PL216623B1 - Modułowy kolektor solarny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest modułowy kolektor solarny przeznaczony do układania na pochylonych połaciach dachowych do wykorzystywania promieniowania słonecznego do ogrzania powietrza dla potrzeb pozyskania energii cieplnej.

Znane są urządzenia solarne złożone z paneli lub dachówek solarnych układanych na pochylonych połaciach dachowych, które tworzą układ kanałów doprowadzających ogrzane powietrze do instalacji wymiany ciepła. Tego typu niskotemperaturowe urządzenia solarne mogą być wykorzystywane do podgrzewania wody do basenów kąpielowych, do podgrzewania wody dla potrzeb domowych, a także do potrzeb chłodniczych i klimatyzacyjnych. Dla konwersji niskotemperaturowej, nie przekraczającej zasadniczo 100 stopni Celsjusza, wykorzystuje się kolektory płaskie lub rurkowe. Kolektory te są zwykle montowane w stałym położeniu pod kątem optymalnym ze względu na wartość i czas odbioru energii słonecznej. W budowie tych kolektorów wyróżnia się:

- przezroczyste pokrycie zabezpieczające absorber przed stratą energii do otoczenia,

- absorber, przez który przepływa czynnik roboczy, pochłaniający energię promieniowania słonecznego i przekształcający ją w energię cieplną,

- izolację cieplną chroniącą absorber od strat energii cieplnej od spodu i z boku.

Z opisu zgłoszenia patentowego WO 2004008041 znane jest urządzenie do klimatyzacji, w którym kolektor słoneczny składa się z dachówek z równoległymi kanałami. Po ułożeniu dachówek kanały są połączone liniowo w kierunku od okapu do kalenicy, gdzie umieszczony jest kanał zbiorczy połączony z instalacją wymiany ciepła. Dachówki mają profilowane obrzeże łączone na zakładkę oraz dolny występ oporowy do oparcia dachówki na poziomej listwie konstrukcji dachowej. Dachówki mogą być formowane z tworzywa sztucznego i łączone z metalowymi płytkami umieszczonymi na ich górnej powierzchni.

Z opisu zgłoszenia patentowego US 2007130850 znane są lekkie dachówki z kanałami wentylacyjnymi, które mogą być wykorzystane do konwersji powietrza do potrzeb ogrzewania lub chłodzenia wnętrz budynków w zależności od pory roku. W rozwiązaniu tym dachówki mają konstrukcję warstwową, przy czym warstwa dolna jest wykonana z materiału o podwyższonej izolacyjności termicznej, na przykład z materiałów porowatych lub spienionego tworzywa sztucznego, w tym z pianki poliuretanowej. Między warstwami są wykonane kanały umożliwiające przepływ powietrza do kanału zbiorczego i jego wykorzystanie w urządzeniach solarnych. Rozwiązanie przewiduje zastosowanie specjalnych łączników lub otworów do mocowania dachówek do połaci dachowej za pomocą śrub lub gwoździ.

Celem wynalazku jest opracowanie Iekkiego i łatwego w montażu modułowego kolektora solarnego, złożonego z lekkich dachówek o wysokiej odporności na czynniki zewnętrzne i podwyższonej zdolności pochłaniania ciepła z otoczenia.

Modułowy kolektor solarny, złożony z lekkich dachówek wykonanych z kształtek izolacyjnych ze spienionego tworzywa sztucznego z wykonanymi wewnątrz wzdłużnymi kanałami wewnętrznymi łączonymi liniowo w kierunku wznoszącym na pochylonych połaciach dachowych, w których metalowy absorber rurowy jest umieszczony pod przezroczystym pokryciem dachówki, według wynalazku wyróżnia się tym, że pokrycie dachówek stanowią płytki osłonowe, korzystnie szklane, połączone trwale z kształtkami izolacyjnymi, które to płytki mają obrzeża boczne i przednie łączone na zakładkę względem płytek sąsiednich dachówek, zaś każda kształtka izolacyjna ma przelotowy kanał wewnętrzny z wlotem i wylotem o równoległobocznym przekroju poprzecznym, korzystnie prostokątnym, równym zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu absorbera rurowego, oraz z otworem wewnętrznym wykonanym pomiędzy wlotem a wylotem od strony płytki osłonowej, przy czym pojedynczy moduł kolektora składa się z co najmniej dwóch dachówek połączonych absorberem rurowym osadzonym przesuwnie w kanałach wewnętrznych równolegle do podstawy kształtek.

Korzystnym jest, jeżeli absorber rurowy jest wykonany ze sztywnego równoległobocznego profilu rurowego, korzystnie prostokątnego, zwłaszcza z aluminium.

W innym wykonaniu absorber rurowy jest wykonany z co najmniej dwóch połączonych bokami równoległobocznych profili rurowych, korzystnie prostokątnych, zwłaszcza z aluminium, osadzonych przesuwnie w kanałach wewnętrznych.

Korzystnym jest, jeżeli płytki osłonowe mają przednie obrzeże uniesione powyżej tylnej części dachówki zaś jedno obrzeże boczne jest uniesione powyżej drugiego obrzeża bocznego dachówki.

PL 216 623 B1

Korzystnym jest, jeżeli w ściankach bocznych od strony podstawy kształtek są wykonane wzdłużne wycięcia montażowe, zaś w podstawie pomiędzy wycięciami jest uformowany dolny występ montażowy.

Korzystnym jest, jeżeli kształtki izolacyjne mają przystające powierzchnie oporowe w części przedniej i tylnej, przy czym ścianki boczne w części przedniej są skośnie ścięte na wlocie do kanału wewnętrznego, zaś w części tylnej są skośnie ścięte pod tym samym kątem na wylocie kanału wewnętrznego.

W korzystnym wykonaniu kolektora, sąsiednie moduły są połączone równolegle za pomocą łączników montażowych w kształcie litery U, zwłaszcza z profili ceowych, których żebra wchodzą we wzdłużne wycięcia montażowe wykonane w ściankach bocznych od strony podstawy kształtek izolacyjnych. Ponadto absorbery rurowe są przyłączone do kanału zbiorczego połączonego z instalacją wymiany ciepła.

W rozwiązaniu według wynalazku każdy moduł jest skonstruowany tak, że szereg pojedynczych dachówek można połączyć liniowo za pomocą absorbera rurowego w sposób zapewniający szczelność połączenia między kształtkami dachówek tworzących połączone liniowo kanały przebiegające w kierunku od okapu do kalenicy dachu. Zakładkowe połączenie płytek osłonowych dachówek zapewnia szczelne pokrycie połaci dachowej, tak jak w przypadku typowych dachówek. Absorber rurowy, którego przekrój jest dopasowany do otworów w kształtce, umożliwia sztywne połączenie szeregu dachówek. Zapobiega to wzajemnemu przemieszczaniu się dachówek i sprzyja usztywnieniu całego kolektora. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wykonanie lekkiej, szczelnej i wytrzymałej konstrukcji modułowego kolektora solarnego montowanego w miejsce typowych dachówek lub paneli dachowych na różnych konstrukcjach dachowych, nadającego się do całorocznego wykorzystania w połączeniu z instalacją wymiany ciepła.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia modułowy kolektor solarny złożony z trzech równoległych modułów ułożonych na łatach konstrukcji dachowej w perspektywie, fig. 2 przedstawia kształtkę izolacyjną w perspektywie, fig. 3 przedstawia kształtkę izolacyjną w widoku z przodu, fig. 4 przedstawia moduł kolektora złożony z dwóch dachówek ułożonych na łatach konstrukcji dachowej w przekroju wzdłużnym w perspektywie, a fig. 5 przedstawia modułowy kolektor solarny z absorberami rurowymi złożonymi z dwóch złączonych bokami równoległobocznych profili metalowych, w perspektywie.

Jak przedstawiono na fig. 1 modułowy kolektora solarny składa się z lekkich dachówek wykonanych z kształtek izolacyjnych 1 ze spienionego tworzywa sztucznego i przezroczystego pokrycia wykonanego z płytek osłonowych 2 przymocowanych trwale do kształtek. Płytki osłonowe 2 mają obrzeża boczne i przednie wystające poza obrys kształtek, a ich powierzchnia jest pochylona względem podstawy kształtek w kierunku wzdłużnym i poprzecznym tak, że kształtki izolacyjne 1 sąsiednich dachówek są połączone stycznie bokami, a obrzeża płytek 2 są połączone na zakładkę. Obrzeże tylne płytek osłonowych 2 jest zrównane z tylną powierzchnią oporową kształtek. Kolektor jest wyposażony w metalowe absorbery rurowe umieszczone w kształtce pod płytkami osłonowymi 2. W skład kolektora wchodzą dwa lub więcej moduły złożone z szeregu dachówek połączonych liniowo za pomocą absorberów rurowych. Moduły kolektora są mocowane równolegle do pochyłej części połaci dachowej, zwykle między okapem a kalenicą. Sąsiednie moduły kolektora podczas układania na połaci dachowej są łączone równolegle za pomocą łączników montażowych z profili ceowych 8 w kształcie litery U. Płytki osłonowe 2 są wykonane ze szkła lub innego materiału przepuszczającego światło.

Jak przedstawiono na fig. 2 i fig. 3, kształtka izolacyjna 1 ma przebiegający wzdłużnie przelotowy kanał wewnętrzny 6 z wlotem i wylotem o równoległobocznym przekroju poprzecznym, równym zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu absorbera rurowego, oraz z otworem wewnętrznym wykonanym pomiędzy wlotem a wylotem od strony płytki osłonowej 2. Szerokość otworu wewnętrznego jest równa szerokości kanału wewnętrznego 6. Powierzchnia górna kształtki jest pochylona względem podstawy w kierunku wzdłużnym i poprzecznym tak, że po ułożeniu dachówek na połaci dachowej kształtki są dosunięte do siebie a płytki osłonowe 2 sąsiednich dachówek są połączone na zakładkę. Kształtki mają w części przedniej i w części tylnej przystające powierzchnie oporowe. Ścianki boczne w części przedniej są skośnie ścięte na wlocie do kanału wewnętrznego 6, zaś w części tylnej są skośnie ścięte pod tym samym kątem na wylocie kanału wewnętrznego 6. W podstawie kształtki od strony kanału wewnętrznego 6 jest wykonane wgłębienie 7 widoczne na fig. 2. W ściankach bocznych od strony podstawy kształtek są wykonane wzdłużne wycięcia montażowe 5, przy czym zewnętrzne krawędzie tych wycięć są usytuowane powyżej powierzchni dolnej podstawy. W podstawie kształtki jest

PL 216 623 B1 uformowany dolny występ montażowy 4 usytuowany pomiędzy wycięciami montażowymi 5 w tylnej części kształtki poniżej powierzchni dolnej podstawy.

Jak przedstawiono na fig. 4, każdy moduł kolektora składa się z co najmniej dwóch dachówek połączonych absorberem rurowym osadzonym przesuwnie w kanałach wewnętrznych 6 równolegle do podstawy kształtek. Kanały wewnętrzne 6 kształtek są połączone liniowo w kierunku wznoszącym na pochylonych połaciach dachowych. Dolne występy oporowe 5 są oparte na poziomych łatach konstrukcji dachowej. Do zamocowania kolektora do połaci dachowej służą wzdłużne wycięcia montażowe 5 wykonane w ściankach bocznych od strony podstawy kształtek, w które są wciskane listwy montażowe mocowane do łat. Sąsiednie moduły kolektora są łączone równolegle za pomocą łączników montażowych w kształcie litery U, zwłaszcza z profili ceowych 8 widocznych na fig. 1, których żebra wchodzą we wzdłużne wycięcia montażowe 5. Zastosowanie listew montażowych umożliwia wyrównanie powierzchni połaci dachowej oraz szybki i dokładny montaż modułów kolektora. Ponadto listwy montażowe w kształcie litery U dodatkowo uszczelniają konstrukcję kolektora.

Widoczny na fig. 1 i fig. 4 absorber rurowy jest wykonany z prostokątnego profilu metalowego, zwłaszcza aluminiowego. W zależności od szerokości kanału wewnętrznego, absorber rurowy może być także wykonany z dwóch lub więcej odpowiednio dobranych równoległobocznych profili metalowych połączonych bokami.

Przedstawiony na fig. 5 modułowy kolektor solarny ma absorbery rurowe złożone z dwóch równoległobocznych profili rurowych 3 osadzonych przesuwnie w kanałach wewnętrznych 6 każdego modułu. Łączna szerokość tych profili jest równa szerokości kanału.

Jako absorber rurowy może być także wykorzystany jednolity równoległoboczny profil metalowy wzmocniony żebrem wewnętrznym. Istota wynalazku dotyczy także profili równoległobocznych o kształcie zbliżonym do prostokątnego, na przykład z zaokrąglonymi narożami. Absorbery rurowe umieszczone w dachówkach pod płytkami osłonowymi 2 pochłaniają ciepło i ogrzewają przepływające wewnątrz powietrze. Zwiększenie własności izolacyjnych kształtek zapewniają wgłębienia 7 z warstwą powietrza oddzielającą wnętrze kształtki od absorbera. Absorbery rurowe mogą być pokryte od strony płytek osłonowych 2 powłoką zwiększającą absorpcję promieniowania słonecznego. W celu wykorzystania ogrzanego przez kolektor powietrza dla potrzeb pozyskania energii cieplnej, absorbery rurowe są przyłączone na wylocie do kanału zbiorczego połączonego z instalacją wymiany ciepła.

Płytki osłonowe 2 mogą być wykonane ze szkła lub innego tworzywa przepuszczającego światło. Płytki prostokątne powinny mieć fazowane, ścięte lub zaokrąglone naroża w celu wyeliminowania ostrych krawędzi i ułatwienia montażu. Kształt płytek osłonowych może być zbliżony do tradycyjnych dachówek cementowych, ceramicznych lub z tworzyw sztucznych. Powierzchnia górna dachówek może być płaska, rowkowana, falista lub profilowana w inny sposób ułatwiający odpływ wody w kierunku okapu.

Claims (9)

1. Modułowy kolektor solarny, złożony z lekkich dachówek wykonanych z kształtek izolacyjnych (1) ze spienionego tworzywa sztucznego z wykonanymi wewnątrz wzdłużnymi kanałami wewnętrznymi łączonymi liniowo w kierunku wznoszącym na pochylonych połaciach dachowych, w których metalowy absorber rurowy jest umieszczony pod przezroczystym pokryciem dachówki, znamienny tym, że pokrycie dachówek stanowią płytki osłonowe (2) połączone trwale z kształtkami izolacyjnymi (1), które to płytki mają obrzeża boczne i przednie łączone na zakładkę względem płytek sąsiednich dachówek, zaś każda kształtka izolacyjna (1) ma przelotowy kanał wewnętrzny (6) z wlotem i wylotem o równoległobocznym przekroju poprzecznym, korzystnie prostokątnym, równym zewnętrznemu przekrojowi poprzecznemu absorbera rurowego, oraz z otworem wewnętrznym wykonanym pomiędzy wlotem a wylotem od strony płytki osłonowej (2), przy czym pojedynczy moduł kolektora składa się z co najmniej dwóch dachówek połączonych absorberem rurowym osadzonym przesuwnie w kanałach wewnętrznych (6) równolegle do podstawy kształtek.

2. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że absorber rurowy jest wykonany ze sztywnego równoległobocznego profilu rurowego (3), korzystnie prostokątnego, zwłaszcza z aluminium.

3. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że absorber rurowy jest wykonany z co najmniej dwóch połączonych bokami równoległobocznych profili rurowych (3), korzystnie prostokątnych, zwłaszcza z aluminium, osadzonych przesuwnie w kanałach wewnętrznych (6).

PL 216 623 B1

4. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że płytki osłonowe (2) mają przednie obrzeże uniesione powyżej tylnej części dachówki zaś jedno obrzeże boczne jest uniesione powyżej drugiego obrzeża bocznego dachówki.

5. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że płytki osłonowe (2) są wykonane ze szkła.

6. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że w ściankach bocznych od strony podstawy kształtek są wykonane wzdłużne wycięcia montażowe (5), zaś w podstawie pomiędzy wycięciami jest uformowany dolny występ montażowy (4).

7. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtki izolacyjne (1) mają przystające powierzchnie oporowe w części przedniej i tylnej, przy czym ścianki boczne w części przedniej są skośnie ścięte na wlocie do kanału wewnętrznego (6), zaś w części tylnej są skośnie ścięte pod tym samym kątem na wylocie kanału wewnętrznego (6).

8. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że sąsiednie moduły kolektora są połączone równolegle za pomocą łączników montażowych w kształcie litery U, zwłaszcza z profili ceowych (8), których żebra wchodzą we wzdłużne wycięcia montażowe (5) wykonane w ściankach bocznych od strony podstawy kształtek izolacyjnych (1).

9. Kolektor według zastrz. 1, znamienny tym, że absorbery rurowe są przyłączone do kanału zbiorczego połączonego z instalacją wymiany ciepła.