der einzelnen Wärmekollektorprofile luotdicht gemacht werden (z.B.
durch Verkitten, besondere Dichtungsstreifen usw.). Deshalb ist die Verwendung breiter
Wärmekollektorprofile mit mehreren Rohrausbildungen hier besonders zweckmäßig.
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Die in der Hauptanmeldung vorgesehene Verschraubung der Wärmekollektorprofile
mit den Verteilerrechteckrohren (Register) ist bei Montage auf der Baustelle etwas
Droblematisch. Die Zusatzanmeldung sieht deshalb insbesondere für diese rorm der
Montage ein aus zwei Einzelprofilen zusammensetzbares Verteilerrechteckrohr vor,
dessen Verschraubung mit den Kollektorprofilen keinerlei Schwierigkeiten bereitet
(s. Ausführungsbeispiel, Fig. 12, Profil verbundquerschnitt). Das untere Sockelprofil
dieses Verteilerrechteckrohrs, das in seiner Grundform einem U-Profil ähnelt, besteht
aus M Metall oder Kunststoff. Es weist an einem oder beiden cchenkelenden einen
Profilquerschnitt auf, der einem gleichschenkligen Dreieck (11) oder Viereck hnelt,
oder auch eine Pilz- oder Zwiebelform haben kann.
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Auf des solchermaßen ausgebildete Sockelprofil (10) wird ein flaches
Verschlußprofil (12) aus einem Elastomer aufgeklemmt, das ein- oder beidseitig ein
vorgespanntes Backenpaar besitzt.
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Die Backen umspannen die Profilausbildung(en) an dem oder den Schenkelende(n)
des Sockelprofils und stellen so einen wasserdichten Verschluß her.
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Falls drs Verschlußprofil nur einseitig eine Backenpaarausbildung
besitzt, und die entsprechende Profilausbildung am Sockelprofil ebenfalls nur einseitig
vorhanden ist (Fig. 12), so geht von der backenlosen Seite des Versclußprofils (12)
ein Steg (13) aus, der auf der Verschraubungsseite (im Bild durch Pfeil gekennzeichnet)
des Sockelprofils aufliegt. Der wasserdichte Verschluß wird hier durch Anpressen
(in Pfeilrichtung) der Wärmekollektorprofile an die Stegausbildung des Verschlußprofils
mittels der Schraubverbindungen hergestellt. Aus montagetechnischen Gründen ist
es vorteilhaft, den seitlichen Steg (13) des Verschlußprofils (12) an seinem unteren
Ende abzuwinkeln, dergestalt, daß das abgewinkelte Ende C14Y auf einem darunterliegenden
Steg (15) des
des Sockelprofils (10) aufliegt. Die zu verschraubenden
Wärmekollektorprofile brauchen in diesem Fall nur auf den Steg (14) aufgelegt zu
werden, um in die richtige horizontale Verschraubungsposition mit den Bohr- oder
Stanzlöchern im Sockelprofil (10) und im seitlichem Steg (13) des Verschlußprofils
(12) gebracht zu werden. Gleichzeitig kann diese Stegverbindung (14/15) eine zusätzliche
Abdichtungsfunktion übernehmen, zu welchem Zweck sowohl die Oberseite des abgewinkelten
Stegendes (14) des Verschlußprofils, als auch die Oberseite des vom Sockelprofil
ausgehenden waagerechten Stegs (15), eine rillenförmige Oberflache heben.
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Eine Abwandlung dieses zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs kann
dadurch gebildet werden, daß der Verschlußprofil zusätzlich zu den Stegausbildungen
(13 + 14) eine zweite Backenpaarausbildung auf der Verschraubungsseite (mit den
Wärmekollektorprofilen) besitzt, und das Sockelprofil dementsprechend auch eine
zweite, eng in die Backenpaarausbildung pessende Profilausbildung besitzt.
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Das Sockelprofil des zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs besitzt
einen Befestigungssteg (20), der eine Verschraubung dieses Profils mit dem Dachunterbau
ermöglicht. Die Wärmedehnung ist hierbei, wo erforderlich, durch Verschraubungsschlitze
(anstelle von Schraubenlöchern) im Befestigungssteg zu berücksichtigen. Vom Ende
dieses Stegs und um 90° abgewinkelt, kann ein weiterer vertikaler Steg ausgehen
- also zusammen gesehen eine Winkelprofilausbildung (21) -, die zwecks Befestigung
der Glasabdeckung mittels Glasträgerprofil als Profilsprosse ausgebildet ist, oder
die Bildung einer Profilsprosse durch Anfügung eines weiteren Profils, z.B. eines
Rücklaufprofils (s. Abschnitt III über die Großflächen-Raumheizung), ermöglicht.
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Das Verschlußprofil kann auf seiner Oberseite auch als querseitiges
Glastrgerprofil (1), bzw. Teil desselben, ousgebildet sein (s. Ausführungsbeispiele,
Fig. 13,14 und 18, Profilverbundquerschnitte).
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Ein besonders sicherer Verschluß des zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs
kann durch eine Ausführung erzielt werden,
bei der eine ineinandergreifende
Profilausbildung des Sockel-und Verschlußprofils an die Stelle der seitlichen Stegverbindung
tritt die als Auflage für die ärT1ekollektorprofiie dient (s. Ausführungsbeispiel,
Fig. 13, Profilverbundquerschnitt).
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Auf der anderen Seite des Verteilerrechteckrohrs wird der wasserdichte
Verschluß durch eine Profilausbildung es Sockelprofils verstärkt, die es ermöglicht,
die ineinandergreifende Profilausbildung nach Verschluß des Verteilerrechteckrohrs
in einen Profilrahmen einzuklemmen oder einzukeilen. Zu diesem Zweck besitzt das
Sockelprofil in einem gewissen Abstand zur Außenseite der nein.ndergreifenden Profilausbildung
einen senkrecht oder schrei nach oben gerichteten Steg, dergestalt, daß in den dadurch
gebildeten Schlitz eine Klemmleiste (17) eingetrieben werden kann. Auf der Innenseite
erfolgt die Yersteifung der ineinandergreifenden Profilausbildung durch ein Innenversteifungsprofil
(16), z.B. ein Winkelprofil, des nach Verschluß des Verteilerrechteckrohrs von der
Seite her eingeschoben wird und fest auf der irjnenseitigen Backeneqsbildung des
Verschlußprofils aufliegt. Anstelle einer Profilstange können auch einzelne Profilstücke
bei der Montage fortlaufend eingeschoben werden.
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Bei dieser Ausführung des Verteilerrechteckrohrs ist es vorteilhaft,
des Glesträger(teil)profil (13) in des Verschlußprofil zu integrieren (s. Fig. 13).
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Ein material- und arbeitsmäßig noch einfacherer, aber trotzdem sehr
sicherer Verschluß des zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs kann durch die Verwendung
eines Vakuumprofils erzielt werden. Diese an sich sehr vorteilhafte Problemlösung
wird allerdIngs nur dann rationell zum Einsatz kommen können, wenn die Montage ausschließlich
durch spezialisierte Firmen erfolgen soll, die über Vakuumpumpen verfügen und damit
umgehen können.
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Bei diese Ausführung des zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs
(s. Ausführungsbeispiel, Fi. 14, Profilverbundquerschnitt) wird der wasserdichte
Verschluß durch eine evakuierbare Hohlprofilausbildung am Verschlußprofil und eine
den Konturen dieser Hohlprofilausbildung sehr eng angepaßte Mantelprofilausbildung
am Sockelprofil hergestellt. Die Absichtung kann durch eine rillenföimige Ausbildung
der Oberfläche der Hohlprofilausbildung oder, besser, der InnenPlache der Mantelprofilausbildung
verbessert
werden. Nach Evakuierung der Hohlprofilausbildung kann diese leicht in die Mantelprofilausbildung
eingedrückt werden. Bei Druckausgleich versucht die Hohlprofilausbildung in ihre
ursprüngliche Form zurückzukehren und stößt dabei auf die Wandung der Mantelprofilausbildung.
Anschließend kann die Abdichtung noch dadurch verstärkt werden, daß in der Hohlprofilausbildung
ein Überdruck hergestellt wird, wozu natürlich ein Ventil an einem Ende des Verteilerrechteckrohrs
erforderlich ist. Das Verteilerrechteckrohr kenn einseitig oder beidseitig mit einer
derartigen "Vakuumdichtung" ausgestattet sein.
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Auch bei dieser Ausführung is t es vorteilhaft, das Glasträger-(teil)profil
in einem Strangpreßverfahren mit dem VerschluBprofil zu integrieren.
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Für Hochtemperaturkollektoren, die über eine besonders gute Wärmedämmung
(Vakuumscheiben, usw.) verfügen müssen und einen Wärmeträger mit einem höheren Siedepunkt
als Wasser verwenden, sind zusammensetzbare Verteilerrechteckrohre der beschriebenen
Art insofern ungünstig, als es für den dann abzudeckenden Temperaturbereich bis
ca. 2000 G keine vjirtschaftlich in größerem Umfang einsetzbare Elastomere gbt,
Für Hochtemperaturkollektoranlagen ist deshalb eine Ausführung des zusammensetzbaren
Verteilerrechteckrohrs vorgesehen, bei der sowohl das Sockel-. als ac das Verschlußprofil,aus
Metall sind. Der Verschluß erfolgt hier durch längsseitige (und an den Profilenden
auc querseitige) Flanschenausbildungen des Sockelprofil s und des Verschlußprofils.
Durch eine geeignete Formgebung des Sockelprofils wird die Flanschausbildung auf
der Verschraubungsseite (mit den Wärmekollektorprofilen) jedoch etwas zurückversetzt
(s. Ausführungsbeispiel, Fig. 15, Profilverbundquerschnitt). Dadurch wird vermieden,
daß der überstehende Flansch des Sockelprofils die Montage der Wärmekollektorprofile
behindert Die Druckverspannung des Verschlußprofils mit de Scckelprofil erfolgt,
unter Verwendung hochtemperaturbeständiger Dichtungsstreifen, mittels in geeigneter
Weise geformter Stahl spangen (19), die über die Flanschverbindungen geklemmt werden,
oder mittels Klammern mit seitlichen Backenausbildungen, welche unter die Flansche
des Sockelprofils geklemmt werden und alsdann mit Schrauben angezogen werden, die
in vertikalen Gewindebohrungen im oberen Bügel der Klammern angeordnet sind.Es können
auch Stahlfedern zwischen der Oberseite der Verschlußprofils und
der
Unterseite der Klammer eingesetzt werden.
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Eine direkte Verschraubung der Flansche ist auch möglich, aber weniger
günstig, weil hierfür mehr Schraubverbindungen erforderlich sind, bei später eventuell
notwendizen Reparaturen eine Lösung einzelner Schreiben u.U. infolge Korrosion nicht
mehr möglich ist, und schließlich auch deshalb, weil bei langen Profilstangen durch
Temperaturschwankungen die Übereinstimmung der Schraublöcher mit den Gewindebohrungen
oder Schraublöchern der (Sockelprofil-) Flansche u.U. nicht mehr gewährleistet ist.
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Klammern mit festgefressenen Schraubern können dagegen leicht und
ohne Beschädigung des Verteilerrechteckrohrs entfernt werden.
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Auch diese Ausführung des Verteilerrechteckrohrs kann auf der Verschraubungsseite
ein Dichtungsprofil mit Auflagefläche für die Wärmekollektorprofile besitzen. Die
zweckmäßigste Anbringung des Glasträgerprofils erfolgt auf einer eigenen seitlichen
Profilsprosse (s. Fig. 15).
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Der seitliche (End-)Verschluß des zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohrs
erfolgt durch Verschweißung oder mittels einer festkle:nmbaren oder festschraubbaren
Dichtungskappe.
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Bei dem zusammensetzbaren Verteilerrechteckrohr ergibt sich bei großen
Dächern ein Problem dadurch, daß die absolute Wärmedehnung der Kollektoranlage mit
der Dachgröße stetig zunimmt.
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Insbesondere die dadurch bedingten seitlichen Verschiebungen können
auch auf glatter Unterfläche schließlich nur noch schwerlich von den Wärmekollktorprofilen
mit vollzogen werden. Für größere Dächer (bzw. Passadenflächen) ist deshalb erfindungsgemäß
ein einteiliges aufklappbares Verteilerrechteckrohr aus einem Elastomer vorgesehen,
das in der Lage ist, Jede praktisch vorkommenden Dehnungsspannungen auszuglei.chen.
Dieses besteht aus einem durch ineinandergreifende Profilausbildungen verschließbaren
Rechteckrohrprofil (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 16, Profilverbundquerschnitt).
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Das Profil kann natürlich nicht, wie in Fig. 16 anschauungshalber
dargestellt, in geschlossenem Zustand extrudiert werden, sondern nur in einem ausreichend
weit geöffnetem Zustand. Es kann, ebenso wie das zusammensetzbare Verteilerrechteckrohr,
in verschiedenen Ausführungen, z.B. mit einem Auflagesteg für
die
Wärmekollektorprofile, einem integrierten Glasträger(teil)-profil usw., hergestellt
werden. Darüber hinaus kann es jedoch mit einem Innen-Versteifungsprofil (22), z.B.
aus Aluminium, sowie einem Außen-Versteifungsprofil (23) ausgestattet werden.
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Das Außen-Verteifungsprofil, d@@ @@@ als Profilplatte aus Hartschaum
ausgebildet sein kann, h t leicht einwärts gerichtete Schenkel, die des Verteilerrechteckrohr
ohne Verwendung von Schrauben auf dem D@chunterbau festklemmen. In Verlängerung
des äußeren Schenkels bildet d@@ Außen-Versteifungsprofil heben den ineinandergreifenden
Profilausbildungen des Verteilerrechteckrohrs einen Schlitz (24), in den eine Kelmmleiste
(nicht bildlich dargestellt) eingedrückt wird, wodurch der wasserdichte Verschluß
noch sicherer wird, und die Glasträgerprofilausbildung auf der Oberseite des Verteilerrechtechn@rs
seitlich abgestützt werden kann. Da die beiden Versteifungsprofile keine Dichtungsfunktion
haben, können sie in kürzeren Stücken, mit Dehnungsabständen, eingesetzt, bzw. montiert
werden. Dadurch wird vermieden, daß durch die Versteifungsprofile wiederum ein Längendehnungsproblem
entsteht.
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Das aufklappbare Verteilerrechteckrohr ist nicht notwendiger weise
auf die Rechteckform beschränkt, sondern kann in ähnlicher weise z.B. auch als Rundrohr
ausgeführt werden (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 17, Profilverbundquerschnitt). In
diesen Fall erfolgt die Befestigung auf dem Unterbau durch eine trapezförmige oder
ähnliche geeignete Ausbildung der äußeren Bodenplatte, die es ermöglicht, da F Verteilerrundrohr
auf den äußeren Versteifungsprofil entweder direkt, oder durch seitliches Einschieben,
festzuklemmen. Die Form des inneren, sowie des äußeren Versteifungsprofils ist im
übrigen der Form des Verteilerrundrohrs angepaßt. Das innere Versteifungsprofil
wird in kurzen Stücken eingesetzt, und zwer zwischen den Schreubverbindungen mit
den Wärmekollektorprofilen. Die Verschraubung erfolgt somit in der Regel direkt
mit dem (flexiblen) Verteilerrundrohr unter Verwendung von Beilegscheiben. Soll
die Verschraubung mit dem inneren Versteifungsprofil erfolgen, so muß dieses an
seiner Innenseite, im Bereich der Verschraubungsstelle,eine ebene Fläche aufweisen,
oder eine solche durch entsprechend geformte Beilegplättchen geschaffen werden.
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Der Vorteil des aufklappbaren Verteilerrwndrohrs gegenüber
dem
aufklappbaren Verteilerrechteckrohr liegt weniger in einer gewissen Materialersparnis,
als darin, daß diese Ausführung ein einfaches Zusammensetzen verschiedener Teilstücke
des Verteilerrohrs ermöglicht. Dazu ist es lediglich erforderlich, mit umlaufenden
Rillen ausgebildete Rohrstücke an der Verbundstelle zwischen zwei Teilstücken in
das verteilerrundrohr einzusetzen und festzuspannen. Das Verteilerrundrohr eignet
sich demnach besonders für die werkstattmäßige Fertigung (fast) fertig montierter
Dachsegmente und Schnellmontage auf dem Dach.
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Das Wärmetauscherrechteckrohr, das erfindungsgemäß an die Stelle
eines der beiden Verteilerrechteckrohre treten kann, wird ebenfalls zusammensetzbar
aus einem Sockelprofil und einem Verschlußprofil in der bereits beschriebenen Weise
aufgebaut, wobei der Profilquerschnitt des Sockelprofils natürlich größer sein muß,
un die Aufnahme eines Rohrbündels zu ermöglichen, während das Verschlußprofil unverändert
vom Verteilerrechteckrohr übernommen werden kann.
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In einer weirteren Ausführung des Wärmetauscherrechteckrohrs, bei
der Herstellung und Montage vereinfacht werden, wird das Rohrbündel durch eine Ausbildung
des Sockelprofils ersetzt, bei der die Rohre für den Wärmeaustausch zusammen mit
dem Sockelprofil in einem einzigen Strangpreßverfahren aus Metall oder einem Kunststoff
(incl. Elastomere) hergestellt werden (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 18, Profilverbundquerschnitt).
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Dies wird dadurch ermöglicht, daß abwechselnd auf der rechten und
der linken Innenseite des SocLelprofils des Wärmetauscherrechteckrohrs flache Rechteckrohrausbildungen
(25,26) angeordnet sind, , dargestalt, daß der aus den (in Pfeilrichtung verschraubten)
Wärmekollektorprofilen einströmende Wärmeträger auf dem Vege zu den oder den Abflußstutzen
des Wermetruscherrechteckrohrs die flachen Rechteckrohrausbildungen (25,26) beaufschlagt.
Im oberen Teil des Wärmetauscherrechteckrohrs verbleibt jedoch ein ausreichend großer
Freiraum (27) für die Verschraubung des Sockelprofils des Wärmetauscherrechteckrohrs
mit den Wärmekollektorprofilen. In diesen Freiraum werden Strömungsleitbleche eingesetzt,
bzw. eingeklemmt, die den Wärmeträger in die Zwischenräume zwischen den flachen
Rechteckrohrausbildungen
zwingen.
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Die flachen Rohrausbildungen an beiden Seiten des Sockleprofils des
Wärmetauscherrechteckrohrs können auch unterteilt oder als eine Reihe ineinander
verschmolzener (Rundprofil-) Rohre ausgebildet sein, wenn höhere Druckfestigkeit
verlangt wird (insbesondere bei Kunststoffausführungen). Zwecks Vergrößerung der
Wärmeaustauschfläche können die flachen Rechteckrohrausbildungen eine oberflächenvergrößernde
Profilausbildung erhalten (26).
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durch diese Ausführ-ang des Wärmetauscherrechteckrohrs erübrigt sich
eine Vorrichtung zum Ausgleich der Dehnungsunterschiede, wie sie bei einem Wärmetauscherrohr
konventioneller Hauweise mit Rohrbündel erforderlich ist. Die Trennung von Feiz-
und Brauchwasser geschieht an beiden Enden des Wärmetauscherrechteckrohrs dadurch,
daß die Zwischenräume zwischen den brauchwasserführenden flachen Rohrausbildungen
verschweißt, verklebt oder vergossen werten. Die brauchwasserführenden Rohrausbildungen
können teils für Vorlauf, teils für Rücklauf, eingesetzt werde, so daß sich die
Brauchwasserzufuhr- und Ablaufstutzen an demselben Ende des Wärmetauscherrechteckrohrs
befinden.
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II. Der Speicherpool Der in der Hauptanmeldung beschriebene Speicherpool
kann mit denselben Wärmekollektorprofilen, zusammensetzbaren oder aufklappbaren
Verteilerrechteckrohren und Wärmetauscherrechteckrohren, Glesträgerprof-tlen, sowie
denselben speziellen Glasabdeckungsformen hergestellt werden, die Gegenstand der
Zusatzanmeldung sind.
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Daneben betrifft die Zusatzanmeldung eine Variante des Speicherpools,
die insbesondere dann zur Anwendung kommen soll, wenn bereits ein Schwimmbecken
vorhanden ist; und es daher sinnlos wäre, dieses durch einen Speicherpool, wie in
der
Hauptanmeldung beschrieben, zu ersetzen. Bei dieser vereinfachten
Ausführung des Speicherpools wird das vorhandene Schwimmbecken lediglich mit einem
Hubdach ausgestattet, das eine starke Wärmedammschicht besitzt und in herabgelassener
Position allseitig weit über den Rand des Schwimmbeckens hinausreicht (s. Ausführungsbeispiel,
Fig. 19, Querschnitt). Diese Ausbildung des Hubdachs dient dem Zweck, sicherzustellen,
daß das Schwimmbecken allseitig von frostgeschütztem Erdboden umgeben ist.
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Der Betrieb dieses vereinfacaten, teilisolierten Speicherpools ähnelt
dem des vollisolierten Speicherpools. Im Spatsommer wird das Hubdrch herabgelassen
und die anfllende Sonnenenergie, soweit sie nicht laufend für die Erzeugung und
Speicherung von warmem Brauchwasser für den Haushalt in einem besonderen, kleineren
Speicher benötigt wird, zur Aufheizung des Wassers im Speicherpool verwendet. Bei
kühler witterung steht das Speicherwasser für Heizzwecke zur Verfügung, gegebenenfslls
unter Erhöhung des Temperaturniveaus durch eine Wärmepumpe. Sinkt die Temperatur
des Speicherpools dabei unter die des umgebenden Erdreichs, so findet ein Zu- bzw.
Rückfluß von Wärme aus dem Erdreich in den Speicher statt. Bei dem nicht vollisolierten
Speicherpool ist es naturgemäß unvermeidlich, daß die Wärmepumpe in größerem Umfang
eingesetzt werden muß.
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Das Hubdach des Schwimmbeckens kann aus einer ausgeschaumten und
selbsttragend ausgebildeten Dachschele bestehen. Ab einer gewissen Größe wird es
jedoch schon eus Transportgründen erforderlich, das Hubdach aus einzelnen vorgefertigten,
selbsttragenden und ausgeschäumten Dachsegmenten zusammenzusetzen.
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Die selbsttragende Bauweise wird in bekannter Weise mit tragenden
Blech- oder Kunststoffrippen ausgeführt, die in den Hart schaum der Dachsegmente
eingebettet sind.
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Das Hubdach kann sowohl unter Verwendung der in der Hauptanmeldung
beschriebenen Bauteile, als auch mit den Bauteilen des Baukastensystems, die Gegenstand
der Zusatzanmeldung sind, mit einer Sonnenenergie-Kollektorfläche ausgestattet werden.
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III. Die Großflächen-Raumheizung Die für eine ökonomische Nutzung
der Sonnenenergie erforderliche Großflächen-Rausheizung kann mit denselben Wännekollektorprofilen
und den meisten Ausführungen des zusammensetzbaren oder aufklappbaren Verteilerrechteckrohrs
hergestellt werden, die im Abschnitt "Sonnener.ergiedacht' der Zusatzanmeldung beschrieben
sind.
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Um die Verteilerrechteckrohre unter den Sockelleisten des Fußbodens
unterbringen zu können, wlrd man bei zusammensetzbaren oder aufklappbaren Ausführungen
nedoch solche vorziehen, die entweder keine Befestigungsstege haben, oder deren
Befestigungsstege auf der Verschraubungsseite der Verteilerrechteckrohre angeordnt
sind (s. Ausführungsbeispiel, Fig. 20, Profilverbundquerschnitt). Soweit die Verteilerrechteckrohre
mit Glasträger(teil)profilausbildungen ausgestattet sind, können diese zum Aufklemmen
entsprechend ausgebildeter Sockel-oder Deckleisten dienen.
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Aus Gründen der Piatzersparnis, insbesondere bei Fußbodenheizungen,
und zwecks Vereinfachung der Montage, kann eines der beiden erforderlichen Verteilerrechteckrohre
als kombiniertes Vor- und Rücklaufrohr ausgebildet werden (s. Ausführungsbeispiel,
Fig. 20, Profilquerschnitt). Zu diesem Zweck wird eine Rechteckrohrausbildung an
die Verschraubungsseite des Verteilerrechteckrohrs angegliedert, dergestalt, daß
die Oberseite dieser Rechteckrohrausbildung gleichzeitig als Auflage für die zu
verschraubenden Wärmekollektorprofile dient. Die Bezeichnung "Wärmekollektorprofil"
wird aus Gründen der terminologischen Einheitlichkeit .hier beibehalten, obgleich
es bei Verwendung für die Großflächen-Raumheizung natürlich richtiger nWärmeverteilerprofil"
heißen müßte.
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Nachdem das Heizwasser das Rohrsystem der verlegten Wärmekollektorprofile
durchlaufen hat, wird es in der dem Wasserzufuhrstutzen diagonal entgegengesetzten
Ecke in die Rücklaufrohrausbildung des kombinierten Verteilerrechteckrohrs geleitet.
Um
dies zu ermöglichen, wird ein ausreichend großer Abschnitt der Wandung zwischen
dem Vor- und Rücklaufrohr herausgeschnitten. Die cffene Seite am Profilende wird
in der gleichen Weise wie beim Sonnenenergiedach verschlossen. Am gegenüberliegenden
Profil ende wird das Rücklaufrohr mit einem besonderen Rücklaufprofil des Baukastensystems
verschraubt, das aus einem Rund- oder Rechteckrohr besteht, welches beidseitig die
für eine systemgemäße Verbindung mit den Wärmekollektorprofilen erforderlichen Profilausbildungen
(But und Peder u.ä.) besitzt. Auf diese Weise wird der Rücklauf der Heizfläche in
unmittelbare Nähe des Vorlaufstutzens geführt, ohne daß Mauerdurchbrüche oder sonstige
Stemm?rbeiten erforderlich wären Cs. Ausführungsbeispiel, Fig. 21, Profilquerschnitt)'.
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Die hier beschriebenen Profile des Baukastensystems für den Rücklauf
der Raumheizflächen können selbstverständlich auch unverändert für den Rücklauf
des Sonnenenergiedaches eingesetzt werden.
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Die kostensparende Verlegung der Großflächen-Raurnheizung ohne Unterbau
erfolgt unter Verwendung vorgefertigter Schaumkörper. Die in Standardlängen hergestellten
Schaumkörper entsprechen in ihrer Breite der Breite der Wärnekollektorprofile.
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Sie sind auf ihrer Unterseite eben und folgen auf ihrer Oberseite
den Konturen des Wärmekollektorprofils, dergestalt, daß sie auf die Rohrausbildung(en)
des Wärmekollektorprofils aufgeklemmt werden können. Erst nach dem Aufklemmen der
Schaumkörper werden die Tmärmekollektorprofile verlegt und verschraubt.
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Zwischenräume zwischen den Schaumkörpern und dem Unterboden können
bei Fußbodenheizungen mit einem Handschaumgerät ausgeschäumt werden. Damit erübrigt
sich die Einbringung eines Ausgleichsestrichs. Bei Verlegung als Decken- oder Wandheizung
können die Schaumkörper auf den Untergrund aufgeklebt werden.
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Eine gleichmäßige oder gewollt ungleichmäßige Wärmeverteilung über
die gesamte Heizfläche kann durch die Verwendung von Rohrschrauben mit unterschiedlichem
Durchflußquerschnitt für die Verschraubung zwischen Wärmekollektorprofilen und Verteilerrechteckrohren
erzielt werden.
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Um die Sonnenenergieheizung rationell als autonomes Heizungssystem
einsetzen zu können, bedarf es einer Wärmepumpe, die während sonnenarmer Zeiten
im Winter den zusätzlichen Wärmebedarf deckt. Die Hauptanaieldung sieht deshalb
u.a. vor, daß die Solarkollektoranlage gleichzeitig als Luftwärmetauscher verwendet
werden kann, der die Wärmepumpe fortlaufend mit Wärmeenergie aus der Luft versorgt.
Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens (im Vergleich zu herkömmlichen Zusatzheizungen
oder herkömmlichen Luftwärmetauschern + Wärmepumpe) beruht darauf, daß der Alternativeinsatz
der Solarkollektoranlage als Luftwärmetauscher ohne erhebliche zusätzliche Investitionen
erfolgen kann.
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Die Zusatzanmeldung betrifft deshalb weItere Vereinfachungen und
Ausgestaltungen der Durchlüftungsanlage, die eine thermische, durch Gebläse oder
Ventilator(en) unterstützte Außenluftzirkulation zwischen Profil-Dachhaut und Glasabdeckung
ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführung werden die &wei erforderlichen
Luftkanäle, die zwecks Vermeidung von Wännedehnungs- und Kontaktkorrosionsproblemen
aus demselben Material wie die Profil-Dachhaut bestehen sollten, jeweils in unmittelbarer
Nähe und parallel zu den beiden Verteilerrechteckrohren direkt unterhalb der Wärmekollektorprofile
verlegt, und mittels kurzer Rohrschrauben und Schraubringe mit diesen verbunden.
Die Luftkanäle dienen dabei nicht nur der Außenluftzirkulation, sondern gleichzeitig
der Tau- und Kondenswasserableitung nach außen.
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Die Luftkanäle der Durchlüftungsanlage können weiter vereinfacht
werden, indem sie als Profilaussparungen in der Hartschaumdämmschicht unterhalb
der Kollektorfläche ausgeführt werden. In diesem Fall wird der Luftstrom durch ausreichend
große Bohrungen in den Wärmekollektorprofilen in den Zwischenraum zwischen diesen
und der Glasabdeckung geleitet. Im Bereich der Profilaussparungen wird die Hartschaumdämmschicht
mit den Kollektorprofilen verklebt. Um eine Wasseraufnahme durch die Hartschaumplatten
auszuschließen, wird das Tau- und Kondenswasser über gebogene oder gekantete Bleche
abgeleitet, die in den Hartschaumprofilaussparungen verlegt sind. Letztere können
auch ganz oder teilweise mit einer wasserdichten Beschichtung versehen werden.
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Eine weiter vereinfachte Montage ist in dem Fall möglich, wenn die
Luftkanäle (aus Blech, usw) mit den Vertellerrechteckrohren
fest
verbunden sind, z.B. durch Verschraubung, Verschweißtz oder Integration in einem
Strangpreßverfahren. Durch Verwendung spezieller Exzenter-Rohrschrauben ist es dabei
möglich, die Verteilerrechteckrohre von außen zu verschrauben, so daß diese nicht
zusammensetzbar oder aufklappbar ausgebildet zu werden brauchen (5. Ausführungsbeispiel,
Fig. 22, Querschnitt). Anstelle des Schraubkopfes besitzt die Exzenter-Rohrschraube
eine Exzenterscheibe (29), und anstelle der Rundrohrausbildung - eine zumindest
teilweise Innensechskantausbildung (30). Die Exzenterscheibe befindet sich auf der
oberen Innenseite des Luftkanals und der Innensechskantteil der Exzenter-Rohrschraube
ragt aus einer länglichen Bohrfräsung im Luftkanal heraus. Die Wärmekollektorprofile,
die kongruente (nicht längliche) Bohrungen aufweisen, werden wie üblich verlegt,
dann mittels Sechskantschraubringen, die auf die Exzenter-Rohrschrauben aufgeschraubt
werden, befestigt, wobei die Exzenterscheiben mit einem Imbus-Schlüssel so gedreht
werden, daß sie an der den Verteilerrechteckrohren gegenüberliegenden Wandung des
Luftkanals festgeklemmt werden.
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Dadurch werden die Wärmekollektorprofile fest auf das mit entsprechenden
Lochstanzungen versehene Dichtungsprofil des Verteilerrechteckrohrs gepreßt, dergestalt,
daß sich ein wasserdichter Verbund zwischen den Bohrungen des Verteilerrechteckrohrs
und den Rohrprofilausbildungen der Wärmekollektorprofile ergibt. Da das anfallende
Tau- und Kondenswasser durch die unteren Rohrschrauben abgeleitet werden soll, wird
die untere Ecke zwischen Verteilerrechteckrohr und Wärmekollektorprofil, in der
sich sonst Wasser ansammeln könnte, mit einer Dichtungsmasse, z.B. auf Bitumenbasis,
ausgefüllt, wodurch gleichzeitig die Abdichtung zwischen dem Verteilerrechteckrohr
und den Wärmekollektorprofilen verbessert wird.
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In derselben Weise kann der Verbund zwischen Wärmekollektorprofilen
und (geschlossenen) Verteilerrechteckrohren erfolgen, wenn keine Durchlüftungsanlage
eingebaut wird. In diesem Fall ist das Verteilerrechteckrohr mit einem verlängerten
seitlichen Auflagesteg für die Wärmekollektorprofile ausgebildet, der an seinem
Ende nach unten abgewinkelt ist. Diese Ausführung stellt insbesondere eine Alternativlösung
für die Hochtemperaturkollektoranlage dar, bei der, wie bereits ausgeführt, die
Verteilerrechteckrohre ganz aus Metall sein sollten. Sofern aus diesem
oder
jenem Grund keine Durchlüftungsanlage vorgesehen ist, kann die Exzenter-Rohrschraube
auch durch eine Exzenter-Schraube ersetzt werden, die anstelle der Innensechskantausbildung
z.B.
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einen Vierkantdorn besitzt Die Durchlüftungsanlage besitzt erfindungsgemäß
eine Thermostatsteuerung, die die Luftzirkulatlon automatisch einschaltet, falls
es - besonders im Hochsommer - infolge eines Defekts, z.B.
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des Ausfalls der Umwälzpumpe, zu einer Überhitzung der Solarkollektoranlage
kommt, und die Gefahr besteht, daß der Wärmeträger verdampft. Die durch Gebläse
oder Venti1ator(en) herangeführte kühlere Außenluft senkt die Temperatur der Solarkollektorfläche
bis zur festgelegten maximalen Betriebstemperatur oder, besser, etwas weiter ab.
Die Thermostatsteureung schaltet daraufhin die Durchlüftungsanlage abX usw lurch
diese Sicherungsanlage können innerhalb des Systems auch preiswerte, aber nicht
sehr wärmebeständige Werkstoffe angesetzt werden, deren Verwendung anderenfalls
wegen der Überhitzungsgefahr zu riskant wäre.
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L e e r s e i t e