WO2009146863A2 - Solarkollektorpanel, sowie unter einschluss desselben gefertigtes kollektorsystem - Google Patents

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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a solar collector panel, as well as to a same manufactured under inclusion collector system.
  • Solar collectors which as such serve to heat a liquid heat exchange medium, typically comprise a plate member to which pipelines are welded through which a heat exchange medium is passed. These plate elements are covered in the region of their rear side by an insulating layer and in the region of their radiation-loaded front side by a pane or film structure.
  • the invention has for its object to provide a technique by which collector systems can be manufactured, which is characterized by a robust construction, and a high overall efficiency.
  • a solar panel with: a piping structure for passing a heat exchange medium, and a plate structure for providing a heat receiving surface, said solar panel is made as an extruded profile and the interior of the pipe structure is out of round.
  • longitudinal profiles are formed in the interior of the pipe structure.
  • These longitudinal profiles can be designed as narrow longitudinal webs or only as small longitudinal noses. These webs may be aligned substantially radially. The webs in turn may have a more filigree longitudinal profiling to form further heat exchange surfaces. It is possible, in sections, to rework the longitudinal profiling formed in the interior of the pipe structure in such a way that the flow through the raw structure takes place with pronounced mixing of the heat transfer medium. For this purpose, it is possible, for example, by an inserted forming tool sections, for example. At the distance of 300mm about 8mm long and about 3mm laterally evasive -Expressions on the longitudinal formations form by which the turbulence of the heat transfer medium in the interior of the pipe structure is further supported.
  • these longitudinal profiles are in an angular range in which the outer web or Schullamellen Modellen to the tube line structure are connected. In this way it is achieved that the heat flow flowing in via the outer web or plate sections is tapped particularly effectively from the heat transfer medium.
  • the piping structure per se is preferably designed such that it comprises a jacket with a substantially circular cross-section, with those longitudinal profilings projecting inwards over this circular-ring cross-section and those web-flank or plate structures protruding outwards.
  • the web or Kirlamellen Modell protruding outward may be formed so that their wall thickness increases slightly in the course of the pipeline structure.
  • the transition region between the outer web or Kirlamellen Modell abutting the pipe structure and preferably also the réelleeck Scheme the longitudinal profiling is designed so that this result in pronounced radii. As a result, the formation of notch stresses in these transition areas is prevented in a particularly effective manner.
  • the panel is designed such that it comprises a plurality of tube cross-sections which are connected to one another via common web-flank or plate structures produced integrally with the profile.
  • the panel may in particular be designed such that it comprises two or preferably three tube cross sections.
  • profile sections in particular angular and channel profile sections, can be formed, via which the panel can be assembled to form a larger panel plate.
  • the panel according to the invention is preferably made of aluminum by extrusion. It is also possible to manufacture the panel from other materials, in particular copper.
  • the panel according to the invention is preferably provided on the irradiation side with a coating which supports the radiant heat input. It is possible to apply to the panel according to the invention a transparent layer, in particular of a glass or plastic material. The application of this layer can be done by gluing or melting. In the rear area, the panel is preferably designed as smooth as possible and high gloss.
  • the panel according to the invention is preferably incorporated in a solar collector housing and provided in the region of its rear side with a heat-insulating layer, which is preferably made of a glass foam material.
  • the panel front side accessible to the heat supply is preferably covered by a pane structure or a film structure, whereby the heat dissipation is reduced by ambient air convection.
  • Optically active geometries, in particular lens structures, through which a certain focussing of the incident radiation is achieved can be formed in the pane structures covering the front side of the panel.
  • the panel according to the invention is particularly suitable for realizing a collector provided for heating a liquid heat exchange medium, in particular oil or, preferably, mixed with additives.
  • the panel according to the invention can also be used as a cooling structure for cooling photovoltaic systems and optionally also as a heating structure for heating the interior.
  • the panel according to the invention can also be embedded as a heat exchanger profile in floor coverings, in particular also in asphalt surfaces which are laid, for example, outdoors.
  • the profile according to the invention can be screwed onto existing trapezoidal sheet roofs, wherein the profile according to the invention is preferably laid in the gutter areas. On the profile so laid then possibly transparent can be placed while leaving a small gap of preferably about 5 to 15 mm disc elements.
  • the disc elements can rest on the trapezoidal webs of the trapezoidal sheet metal roof. These disc elements can be installed like scales and designed as roof panels.
  • the invention further relates to an absorption device for absorbing solar radiation.
  • an absorption device for absorbing solar radiation.
  • mirror systems are known by which solar radiation is concentrated and fed to an absorber line.
  • a liquid or gaseous heat transfer medium is heated.
  • Flat collectors are known which are typically designed as a rectangular box and are provided in the region of their in the installed position of the sun facing side with a transparent cover. Below this cover is a metallic, typically black colored absorber plate which is coupled as such with a pipe loop over which the heat absorbed by the absorber plate can be dissipated.
  • In the back area of the absorber plate foils and Isolierwollelagen be provided to reduce the heat loss over the rear area.
  • vacuum tube collectors are known which comprise a plurality of fully transparent tubes within which an absorber system is arranged, via which the heat radiated into the respective tube can be dissipated.
  • the invention is in this context the object to provide solutions by which the integration of absorber systems in buildings can be realized on montage technology simple way and without significant impairment of the overall appearance of the building.
  • an absorption device for absorbing solar radiation with a transparent portion and an absorber portion, wherein the absorption device is designed in terms of their outer geometry in the manner of a roof panel.
  • the Sorption device may be formed of an aluminum extruded profile material having the cross section described above.
  • the absorption device is designed in terms of its outer dimension in the manner of a Biberschwanz roof panel.
  • the inventive concept makes it possible, in particular, to convert a horizontally extended section of a beaver roof into a solar roof.
  • This section may for example have a width of only 3 to 5 rows of plates and extend directly along the roof ridge.
  • Another, visually inconspicuous integration variant is, if necessary, to lay only a few solar roof tile rows according to the invention in the area of a snow grille or in the eaves area.
  • the absorber section can be colored in a reasonable reduction of the absorption capacity so that the solar roof panel according to the invention blends optically unobtrusively into a roof skin.
  • the coloration may be colored to common glaze colors, in particular brown-engobed, as well as pitch-tone coarse, in particular weathering colors. This coloring can be accomplished by electrochemical coating of the absorber section, or glazes.
  • the solar roof panels according to the invention in particular with the outer geometry of a Biberschwanz roof panel, can be designed so that they can be laid without intervention in the roof construction, in particular using an existing roof battens.
  • the absorption device according to the invention in terms of its outer dimension in the manner of a wave or Falzdachziegels.
  • the design of the solar roof plate according to the invention as Biberschwanzplatte it is possible to design the structure of the plate so that the front, ie the lower transverse edge adjacent in the installed position plate half forms a fully transparent bell covering an absorber half of the underlying plate. Due to the scaled and staggered arrangement of the solar roof panel according to the invention in each case the transparent bell portion of the upper roof panel with the absorber portion of the lower roof panel each forms a small collector system. The heat input into this small system can already be achieved by a single contact to this collector system. contact, possibly with assistance by means of a thermal paste coupled heat transfer line to be dissipated
  • the absorption device is designed in an advantageous manner such that it can be connected to a heat tap line oriented parallel to the roof battens.
  • This heat tapping line can either be guided as centrally as possible under the absorber sections of the adjacent plates or, in particular, run in a hooking channel extending at the level of the plate noses.
  • the cherriesabgriffs founded can be designed as a relatively long, commercially available pipe, in particular copper, or steel pipe, the only cut to length and provided with terminal connection structures, in particular strain relief nozzle and connection angles inserted into a plate row according to the invention, or - in the case of leadership within a Einhakwulstes - used in this becomes.
  • laying work and installation work can be carried out according to division of work and time-decoupled.
  • the roofing of a roof with solar roof panels according to the invention is preferably carried out such that initially a lower row of panels according to the invention is designed.
  • the cut to length and end provided heat exchanger tube is inserted.
  • the absorber inserts are placed on the laid heat exchanger tube.
  • the plate shells of the next row are laid.
  • the cover-bell sections of the upper row of plates now rest on the absorber sections of the lower row with less than half the plate width offset.
  • an exchanger tube is inserted into this upper row and covered with absorber elements.
  • panel shell elements and absorber elements according to the invention which extend, for example, over a length of about 1 m or a length of 3 to 20 panels, so that roof areas with larger rectilinear panel rows can be formed from larger prepared elements. At the end of these larger line elements can then connect as 1-plate elements, or possibly also as Vz or 6/4 plates executed invention smaller solar panels.
  • the solar roof panel according to the invention as a beaver plate, it is possible to form a roof system in which the transparent portion and the absorption portion are offset from each other such that at a scaly cover the transparent portion of the upper plate covers the absorption portion of the lower plate.
  • the transparent section and the absorption section in this case form a chamber system. It is possible to arrange further structures in this chamber system for reducing the heat radiation and heat dissipation over the pane area. In particular, it is possible to arrange in the chamber system at least one thin-walled plate or film structure, for the separation of the chamber system in an upper and in a lower chamber position.
  • the transparent body is preferably made of a hail-impact resistant, iron-free glass, or of a sufficiently UV and temperature-resistant plastic material.
  • the panel element according to the invention can also be equipped with photovoltaic systems, in particular thin-film collector surfaces.
  • FIG. 1 shows a perspective view for illustrating the construction of a panel according to the invention with three tube sections integrally connected and provided with longitudinal ribs,
  • FIG. 2 shows a hand sketch for illustrating a further profile cross section of a panel according to the invention
  • FIG. 3 a sketch to illustrate the frontal exposure of the tube cross sections of the panel
  • Figure 4 is a hand sketch to illustrate the construction of a temperature-resistant
  • Elastomer material component for effecting the integration of the panel in a medium circuit
  • FIG. 5 shows a perspective sketch in order to further illustrate the elastomer component according to FIG. 4
  • Figure 6 is a sketch to illustrate a box profile for receiving the E lastomerbauteils according to Figures 4 and 5 and the frontal completion of a composite of several, solar panel panels according to the invention panel plate.
  • FIG. 7 is a schematic view for illustrating the structure of a connection component made of an elastomeric material for tapping off or supplying a heat exchange medium to the panel;
  • FIG. 8 shows a perspective view of the panel according to FIG. 1 with an exemplarily exposed end section of the pipeline structure R2,
  • FIGS. 9a to 9d are various sketches for illustrating further constructional details of a collector made with the inclusion of a solar panel according to the invention.
  • Figure 10 is a perspective sketch for illustrating a designed in the manner of a Biberschwanzdachplatte inventive absorption element
  • Figure 11 is a perspective sketch illustrating an absorber sheet for the
  • FIG. 12 shows a sketch for illustrating an advantageous mechanical coupling of the
  • FIG. 13 shows a sketch to illustrate the structure of a collector element according to the invention as well as the integration positions for one or more heat transfer lines;
  • Figure 14 is a perspective sketch illustrating one of a transparent
  • Plastic or glass material manufactured basic shell element
  • FIG. 15 shows a perspective sketch for illustrating an absorber insert for the
  • FIG. 16 is a sectional drawing to illustrate the construction of an absorber cartridge having a case pan pulled out of an aluminum sheet, an insulating material insert and an absorbent sheet cover;
  • Figure 17 sectional sketch illustrating the construction of a roof battens element with integrated heat pipe;
  • Figure 18 is a sectional sketch for further illustrating the construction of a basic shell element made of a transparent plastic or glass material
  • FIG. 19 is a sectional sketch to further illustrate the structure of a base shell element made of a transparent plastic or glass material with embedded insulating layer, inserted exchanger line and absorber layer connected in the region of the transparent covered irradiation chamber;
  • Figure 20 is a sketch illustrating a Dachpfannen- or Donauwellen variant of a roof panel according to the invention.
  • FIGS. 21 to 24 further details of a solar roof according to the invention.
  • the solar panel according to the invention shown in Figure 1 comprises a plurality of pipe structures Rl, R2, R3, which serve as such for the passage of a liquid or optionally also gaseous heat exchanger medium.
  • the solar panel further includes a plurality of web or plate structures Sl, S2, which project beyond the pipe structures Rl, R2, R3 and are designed in one piece with these pipe structures Rl, R2, R3.
  • These web or Thompsonlamellen Modellen serve to provide a heat receiving surface Al, A2, A3, A4.
  • the solar panel according to the invention is made as an extruded profile and is also characterized by the fact that the interior of the pipe structures Rl, R2, R3 is designed out of round.
  • longitudinal filings L 1, L 2 and longitudinal noses N 1, N 2 are formed in the inner region of the pipeline structures R 1, R 2, R 3.
  • the pipe structures Rl, R2, R3 are designed so that they each have a jacket M, which comprises the recognizable here, substantially annular cross-section. From this annular cross-section protrude inwardly into the longitudinal profiles Ll, L2, N2, Nl and outwardly the longitudinal webs Sl, S2 from.
  • the transitions between the longitudinal profiles and the webs in the actual main cross section of the pipeline structure are designed so that notch effects are largely avoided.
  • the transition areas are designed for this purpose with radii, which are preferably larger than shown here in the drawing.
  • the solar panel shown here has a total width of 200 mm and carries the here recognizable three pipe sections Rl, R2, R3.
  • the pipelines are designed such that they do not protrude beyond the main plane defined by the heat absorption surfaces A1, A2, A3, A4.
  • the longitudinal webs Sl, S2 are formed in this embodiment, as can be seen, cranked and each have an angle of about 120 degrees.
  • the initially sloping starting portions of the web or Schulamellen Modellen Sl, S2 go into the actual main surfaces of the solar panel. In the area of these main surfaces, the solar panel is provided with small longitudinal grooves.
  • the outer shell of the pipe structures Rl, R2, R3 is just below the main plane defined by the heat receiving surfaces Al, A2 ... A4.
  • the main surface of the solar panel serving for heat absorption is preferably black anodized and treated or marked in such a way that the highest possible radiant heat input results.
  • this panel As in the roof area to be installed solar panel, it is also possible to make corro- sions and sufficiently durable anodizing of the same in other colors, especially brick red.
  • a longitudinal web 4 is formed on the solar panel according to the invention, which as such can be inserted into a longitudinal groove of an adjacent panel.
  • This longitudinal groove 5 is shown in the embodiment shown here along the right edge of the solar panel.
  • the solar panel according to the invention also other profile geometries can be realized to form from this panel larger, plate-like units, or to facilitate the integration of the same into an overall system.
  • the width of the panel is about 200m.
  • the inner diameter of each pipe structure is about 12mm.
  • This panel is particularly suitable for panel lengths of up to 8m. This makes it possible to create collector systems extending in typical roof structures from eaves to ridge.
  • FIG. 2 again illustrates a profile cross-section of a solar panel according to the invention in the form of a hand sketch.
  • This solar panel according to the invention can be designed so that the wall thickness of the decisive for the heat transfer wall zones increases with approach to the respective pipe cross-section Rl, R2, R3.
  • On the back of the solar panel further profiles P may be provided, through which the integration of the solar panel according to the invention is supported in an overall system.
  • FIG. 3 shows a variant of such a distributor component, which has a base body 7 made of a high-temperature-resistant elastomer material and a steel fabric insert. This basic body 7 forms a plurality of connecting pieces 8, 9, 10, which are placed on the illustrated in Figure 3, exposed end portions of the tube cross-sections Rl, R2, R3.
  • this distributor component on the solar panel can be achieved in particular by the clamp systems 11 indicated in FIG.
  • the peripheral walls of the nozzle 8, 9, 10 are urged on the outer wall surfaces of the exposed pipe socket Rl, R2, R3 and also secured against removal.
  • a micro-profiling is preferably formed in the elastomer part.
  • the distributor part according to the invention can form part of a range by which the various connection and coupling requirements relevant in practice, in particular the shoring in the roof area area, are taken into account.
  • FIG. 5 further shows the structure of this distributor component. It is possible to disguise this distributor component, as indicated in FIG. 6, via a box section 12.
  • This box section 12 has in this embodiment a cover 13, which is removable as needed and thus access to the inserted distributor member and the clamp fitting (see Figures 4 and 5) releases.
  • the distributor element produced according to the invention from an elastomer material can also have other geometries.
  • this distributor component as a crossbar-like element which can be plugged onto the end region of the solar panel and at the same time also forms a contact surface for a cover plate covering the solar panel.
  • the solar panel of the invention can be assembled into larger rectangular box-like solar panels. It is also possible to form larger, in particular entire roof areas covering plate elements by the solar panel according to the invention, thereby to realize particularly large-scale solar graftsy systems.
  • the solar collector panel according to the invention is not only suitable for applications in the roof area, but is also particularly suitable for louver-like arrangement in the facade area.
  • solar panel according to the invention and railing structures snow grille solar collectors and otherwise relatively inconspicuous, architecturally attractive collector systems can be realized.
  • the insulation of the back of the solar panel according to the invention is preferably carried out by relatively high temperature resistant, preferably non-combustible insulating structures, in particular glass foam or mineral wool elements.
  • the cover of the front of the solar panel is preferably by transparent disc systems, which are attached directly to the solar system according to the invention.
  • the heating characteristic can be tuned by tuning the optical effect of possibly provided cover plates. It is possible to apply optical means directly on the panel. Thus, it is in particular possible to provide the panel according to the invention with a transparent glass or ceramic glaze and optionally to form the glaze skin in such a way that it is optically active, in particular develops a focusing effect.
  • the solar panel according to the invention can be used in particular for heating of heat transfer media, which are used for the operation of solar thermal power plants.
  • FIG. 7 shows a variant of a connecting element 20 made of an elastomeric material, which has a main body 21 made of an elastomer material with channels 22 molded therein.
  • the molded into this component 20 channels are designed so that the component 20 can be plugged with its longitudinal side on an end portion of a solar panel according to the invention, in particular over a distance of about 35 mm can be postponed.
  • the pipeline structures which have been freed up at the end section of the solar panel according to the invention enter into the nozzle sections 8, 9, 10 which can be seen here.
  • the window sections shown here it is possible to place clamps on these nozzle sections 8, 9, 10, by means of which the nozzle sections can be reliably clamped onto the exposed pipeline structures.
  • the distributor component 20 shown here further stub sections 23, 24 are provided, via which an integration of this distributor component 20 into the further heat exchanger medium cycle can be accomplished.
  • a countersunk section 25 provided complementary to the profile cross section of the associated panel is formed on the front side of the component 20.
  • a particularly advantageous and resilient suspension of the panel according to the invention is achieved via the elastomer component 20.
  • the pressing of the aforementioned nozzle 8, 9, 10 can be accomplished by the clamp elements 26, 27 shown here. These clamp elements can be designed so that via the fastening screws 28, 29 shown here also a positive anchoring to the inserted panel is accomplished.
  • the integration of the solar panel according to the invention in a corresponding fluid circuit can also by other connection concepts, in particular by soldering preferably from the the same material existing piping systems, or be accomplished by per se known screw or press connections of pipe connection systems.
  • FIGS. 9a to 9d show, in the form of a family of sketches, further details of a solar collector produced with the inclusion of a solar panel according to the invention.
  • the solar panel 30 is covered in the region of its back with a, preferably made of a metal material radiation protection film 31. Behind this radiation protection film 31 is an insulation 32, which may preferably consist of a glass foam profile material, possibly also from otherwise known insulating materials, in particular mineral wool or PU foam.
  • the solar panel 30 according to the invention is closed at the back by a tub element 33.
  • the solar panel 30 is connected in this embodiment by an integral with the solar panel 30 profile structure with this tub member 33.
  • connection is made by a plurality of rivets 34 formed in the longitudinal direction of the peripheral solar panel.
  • a fastening profile 35 is further formed in the edge region, which forms a receiving cross section for an earring cord 36 and for a frame profile 37.
  • This attachment profile 35 shown here it is possible to couple a disc 38 in a sealed manner with the solar panel 30 according to the invention.
  • the tub 33 may be formed so that it encloses only a single, inventive solar panel 30. It is also possible to manufacture the tub as Abkantblechbauteil and to make in terms of their width so that it covers several, assembled to a larger collector plate, solar panels according to the invention.
  • FIG. 9b the concept outlined in FIG. 9a is illustrated even further in the form of a perspective sketch.
  • the frontal end of the solar panel 30 shown here can be accomplished in particular by recourse to the illustrated in Figures 4, 5 and 6 and in particular also Figure 7 distributor components.
  • FIG. 9c shows in the form of a sketch a variant in which the suspension of the solar panel 30 is accomplished via a, preferably made of a high-temperature-resistant extruded plastic component 40 with a low heat conduction value. This makes it possible to reduce any heat losses over the edge region of the solar panel 30.
  • FIG. 9d shows a further variant for the connection of a solar panel 30 according to the invention.
  • a thread or otherwise receiving section is milled into the pipeline structure Rl with the removal of the longitudinal profiling in sections.
  • a connection piece 50 can be screwed, via which in the form of a union nut 51 and optionally underlayed seal 52 in a conventional manner, a connection to suitable fluid distribution systems can be achieved.
  • FIG. 10 shows a perspective sketch of an absorption device according to the invention for absorbing solar radiation, with a transparent section 1 and an absorber section 2 of FIG such forms an absorption surface, wherein the absorption device is designed in terms of their outer geometry in the manner of a roof panel.
  • the absorber section 2 is designed in such a way that it occupies only the transparent sections of an overlapping plate row (not shown here).
  • the absorption device is designed in this embodiment in terms of their outer dimensions in the manner of a Biberschwanz roof panel and thus fully compatible with existing Biberschwanzdumbleern.
  • the absorption device can be connected via clamping and supporting sections 3, 4 2a, 2b to a heat tapping line laid parallel to the roof battens.
  • the heat transfer to the heat tap line is accomplished by touch contact zones.
  • the transparent section 1 and the absorption section 2 are offset relative to one another in such a way that, when the roof system is formed from a large number of such solar roof panels, the upper section transparent section 1 covers half of the absorption section 2 of the lower plate. By two adjacent plate elements results in a full-surface coverage of the absorber section 2 of the lower plate.
  • the transparent section and the absorption section form a chamber system. In this chamber system, at least one thin-walled plate or film structure can be arranged, for the separation of the chamber system in an upper and in a lower chamber position.
  • the plate element shown here is designed in the manner of a Runditesbibers.
  • the inventive concept is particularly suitable for straight cut and Spitzbiber.
  • FIG. 11 shows, in the form of a perspective sketch, the construction of an absorber plate 2d for the absorption element according to FIG.
  • the absorber sheet can be made of a metal material, in particular copper or aluminum or stainless steel.
  • special structures for heat dissipation and possibly also for fixing this absorber sheet within the ambient system can be formed on the absorber sheet 2d.
  • the recognizable front side can be designed so that results in a desired color appearance, a high absorption effect.
  • the back of the absorber sheet is preferably carried out mirrored to minimize the radiant heat loss at the back.
  • absorber sheet channel structures or caverns which are filled with a heat transfer medium to support the heat transfer into the region of the tap tube.
  • the absorber plate is preferably designed as a stamped and bent part.
  • FIG. 12 shows a sketch for illustrating an advantageous mechanical coupling of the absorber sheet according to FIGS. 1 and 2 with a heat transfer line 5.
  • the thermal connection of the absorber plate 2d to the heat transfer line takes place here by clamping straps 3 which are made by stamping-bending deformation integral with the absorber sheet 2d.
  • FIG. 13 illustrates the structure of a collector element according to the invention and further plate layers formed thereby.
  • the heat transfer lines 5 extend within an insulated channel 6 whose outer contour allows the hooking structure for hooking the solar panel element to roof battens 7.
  • This channel 6 may be designed so that insertion of the heat transfer line 5 from the inside out is possible.
  • the channel and in this preferably dimensionally stable advanced insulation is designed so that the insertion of the heat transfer line 5 takes place from above.
  • FIG. 14 shows a perspective sketch for illustrating a basic shell element G made of a transparent plastic or glass material.
  • Einhaknasen 8, 9 are provided which protrude over the underside of the bottom surface of the Einlagewannen Schemes 7 down and anchoring serve the main body shown here on a roof battens system.
  • the insert pan area 7 is designed in such a way that an absorber insert module 10 (see FIG. 6) optimized in terms of its absorption capacity, its heat transfer to the tap zone and with regard to the reduction of backside heat losses can be inserted.
  • an absorber insert module 10 (see FIG. 6) optimized in terms of its absorption capacity, its heat transfer to the tap zone and with regard to the reduction of backside heat losses can be inserted.
  • G2 In the side edge region of the basic shell element G openings Gl, G2 may be formed, which allow as such the laying of the heat exchanger line 5.
  • detail geometries may be formed, for example, support the positioning of the overlying plates, or also serve to dissipate condensation or moisture otherwise penetrated.
  • FIG. 15 shows, in the form of a perspective sketch, an absorber insert A for the basic shell element G according to FIG. 5 with integrated glass foam insulating body 10.
  • On the Glasschaumisolier endeavor 10 seated made of copper sheet absorber layer 2d which is provided with two longitudinal beads 11, 12 via which an intimate contact with heat exchanger lines is made possible.
  • two transverse grooves are formed with a removable insulating filling 13, 14 are initially closed.
  • this Isolier Shellonne 13, 14 removed and placed on the absorber insert with the now existing receiving trough on the heat exchanger tube.
  • FIG. 16 shows, in a highly simplified manner, a sectional sketch to illustrate the structure of an absorber insert A with a housing pan 15 thermoformed from an aluminum sheet, an insulating material insert 16 and an absorption sheet cover 2d.
  • the structure of the absorber insert can be matched to the required efficiency and the required temperature.
  • elaborate structures for rear-side thermal partitioning of the absorption sheet cover 2d, as well as for supporting the heat transfer to the tapping zones can be constructed. be formed. It is possible to use different absorber inserts A with regard to their structure within a roof made from the solar roof panels according to the invention.
  • absorber inserts can be used in the area of the exchanger pipe sections still flowed through by colder exchange medium, whereas in the medium and in particular in the highly heated pipe sections of the casing, absorber inserts with a higher insulating effect and possibly other heating characteristics are used.
  • FIG. 17 shows in the form of a sectional sketch the construction of a roof battens element 17 with integrated heat conduction pipe 5
  • the roof lath element 17 comprises a shell made of a profile material 18 and an insulating material insert 19.
  • This roof lath element 17 it is possible to dispense with other roof laths and to achieve a particularly simple installation of the roof panel elements according to the invention. or conductor body to prepare and use this after local separation of existing slats in their place in this lattice or conductor body factory already all exchanger or circuit pipe connections are prepared n.
  • Stretchable and compressible Faltenbalgrohrabitese can be formed on the lattice body, through which a certain adaptability to possibly deviating from the standard lath spacing distances of the Altlattung is achieved.
  • a heat transfer profile can be used in this "roof lath element" which corresponds essentially to the profile of Figure 1 or at least one of the special inner channels As a relatively wide box in which the transfer profile is arranged and insulated downwards, this box then forms an upwardly facing absorber surface onto which a plurality of corresponding roof panel elements, possibly completely transparent and made of GaIs, can then be placed.
  • FIG. 18 again shows a sectional sketch of a further illustration of the construction of a basic shell element made of a transparent plastic or glass material.
  • the base shell element G forms the transparent bell section 1 and the insert pan area 7 provided for receiving the absorber structure A (see FIG. 6).
  • an introduction opening 20 is provided, via which a heat exchanger line can be inserted from the inside.
  • FIG. 19 shows a further embodiment of a panel element P according to the invention.
  • the base shell element G of the construction is made of a transparent plastic or glass material and provided with an insulating layer 10.
  • the plate element P forms a Einlagerinne 21 in which the exchange line 5 can be inserted.
  • the absorber layer 2d is transparent in the region of covered Einstrahlhunt K connected to the plate element P.
  • the connection of the absorber layer 2d can be effected by including means 22 for the thermal separation of the shell element G from the absorber layer 2d.
  • the Einstrahlschsch K can be equipped with a vacuum, or a gas filling, e with a low-pressure Krypton spallung.
  • FIG 20 shows a sketch to illustrate a Dachpfannen- or Donauwellen variant of a roof panel according to the invention.
  • each plate element is preferably provided with its own absorber layer and a rear insulating layer.
  • the heat removal takes place by means of two horizontally extending, exchanger-side connected exchanger tubes 5a, 5b.
  • the pipelines used for the realization of roof systems according to the invention can be formed by commercially available semi-finished products.
  • the concept according to the invention makes it possible to use relatively long pipe sections, e.g. 5m sections undeformed and only provided with end-side connections to use.
  • the introduced into the roof system pipes thus remain at the end of the life of a roof system according to the invention as a reusable semi-finished product.
  • the absorber inserts can be designed so that the absorber plates can be easily removed from the residual structure.
  • the basic shell body can be supplied as a sorted glass or plastic material to a recycling process.
  • the Isoliermateriallage can be made of inert material, especially mineral wool, and / or glass foam.
  • the absorber insert can be designed so that it has the lowest possible metal content. At least part of the absorber insert can also be made of other, sufficiently temperature-resistant and thermally conductive materials. Thus, it is in particular possible to manufacture the absorber layer from a basalt melt and, if necessary, to apply a heat conduction layer of copper by electrochemical means, whereby this copper layer does not necessarily have to be executed over the entire surface, but possibly in the manner of a "fir tree silhouette" in the course of the heat tapping point has increasing width.
  • FIG. 21 shows an exemplary construction for a solar roof, which as such is manufactured using transfer profiles 50 according to the invention. These transfer profiles 50 are designed and laid in such a way that they also form the hooking grooves 52 provided for hanging fully transparent glass folding tiles 51.
  • the Reansferprofile are screwed to a first 53 tapered longitudinal battens 54. Under this longitudinal batten 54 sits a plate 55 which is preferably made of a flame-retardant material such as Fermacell material. In the interior there is a mineral wool layer 56.
  • the arrangement can be completed by a ridge tile 57. This is anchored here on a ridge batten 58.
  • a eaves plate 59 is provided.
  • FIG. 23 shows a variant of a solar roof according to the invention in which the transfer profiles 50 are laid ascending to the ridge.
  • transfer profiles 50 of this type plate surface A holding structures in particular angle profiles 62 may be screwed.
  • cover plates which are preferably designed as roof panels 51 can be suspended via their suspension folds 51a.
  • further separating layers 63 for example made of UV-resistant plastic film material, can be provided which, as such, further suppress interior convection.
  • the heat removal takes place via a fluid supply and fluid discharge system which is connected to the end sides of the transfer profiles and forms part of the heat exchanger circuit 64 indicated here in simplified form.
  • the transfer profiles according to the invention can also be designed in such a way that they can be inserted into a flat brick, in particular batten battens, so that the beaver boards can be placed directly on these profiles.
  • the heat transfer structure constructed in this way is covered with transparent or possibly also conventional brick plates. It is also possible to produce special panels which, for example, have a relatively thick upper transparent layer and an absorbent bottom layer.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Solarkollektorpanel, sowie auch auf ein unter Einschluss desselben gefertigtes Kollektorsystem. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Technik zu schaffen durch welche Kollektorsysteme gefertigt werden können, die sich durch einen robusten Aufbau, und einen hohen Gesamtwirkungsgrad auszeichnen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Solarpanel mit einer Rohrleitungsstruktur zur Durchleitung eines Wärmetauschermediums, und einer Plattenstruktur zur Bereitstellung einer Wärmeaufnahmefläche, wobei dieses Solarpanel als Strangpressprofil gefertigt ist und der Innenbereich der Rohrleitungsstruktur unrund gestaltet ist. Die Erfindung richtet sich weiterhin auf eine Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung. Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche die Einbindung von Absorbersystemen in Gebäude auf montagetechnisch einfache Weise und ohne erhebliche Beeinträchtigung des Gesamterscheinungsbildes des Gebäudes realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung, mit einem transparenten Abschnitt und einem Absorberabschnitt, wobei die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außengeometrie in der Art einer Dachplatte gestaltet ist.

Description

Solarkollektorpanel, sowie unter Einschluss desselben gefertigtes Kollektorsystem,
Die Erfindung bezieht sich auf ein Solarkollektorpanel, sowie auch auf ein unter Einschluss desselben gefertigtes Kollektorsystem.
Solarkollektoren die als solche der Aufheizung eines flüssigen Wärmetauschermediums dienen, umfassen typischerweise ein Plattenelement an welches Rohrleitungen angeschweißt sind durch welche ein Wärmetauschermedium geführt wird. Diese Plattenelemente werden im Bereich ihrer Rückseite von einer Isolationsschicht und im Bereich ihrer strahlungsbeaufschlagten Frontseite von einer Scheiben- oder Folienstruktur abgedeckt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Technik zu schaffen durch welche Kollektorsysteme gefertigt werden können, die sich durch einen robusten Aufbau, und einen hohen Gesamtwirkungsgrad auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Solarpanel mit: einer Rohrleitungsstruktur zur Durchleitung eines Wärmetauschermediums, und einer Plattenstruktur zur Bereitstellung einer Wärmeaufnahmefläche, wobei dieses Solarpanel als Strangpressprofil gefertigt ist und der Innenbereich der Rohrleitungsstruktur unrund gestaltet ist.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Solarpanel zu schaffen, das sich durch eine hohe Strukturfestigkeit auszeichnet und bei welchem ein besonders wirkungsvoller Wärmeübergang auf das Wärmetauschermedium erreicht wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im Innenbereich der Rohrstruktur Längsprofilierungen ausgebildet. Diese Längsprofilierungen können als schmale Längsstege oder auch lediglich als kleine Längsnasen ausgebildet sein. Diese Stege können im wesentlichen radial ausgerichtet sein. Die Stege wiederum können eine weitere filigranere Längsprofilierung unter Bildung weiterer Wärmetauschflächen aufweisen. Es ist möglich, die im inneren der Rohrstruktur ausgebildete Längsprofilierung abschnittsweise so nachzuarbeiten, dass die Durchströmung der Rohstruktur unter ausgeprägter Durchmischung des Wärmeträgermediums erfolgt. Hierzu ist es beispielsweise möglich, durch ein eingeschobenes Umformwerkzeug abschnittsweise, z.B. im Abstand von 300mm etwa 8mm lange und um ca. 3mm seitlich ausweichende -Ausstellungen an den Längsprofilierungen auszubilden durch welche die Verwirbelung des Wärmeträgermediums im inneren der Rohrstruktur weiter unterstützt wird.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung befinden sich diese Längsprofilierungen in einem Winkelbereich, in welchem auch die äußeren Steg- oder Heizlamellenstrukturen an die Rohr- leitungsstruktur angebunden sind. Hierdurch wird erreicht, dass der über die äußeren Steg- oder Plattenabschnitte zufließende Wärmestrom besonders wirkungsvoll von dem Wärmeträgermedium abgegriffen wird.
Die Rohrleitungsstruktur an sich ist vorzugsweise so gestaltet, dass diese einen Mantel mit im wesentlichen kreisringförmigem Querschnitt umfasst, wobei nach innen über diesen Kreisringquerschnitt jene Längsprofilierungen und nach außen jene Steg- Flanken- oder Plattenstrukturen hervorkragen.
Die nach außen hervorkragenden Steg- oder Heizlamellenstrukturen können so ausgebildet sein, dass deren Wanddicke im Verlauf zur Rohrleitungsstruktur hin leicht zunimmt. Der Übergangsbereich zwischen den äußeren, an die Rohrleitungsstruktur anstoßenden Steg- oder Heizlamellenstrukturen sowie vorzugsweise auch der Inneneckbereich der Längsprofilierungen ist so gestaltet, dass sich hierbei ausgeprägte Radien ergeben. Hierdurch wird in besonders wirkungsvoller Weise der Entstehung von Kerbspannungen in diesen Übergangsbereichen vorgebeugt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Panel so ausgebildet, dass dieses mehrere Rohrquerschnitte umfasst, die über gemeinsame integral mit dem Profil gefertigte Steg- Flanken- oder Plattenstrukturen miteinander verbunden sind. Das Panel kann insbesondere so ausgebildet sein, dass dieses zwei oder vorzugsweise drei Rohrquerschnitte umfasst. Am Seitenrand- bereich des jeweiligen Panels können Profilabschnitte, insbesondere Winkel- und Rinnenprofilab- schnitte ausgebildet sein, über welche das Panel zu einer größeren Panelplatte zusammengesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise im Strangpressverfahren aus Aluminium gefertigt. Es ist auch möglich, das Panel aus anderweitigen Werkstoffen, insbesondere aus Kupfer zu fertigen.
Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise auf der Bestrahlungsseite mit einer, den Strahlungswärmeeintrag unterstützenden Beschichtung versehen. Es ist möglich, auf das erfindungsgemäße Panel eine transparente Schicht, insbesondere aus einem Glas- oder Kunststoffmaterial aufzubringen. Die Aufbringung dieser Schicht kann durch Aufkleben oder Aufschmelzen erfolgen. Im rückwärtigen Bereich ist das Panel vorzugsweise möglichst glatt und hochglänzend ausgeführt. Das erfindungsgemäße Panel ist vorzugsweise in ein Solarkollektorgehäuse eingebunden und im Bereich seiner Rückseite mit einer Wärme isolierenden Lage, die vorzugsweise aus einem Glasschaummaterial gefertigt ist, versehen. Die der Wärmezuleitung zugängliche Panelvorderseite wird vorzugsweise durch eine Scheibenstruktur oder eine Folienstruktur abgedeckt, wodurch die Wärmeableitung durch Umgebungsluftkon- vektion reduziert wird.
In die, die Vorderseite des Panels abdeckenden Scheibenstrukturen können optisch aktive Geometrien, insbesondere Linsenstrukturen eingeformt sein, durch welche eine gewisse Fokussierung der auftreffenden Strahlung erreicht wird. Das erfindungsgemäße Panel eignet sich insbesondere zur Realisierung eines zur Aufheizung eines flüssigen Wärmetauschermediums, insbesondere Öl oder vorzugsweise mit Additiven versetztem Wasser vorgesehenen Kollektors. Das erfindungsgemäße Panel kann auch als Kühlstruktur zur Kühlung von Photovoltaiksystemen sowie gegebenenfalls auch als Heizstruktur zur Innenraumbeheizung verwendet werden. Das erfindungsgemäße Panel kann auch als Wärmetauscherprofil in Bodenbeläge, insbesondere auch in Asphaltflächen eingebettet werden die beispielsweise im Außenbereich verlegt sind. In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Profil auf vorhandene Trapezblech- Dächer aufgeschraubt werden, wobei das erfindungsgemäße Profil vorzugsweise in den Rinnenbereichen verlegt wird. Auf das so verlegte Profil können dann ggf. tranparente unter Belassung eines kleinen Zwischenraums von vorzugsweise ca. 5 bis 15 mm Scheibenelemente aufgelegt werden. Die Scheibenelemente können auf den Trapezstegen des Trapezblechdaches aufliegen. Diese Scheibenelemente können schuppenartig verlegt und wie Dachplatten ausgebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf eine Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung. Zur Absorption solarer Strahlung sind Spiegelsysteme bekannt durch welche solare Strahlung konzentriert und auf eine Absorberleitung geführt wird. In dieser Absorberleitung wird ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeträgermedium erwärmt. Weiterhin sind sog. Flachkollektoren bekannt die typischerweise als Rechteckkasten ausgeführt sind und im Bereich ihrer in Einbauposition der Sonne zugewandten Seite mit einer transparenten Abdeckung versehen sind. Unterhalb dieser Abdeckung befindet sich eine metallische, typischerweise schwarz gefärbte Absorberplatte die als solche mit einer Rohrschleife gekoppelt ist über welche die seitens der Absorberplatte aufgenommene Wärme abgeführt werden kann. Im rückseitigen Bereich der Absorberplatte können Folien und Isolierwollelagen vorgesehen sein um den Wärmeverlust über den rückwärtigen Bereich zu reduzieren. Weiterhin sind Vakuumröhrenkollektoren bekannt die mehrere volltransparente Röhren umfassen innerhalb welcher ein Absorbersystem angeordnet ist über welches die in das jeweilige Rohr eingestrahlte Wärme abgeführt werden kann.
Bei den vorgenannten Absorptionsvorrichtungen besteht das Problem, dass zur Realisierung einer für einen typischen Haushalt ausreichenden Heizleistung relativ großflächige Absorbersysteme mit einer Fläche von wenigstens 8m2 erforderlich sind. Insbesondere bei historischen, oder hinsichtlich der Dachfläche architektonisch ansprechend gestalteten Gebäuden bereitet die Montage von Kollektoren Schwierigkeiten und erweist sich auch unter ästhetischen Gesichtspunkten als bedenklich.
Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche die Einbindung von Absorbersystemen in Gebäude auf montagetechnisch einfache Weise und ohne erhebliche Beeinträchtigung des Gesamterscheinungsbildes des Gebäudes realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung, mit einem transparenten Abschnitt und einem Absorberabschnitt, wobei die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außengeometrie in der Art einer Dachplatte gestaltet ist. Die Ab- Sorptionsvorrichtung kann aus einem Aluminiumstrangpressprofilmaterial mit dem vorangehend beschriebene Querschnitt gebildet sein.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein in seiner Grundkonstruktion traditionelles Dach als Solar-Wärmesenke zu nutzen und hierdurch ein Wärmeträgermedium über einen Solarthermiekreis geführtes Wärmeträgermedium, oder ggf. direkt Brauchwasser aufzuheizen. Die erfindungsgemäß in ihren Außenabmessungen zu verbreiteten Dachziegelsystemen kompatibel gestaltete Solar-Dachplatte kann ggf. in einfacher Weise in bestehende Lattensysteme eingelegt werden. Die erfindungsgemäße Solar-Dachplatte kann als relativ robustes Element gefertigt werden. Falls innerhalb eines durch eine Vielzahl verbauter erfindungsgemäßer Solar-Dachplatten gebildeten Kollektorenfeldes Schäden an einzelnen Elementen auftreten, können diese auf einfache Weise gewechselt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außenabmessung in der Art einer Biberschwanz-Dachplatte gestaltet. Hierdurch wird es möglich, auf Installationstechnisch vorteilhaft bewerkstelligbare Weise ein traditionelles Biber-Dach, vollflächig, oder sektional zu einem wirkungsvollen und ästhetisch ansprechenden Solardach zu wandeln. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es insbesondere möglich, einen horizontal ausgedehnten Abschnitt eines Biber-Daches zu einem Solardach zu wandeln. Dieser Abschnitt kann beispielsweise eine Breite von lediglich 3 bis 5 Plattenreihen aufweisen und sich unmittelbar entlang des Dachfirsts erstrecken. Eine weitere, optisch unauffällige Integrationsvariante besteht darin, ggf. nur wenige erfindungsgemäße Solar-Dachplattenreihen in Bereich eines Schneegitters, oder im Traufbereich zu verlegen.
Der Absorberabschnitt kann unter vertretbarer Reduktion der Absorptionsleistung farblich so gestaltet sein, dass sich die erfindungsgemäße Solardachplatte optisch unauffällig in eine Dachhaut einfügt. Die Färbung kann dabei auf verbreitete Glasurfarben, insbesondere Braun-engobiert, sowie Tondach- zieglf arbig, insbesondere in Verwitterungsfarben gefärbt sein. Diese Färbung kann durch elektrochemische Beschichung des Absorberabschnitts, oder Glasuren bewerkstelligt werden.Die erfindungsgemäßen Solardachplatten, insbesondere mit der Außengeometrie einer Biberschwanz-Dachplatte, können so gestaltet sein, dass diese ohne Eingriff in die Dachkonstruktion, insbesondere unter Nutzung einer bestehenden Dachlattung verlegt werden können.
Alternativ zur der vorgenannten Gestaltung ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außenabmessung in der Art eines Wellen- oder Falzdachziegels zu gestalten. Bei der Gestaltung der erfindungsgemäßen Solardachplatte als Biberschwanzplatte ist es möglich, den Aufbau der Platte so zu gestalten, dass die an die vordere, d.h. die in Einbauposition untere Querkante angrenzende Plattenhälfte, eine volltransparente Glocke bildet die eine Absorberhälfte der darunterliegenden Platte abdeckt. Durch die geschuppte und versetzte Anordnung der erfindungsgemäßen Solar-Dachplatte bildet jeweils der transparente Glockenabschnitt der oberen Dachplatte mit dem Absorberabschnitt der unteren Dachplatte jeweils ein kleines Kollektorsystem. Der Wärmeeintrag in dieses kleine System kann bereits durch eine einzige an dieses Kollektorsystem durch Berührungs- kontakt, ggf. unter Unterstützung mittels einer Wärmeleitpaste angekoppelte Wärmetauschleitung abgeführt werden
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Absorptionsvorrichtung in vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass diese an eine parallel zur Dachlattung ausgerichtete Wärmab- griffsleitung anbindbar ist. Diese Wärmeabgriffsleitung kann entweder möglichst zentral unter den Absorberabschnitten der nebeneinanderliegenden Platten hindurchgeführt, oder insbesondere in einem auf Höhe der Plattennasen verlaufenden Einhakrinne verlaufen. Die Wärmeabgriffsleitung kann als relativ lange, handelübliche Rohrleitung, insbesondere Kupfer, oder Stahlrohrleitung ausgeführt sein, die lediglich abgelängt und mit endseitigen Anschlussstrukturen, insbesondere Dehnungsausgleichsstutzen und Anschlusswinkeln versehen in eine erfindungsgemäße Plattenreihe eingelegt, oder - im Falle der Führung innerhalb eines Einhakwulstes - in diesen eingesetzt wird.
Bei der Verlegung der erfindungsgemäßen Platten mit Einlegemöglichkeit vom Dachraum aus können Verlegearbeiten und Installationsarbeiten arbeitsteilig und zeitlich entkoppelt durchgeführt werden. Die Eindeckung eines Daches mit erfindungsgemäßen Solar-Dachplatten erfolgt vorzugsweise derart, dass zunächst eine unterer Reihe erfindungsgemäßer Platten ausgelegt wird. In diese Reihe wird das abgelängte und mit Endstücken versehene Wärmetauscherrohr eingelegt. Anschließend, werden die Absorbereinsätze auf das verlegte Wärmetauscherrohr aufgelegt. Nach entsprechender Verlegung und Ausstattung einer Reihe werden die Plattenschalen der nächsten Reihe verlegt. Bei einer Biberschwanzdeckung liegen nunmehr unter einem halben Plattenbreitenversatz die Abdeckglockenabschnitte der oberen Plattenreihe auf den Absorberabschnitten der unteren Reihe auf. In diese obere Reihe wird nun wiederum ein Tauscherrohr eingelegt und mit Absorberelementen bedeckt. Es ist möglich, erfindungsgemäße Plattenschalenelemente und Absorberelemente zu fertigen die sich beispielsweise über eine Länge von ca. Im bzw. einer Länge von 3 bis 20 Platten erstrecken, so dass Dachbereiche mit größeren geradlinigen Plattenzeilen aus größeren vorbereiteten Elementen gebildet werden können. An den Endbereich dieser größeren Zeilenelemente können sich dann die als 1- Plattenelemente, oder ggf. auch als Vz oder 6/4-Platten ausgeführten erfindungsgemäßen kleineren Solarplatten anschließen.
Zu dem erfindungsgemäßen Solardachplattensystem können auch Sonderplatten in Form von Ortgängen, Entlüftungsplatten und ggf. auch Dachreitern gefertigt werden, die ggf. ohne Anbindung derselben an das Wärmtauschersystem das Gesamterscheinungsbild des so gebildeten Dachabschnitts abrunden. Um eine optisch möglichst unauffällige Form des erfindungsgemäßen Kollektorsystems zu realisieren ist es möglich, zunächst das Farberscheinungsbild einer vorhandenen Eindeckung zu ermitteln, und über eine flexible Fertigung, oder Auswahl aus einem Farbsortiment entsprechend gefärbte Absorbersysteme abzuziehen. Die Absorptionsvorrichtung ist vorzugsweise derart gestaltet dass der Wärmetransfer an die Wärmeabgriffsleitung durch Berührungskontaktzonen bewerkstelligt wird. Dieser Berührungskontakt kann insbesondere durch Anklemmen oder Andrücken der Absorberlage an das Tauscherrohr bewerkstelligt werden. Insbesondere bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Solar-Dachplatte als Biberplatte ist es möglich ein Dachsystem zu bilden bei welchem der transparente Abschnitt und der Absorptionsabschnitt derart zueinander versetzt sind, dass bei einer geschuppten Überdeckung der transparente Abschnitt der oberen Platte den Absorptionsabschnitt der unteren Platte überdeckt. Der transparente Abschnitt und der Absorptionsabschnitt bilden hierbei ein Kammersystem. Es ist möglich, in diesem Kammersystem weitere Strukturen zur Verringerung der Wärmeabstrahlung und Wärmeableitung über den Scheibenbereich anzuordnen. Insbesondere ist es möglich, in dem Kammersystem wenigstens eine dünnwandige Platten- oder Folienstruktur anzuordnen, zur Trennung des Kammersystems in eine obere und in eine untere Kammerlage.
Weiterhin ist es möglich, in den Deckscheibenbereich optisch aktive Strukturen, insbesondere Linsen und Bündelungsoptiken einzuformen. Der transparente Korpus ist vorzugsweise aus einem hagel- schlagfesten, eisenfreien Glas, oder auch aus einem hinreichend UV- und temperaturbeständigen Kunststoffmaterial gefertigt. Das erfindungsgemäße Plattenelement kann auch mit Photovoltaiksys- temen, insbesondere Dünnschichtkollektorflächen ausgestattet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Panels mit drei integral eingebundenen und mit Längsrippen versehenen Rohrquerschnitten,
Figur 2 eine Handskizze zur Veranschaulichung eines weiteren Profilquerschnitts eines erfindungsgemäßen Panels,
Figur 3 eine Skizze zur Veranschaulichung der stirnseitigen Freilegung der Rohrquerschnitte des Panels,
Figur 4 eine Handskizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines temperaturbeständigen
Elastomermaterialbauteils zur Bewerkstelligung der Einbindung des Panels in einen Medium-Kreislauf,
Figur 5 eine perspektivische Handskizze zur weiteren Veranschaulichung des Elastomerbauteils nach Figur 4, Figur 6 eine Handskizze zur Veranschaulichung eines Kastenprofils zur Aufnahme des E- lastomerbauteils nach den Figuren 4 und 5 sowie zum stirnseitigen Abschluss einer aus mehreren, erfindungsgemäßen Solarkollektor-Panels zusammengesetzten Panelplatte.
Figur 7 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines aus einem Elastomermaterial gefertigten Anschlussbauteils zum Abgriff bzw. zur Zuleitung eines Wärmetauschermediums zu dem Panel,
Figur 8 eine perspektivische Darstellung des Panels nach Figur 1 mit einem beispielhaft freigelegten Endabschnitt der Rohrleitungsstruktur R2,
Figuren 9a bis 9d verschiedene Skizzen zur Veranschaulichung weiterer, konstruktiver Einzelheiten eines, unter Einschluss eines erfindungsgemäßen Solarpanels gefertigten Kollektors.
Figur 10 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines in der Art einer Biberschwanzdachplatte gestalteten erfindungsgemäßen Absorptionselementes;
Figur 11 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines Absorberbleches für das
Absorptionselement nach Figur 1;
Figur 12 eine Skizze zur Veranschaulichung einer vorteilhaften mechanischen Koppelung des
Absorberbleches nach Figur 1 mit einer Wärmetransferleitung;
Figur 13 eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kollektorelementes sowie der Einbindungspositionen für eine oder mehrere Wärmtransferleitungen;
Figur 14 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines aus einem transparenten
Kunststoff- oder Glasmaterial gefertigten Grund-Schalenelementes;
Figur 15 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines Absorbereinsatzes für das
Grund-Schalenelement nach Figur 5 mit integriertem Glaschaum-Isolierkörper;
Figur 16 eine Schnitt-Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Absorbereinsatz mit einer aus einem Aluminiumblech tiegezogenen Gehäusewanne, einer Isoliermaterialeinlage und einer Absorptionsblechabdeckung; Figur 17 Schnitt-Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Dachlattenelementes mit integriertem Wärmeleitungsrohr;
Figur 18 eine Schnitt-Skizze zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus eines aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial gefertigten Grund-Schalenelementes;
Figur 19 eine Schnitt-Skizze zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus eines aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial gefertigten Grund-Schalenelementes mit eingebundener Isolierlage, eingelegter Tauscherleitung und im Bereich der transparent abgedeckten Einstrahlkammer angebundener Absorberlage;
Figur 20 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Dachpfannen- oder Donauwellen-Variante einer erfindungsgemäßen Dachplatte;
Figuren 21 bis 24 weitere Einzelheiten zu einem erfindungsgemäßen Solardach.
Das in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Solarpanel umfasst mehrere Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3, die als solche der Durchleitung eines flüssigen oder gegebenenfalls auch gasförmigen Wärmetauschermediums dienen. Das Solarpanel umfasst weiterhin mehrere Steg- oder Plattenstrukturen Sl, S2, die nach außen über die Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3 überstehen und einstückig mit diesen Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3 ausgeführt sind. Diese Steg- oder Heizlamellenstrukturen dienen der Bereitstellung einer Wärmeaufnahmefläche Al, A2, A3, A4.
Das erfindungsgemäße Solarpanel ist als Strangpressprofil gefertigt und zeichnet sich zudem dadurch aus, dass der Innenbereich der Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3 unrund gestaltet ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Innenbereich der Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3 Längspro- filierungen Ll, L2 sowie Längsnasen Nl, N2 ausgebildet. Durch diese Profilierungen wird der Eintrag, der über die Wärmeaufnahmeflächen Al, A2, A3, A4 zufließenden Wärme in das in den Rohrstrukturen Rl, R2, R3 fließende Wärmetauschermedium verbessert.
Die Rohrleitungsstrukturen Rl, R2, R3 sind so gestaltet, dass diese jeweils einen Mantel M aufweisen, der den hier erkennbaren, im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt umfasst. Von diesem kreisringförmigen Querschnitt ragen nach innen hinein die Längsprofilierungen Ll, L2, N2, Nl sowie nach außen die Längsstege Sl, S2 ab. Die Übergänge zwischen den Längsprofilierungen und den Stegen in den eigentlichen Hauptquerschnitt der Rohrleitungsstruktur sind so gestaltet, dass hier Kerbeffekte weitgehend vermieden werden. Die Übergangsbereiche sind hierzu mit Radien gestaltet, die vorzugsweise größer sind als hier in der Zeichnung dargestellt. Das hier dargestellte Solarpanel weist eine Gesamtbreite von 200 mm auf und trägt die hier erkennbaren drei Rohrleitungsquerschnitte Rl, R2, R3. Die Rohrleitungen sind so ausgebildet, dass diese nicht über die durch die Wärmeaufnahmeflächen Al, A2, A3, A4 definierte Hauptebene hervorkragen. Die Längsstege Sl, S2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel, wie erkennbar, gekröpft ausgebildet und weisen zueinander einen Winkel von etwa 120 Grad auf. Auf Höhe des Außenmantels der Rohrquerschnitte Rl, R2, R3 gehen die zunächst schräg ansteigenden Anfangsabschnitte der Steg- oder Heizlamellenstrukturen Sl, S2 in die eigentlichen Hauptflächen des Solarpanels über. Im Bereich dieser Hauptflächen ist das Solarpanel mit kleinen Längsrillen versehen. Der Außenmantel der Rohrstrukturen Rl, R2, R3 liegt knapp unter der durch die Wärmeaufnahmeflächen Al, A2... A4 definierten Hauptebene.
Die der Wärmeaufnahme dienende Hauptfläche des Solarpanels ist vorzugsweise schwarz eloxiert und derart behandelt oder markiert, dass sich ein möglichst hoher Strahlungswärmeeintrag ergibt. Für die Verarbeitung dieses Panels als im Dachbereich zur verbauendes Solarpanel ist es auch möglich, korro- sions und hinreichend dauerhafte Eloxierungen desselben in anderweitigen Farben, insbesondere Ziegelrot vorzunehmen.
In dem in dieser Darstellung erkennbaren, linken Seitenkantenbereich ist an dem erfindungsgemäßen Solarpanel ein Längssteg 4 ausgebildet, der als solcher in eine Längsnut eines benachbarten Panels eingesteckt werden kann. Diese Längsnut 5 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der rechten Kante des Solarpanels gezeigt. In dem erfindungsgemäßen Solarpanel können auch anderweitige Profilgeometrien verwirklicht sein, um aus diesem Panel größere, plattenartige Einheiten zu bilden, oder die Integration desselben in ein Gesamtsystem zu erleichtern. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Breite des Panels ca. 200m. der Innendurchmesser jeder Rohrstruktur beträgt ca 12mm. Dieses Panel eignet sich insbesondere für Panellängen von bis zu 8m. Hierdurch wird es möglich, Kollektorsysteme zu schaffen die sich bei typischen Dachkonstruktionen von der Traufe bis zum First erstrecken.
In Figur 2 ist in Form einer Handskizze ein Profilquerschnitt eines erfindungsgemäßen Solarpanels nochmals veranschaulicht. Dieses erfindungsgemäße Solarpanel kann so gestaltet sein, dass die Wanddicke der für den Wärmetransfer maßgeblichen Wandungszonen mit Annäherung zu dem jeweiligen Rohrquerschnitt Rl, R2, R3 zunimmt. An der Rückseite des Solarpanels können weitere Profilierungen P vorgesehen sein, durch welche die Einbindung des erfindungsgemäßen Solarpanels in ein Gesamtsystem unterstützt wird.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist es möglich, im stirnseitigen Endbereich des erfindungsgemäßen Solarpanels durch spanabhebende Bearbeitung kurze Stutzen-Abschnitte der Rohrquerschnitte Rl, R2, R3 freizulegen. Auf diese freigelegten und hinsichtlich ihrer Außengeometrie vorzugsweise als Zylinderflächen gestalteten Rohrabschnitte kann gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verteilerbauteil aufgesetzt werden. In Figur 4 ist eine Variante eines derartigen Verteilerbauteils dargestellt, das einen aus einem Hochtemperatur-beständigen Elastomermaterial und eine Stahlgewebeeinlage gefertigten Grundkorpus 7 aufweist. Dieser Grundkorpus 7 bildet mehrere Anschlussstutzen 8, 9, 10, die auf die in Figur 3 dargestellten, freigelegten Endabschnitte der Rohrquerschnitte Rl, R2, R3 aufsetzbar sind. Die Fixierung dieses Verteilerbauteils an dem Solarpanel kann insbesondere durch die in Figur 2 angedeuteten Schellensysteme 11 erreicht. Durch diese Schellensysteme werden einerseits die Umfangswandungen der Stutzen 8, 9, 10 auf die Außenwandungsflächen der freigestellten Rohrstutzen Rl, R2, R3 gedrängt und zudem auch gegen Abziehen gesichert. Im Bereich der auf den Stutzen-Abschnitten sitzenden Innenwandung ist vorzugsweise eine Mikroprofilierung in dem Elastomerteil ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verteilerteil kann Teil eines Sortiments bilden durch welche den in der Praxis, insbesondere dem Verbau im Dachflächenbereich relevanten verschiedenen Anschluss- und Koppelungsbedürfnissen Rechnung getragen wird.
In Figur 5 ist der Aufbau dieses Verteilerbauteils weiter dargestellt. Es ist möglich, dieses Verteilerbauteil, wie in Figur 6 angedeutet, über ein Kastenprofil 12 zu verkleiden. Dieses Kastenprofil 12 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Deckel 13 auf, der bedarfsweise abnehmbar ist und damit einen Zugang zu dem eingelegten Verteilerbauteil und der Schellenverschraubung (siehe Figuren 4 und 5) freigibt.
Das erfindungsgemäß aus einem Elastomermaterial gefertigte Verteilerbauteil kann auch anderweitige Geometrien aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dieses Verteilerbauteil als querbalkenartiges Element auszuführen, das auf den Stirnbereich des Solarpanels aufgesteckt werden kann und zugleich auch noch eine Auflagefläche für eine, das Solarpanel abdeckende Deckscheibe bildet.
Das erfindungsgemäße Solarpanel kann zu größeren rechteck-kastenartigen Solarkollektoren zusammengesetzt werden. Es ist auch möglich, durch das erfindungsgemäße Solarpanel größere, insbesondere gesamte Dachbereiche abdeckende Plattenelemente zu bilden, um hierdurch besonders großflächige Solar kollektorsy steme zu realisieren.
Das erfindungsgemäße Solarkollektorpanel eignet sich nicht nur für Applikationen im Dachbereich, sondern eignet sich insbesondere auch zur jalousieartigen Anordnung im Fassadenbereich. Durch das erfindungsgemäße Solarpanel können auch Geländerstrukturen, schneegitterartige Solarkollektoren sowie anderweitig relativ unauffällige, architektonisch ansprechende Kollektorsysteme realisiert werden.
Die Isolierung der Rückseite des erfindungsgemäßen Solarpanels erfolgt vorzugsweise durch relativ hochtemperaturbeständige, vorzugsweise nicht brennbare Isolierstrukturen, insbesondere Glasschaumoder Mineralwolleelemente. Die Abdeckung der Vorderseite des Solarpanels erfolgt vorzugsweise durch transparente Scheibensysteme, die unmittelbar an dem erfindungsgemäßen Solarsystem befestigt sind.
Die Heizcharakteristik kann durch Abstimmung der optischen Wirkung ggf. vorgesehener Abdeckscheiben abgestimmt werden. Es ist möglich, optische Mittel unmittelbar auf dem Panel aufzubringen. So ist es insbesondere möglich, das erfindungsgemäße Panel mit einer transparenten Glas- oder Keramikglasur zu versehen und die Glasurhaut ggf. derart zu formen, dass diese optisch aktiv ist, insbesondere eine Fokusierungswirkung entwickelt.
Das erfindungsgemäße Solarpanel kann insbesondere zur Aufheizung von Wärmeträgermedien verwendet werden, die für den Betrieb solarthermischer Kraftanlagen verwendet werden.
In Figur 7 ist eine Variante eines aus einem Elastomermaterial gefertigten Anschlusselementes 20 dargestellt, das einen aus einem Elastomermaterial gefertigten Hauptkorpus 21 mit darin eingeformten Kanälen 22 aufweist. Die in dieses Bauteil 20 eingeformten Kanäle sind so gestaltet, dass das Bauteil 20 mit seiner Längsseite auf einen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen Solarpanels aufgesteckt, insbesondere über eine Strecke von ca. 35 mm aufgeschoben werden kann. In einer derart angesetzten Stellung treten die am Endabschnitt des erfindungsgemäßen Solarpanels freigestellten Rohrleitungsstrukturen in die hier erkennbaren Stutzenabschnitte 8, 9, 10 ein. Über die hier gezeigten Fensterabschnitte ist es möglich, auf diese Stutzenabschnitte 8, 9, 10 Schellen aufzusetzen, über welche die Stutzenabschnitte zuverlässig auf die freigestellten Rohrleitungsstrukturen aufgespannt werden können. An dem hier dargestellten Verteilerbauteil 20 sind weitere Stutzenabschnitte 23, 24 vorgesehen, über welche eine Einbindung dieses Verteilerbauteils 20 in den weiteren Wärmetauschermedienkreislauf bewerkstelligt werden kann.
An der Stirnseite des Bauteils 20 ist, wie in der Skizze erkennbar, ein komplementär zum Profilquerschnitt des zugeordneten Panels vorgesehener Senkungsabschnitt 25 eingeformt. Durch diesen Senkungsabschnitt wird eine besonders vorteilhafte und belastbare Aufhängung des erfindungsgemäßen Panels über das Elastomerbauteil 20 bewerkstelligt. Das Anpressen der vorgenannten Stutzen 8, 9, 10 kann durch die hier dargestellten Schellenelemente 26, 27 bewerkstelligt werden. Diese Schellenelemente können so gestaltet sein, dass über die hier gezeigten Befestigungsschrauben 28, 29 auch noch eine formschlüssige Verankerung an dem eingesteckten Panel bewerkstelligt wird.
Um das erfindungsgemäße Panel über ein, in Figur 7 dargestelltes, elastomeres Verteilerbauteil in den Fluidkreislauf einbinden zu können, wie aus Figur 8 ersichtlich, an dem Panel die Endabschnitten der Rohrstrukturen Rl, R2, R3, wie hier beispielhaft für die Rohrstruktur R2 gezeigt, spanabhebend freigestellt werden.
Die Einbindung des erfindungsgemäßen Solarpanels in einen entsprechenden Fluidkreislauf kann auch durch anderweitige Anbindungskonzepte, insbesondere durch Anlöten von vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff bestehenden Leitungssystemen, oder auch durch an sich bekannte Schraub- oder Pressverbindungen von Rohranschlusssystemen bewerkstelligt werden.
In den Figuren 9a bis 9d sind in Form einer Skizzenfamilie weitere Einzelheiten zu einem unter Ein- schluss eines erfindungsgemäßen Solarpanels gefertigten Solarkollektors dargestellt. Das Solarpanel 30 ist im Bereich seiner Rückseite mit einer, vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff gefertigten Strahlungsschutzfolie 31 abgedeckt. Hinter dieser Strahlungsschutzfolie 31 befindet sich eine Isolierung 32, die vorzugsweise aus einem Glasschaumprofilmaterial, gegebenenfalls auch aus anderweitigen, bekannten Isolierstoffen, insbesondere Mineralwolle oder PU-Schaum bestehen kann. Das erfindungsgemäße Solarpanel 30 ist rückseitig durch ein Wannenelement 33 abgeschlossen. Das Solarpanel 30 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine integral mit dem Solarpanel 30 ausgeführte Profilstruktur mit diesem Wannenelement 33 verbunden.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung durch mehrere, in Längsrichtung des randseitigen Solarpanels ausgebildete Nietverbindungen 34. An dem Solarpanel 30 ist im Randbereich weiterhin ein Befestigungsprofil 35 ausgebildet, das einen Aufnahmequerschnitt für eine Ohrringschnur 36 sowie für ein Rahmenprofil 37 bildet. Über dieses hier gezeigte Befestigungsprofil 35 wird es möglich, eine Scheibe 38 in abgedichteter Weise mit dem erfindungsgemäßen Solarpanel 30 zu koppeln. Die Wanne 33 kann so ausgebildet sein, dass diese lediglich ein einziges, erfindungsgemäßes Solarpanel 30 einfasst. Es ist auch möglich, die Wanne als Abkantblechbauteil zu fertigen und hinsichtlich ihrer Breite so zu gestalten, dass diese mehrere, zu einer größeren Kollektorplatte zusammengesetzte, erfindungsgemäße Solarpanels abdeckt.
In Figur 9b ist in Form einer perspektivischen Skizze das in Figur 9a umrissene Konzept noch weiter veranschaulicht. Der stirnseitige Abschluss des hier gezeigten Solarpanels 30 kann insbesondere unter Rückgriffnahme auf die in den Figuren 4, 5 und 6 sowie insbesondere auch Figur 7 veranschaulichten Verteilerbauteile bewerkstelligt werden. In Figur 9c ist in Form einer Skizze eine Variante dargestellt, bei welcher die Aufhängung des Solarpanels 30 über ein, vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen extrudierten Kunststoffbauteil 40 mit niedrigem Wärmeleitungswert bewerkstelligt wird. Hierdurch wird es möglich, etwaige Wärmeverluste über den Randbereich des Solarpanels 30 zu reduzieren. In Figur 9d ist eine weitere Variante für den Anschluss eines erfindungsgemäßen Solarpanels 30 dargestellt. In die Rohrleitungsstruktur Rl wird hierbei ein Gewinde oder anderweitiger Aufnahmeabschnitt unter abschnittsweiser Beseitigung der Längsprofilierung eingefräst. In diesen Abschnitt kann ein Anschlussstutzen 50 eingeschraubt werden, über welchen in Form einer Überwurfmutter 51 sowie gegebenenfalls unterlegter Dichtung 52 in an sich bekannter Weise ein Anschluss an geeignete Fluidverteilungssysteme erreicht werden kann.
Figur 10 zeigt eine perspektivische Skizze einer erfindungsgemäßen Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung, mit einem transparenten Abschnitt 1 und einem Absorberabschnitt 2 der als solcher eine Absorptionsfläche bildet, wobei die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außengeometrie in der Art einer Dachplatte gestaltet ist.
Der Absorberabschnitt 2 ist derart gestaltet, dass dieser nur den transparenten Abschnitten einer aufliegenden (hier nicht dargestellten) Plattenreihe übderdeckten Bereich einnimmt. Die Absorptionsvorrichtung ist bei diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich ihrer Außenabmessung in der Art einer Biberschwanz-Dachplatte gestaltet und damit zu bestehenden Biberschwanzdächern vollkompatibel.
Die Absorptionsvorrichtung ist über Klemm- und Auflageabschnitte 3, 4 2a, 2b, an eine parallel zur Dachlattung ausgerichtet verlegte Wärmabgriffsleitung anbindbar. Der Wärmetransfer an die Wärmeabgriffsleitung wird durch Berührungskontaktzonen bewerkstelligt. Der transparente Abschnitt 1 und der Absorptionsabschnitt 2 derart zueinander versetzt, dass bei Bildung Dachsystem das aus einer Vielzahl derartiger Solardachplatten besteht bei einer geschuppten Überdeckung der transparente Abschnitt 1 der oberen Platte den Absorptionsabschnitt 2 der unteren Platte zur Hälfte überdeckt. Durch zwei nebeneinanderliegenden Plattenelemente ergibt sich eine vollflächige Abdeckung des Absorberabschnitts 2 der unteren Platte. Der transparente Abschnitt und der Absorptionsabschnitt bilden ein Kammersystem. In diesem Kammersystem kann wenigstens eine dünnwandige Platten- oder Folienstruktur angeordnet werden, zur Trennung des Kammersystems in eine obere und in eine untere Kammerlage.
Das hier gezeigte Plattenelement ist in der Art eines Rundschnittbibers gestaltet. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere auch für Geradschnitt- und Spitzbiber.
In Figur 11 ist in Form einer perspektivischen Skizze der Aufbau eines Absorberbleches 2d für das Absorptionselement nach Figur 1 dargestellt. Das Absorberblech kann aus einem Metallwerkstoff, insbesondere Kupfer oder Aluminium oder Edelstahl gefertigt sein. An dem Absorberblech 2d können wie bereits angesprochen besondere Strukturen zur Wärmeableitung sowie ggf. auch zur Fixierung dieses Absorberbleches innerhalb des Umgebungssystems ausgebildet sein. Die hier erkennbare Vorderseite kann so gestaltet sein, dass sich bei einem gewünschten farblichen Erscheinungsbild eine hohe Absorptionswirkung ergibt. Die Rückseite des Absorberbleches ist vorzugsweise verspiegelt ausgeführt um den Strahlungswärmeverlust an der Rückseite möglichst gering zu halten.
Es ist möglich, in dieses Absorberblech Kanalstrukturen oder Kavernen einzubinden die mit einem Wärmetransfermedium gefüllt sind um den Wärmetransfer in den Bereich des Abgriffrohres zu unterstützen. Das Absorberblech ist vorzugsweise als Stanz-Biegeteil ausgeführt.
In Figur 12 ist eine Skizze zur Veranschaulichung einer vorteilhaften mechanischen Koppelung des Absorberbleches nach den Figuren 1 und 2 mit einer Wärmetransferleitung 5 dargestellt. Die thermische Anbindung des Absorberbleches 2d an die Wärmetransferleitung erfolgt hier durch Klemmlaschen 3 die durch Stanz-Biegeumformung integral mit dem Absorberblech 2d gefertigt sind. In Figur 13 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Kollektorelementes, sowie weiterer hierdurch gebildeter Plattenlagen veranschaulicht. Die Wärmetransferleitungen 5 verlaufen innerhalb eine isolierten Kanales 6 dessen Außenkontur die Einhakstruktur zum Einhaken des Solarplattenelementes an Dachlatten 7 ermöglicht. Dieser Kanal 6 kann so gestaltet sein, dass ein Einlegen der Wärmetransferleitung 5 von innen heraus möglich ist. Vorzugsweise ist der Kanal und in diesem vorzugsweise formstabil vorverlegte Isolierung so gestaltet, das Einlegen der Wärmetransferleitung 5 von oben erfolgt.
In Figur 14 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial gefertigten Grund-Schalenelementes G dargestellt. Dieses Grundschalenelement G bildet den transparenten Abdeckglockenabschnitt 1 und einen zur Aufnahme eines Absorbermoduls vorgesehenen Einlagewannenbereich 7. Abweichend von dem vorangehend unter Bezugnahme auf Figur 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind hier Einhaknasen 8, 9 vorgesehen die über Unterseite der Bodenfläche des Einlagewannenbereichs 7 nach unten hervorkragen und der Verankerung des hier gezeigten Hauptkorpus an einem Dachlattensystem dienen.
Der Einlagewannenbereich 7 ist so gestaltet, dass in diesen ein hinsichtlich seines Absorptionsvermögens, seines Wärmetransfer zur Abgriffszone und hinsichtlich der Reduktion rückseitiger Wärmeverluste optimiertes Absorbereinlagemodul 10 (siehe Figur 6) einlegbar ist. Im Seitenrandbereich des Grundschalenelementes G können Durchbrechungen Gl, G2 ausgebildet sein die als solche die Verlegung des Wärmetauscherleitung 5 erlauben. In dem Grundschalenelement können weitere, hier nicht näher dargestellte Detailgeometrien ausgebildet sein die beispielsweise die Positionierung der aufliegenden Platten unterstützen, oder auch der Ableitung von Schwitzwasser oder anderweitig eingedrun- gender Feuchtigkeit dienen.
In Figur 15 ist in Form einer perspektivischen Skizze ein Absorbereinsatz A für das Grund- Schalenelement G nach Figur 5 mit integriertem Glaschaum-Isolierkörper 10 dargestellt. Auf dem Glasschaumisolierkörper 10 sitz eine aus Kupferblech gefertigte Absorberlage 2d die mit zwei Längs- sicken 11, 12 versehen ist über welche eine innige Anlage an Wärmetauscherleitungen ermöglicht wird. In dem Glasschaumisolierkörper 10 sind zwei Querrinnen ausgebildet die mit einer herausnehmbaren Isolierfüllung 13, 14 zunächst geschlossen sind. Je nach Anordnung der Wärmetauscherleitung werden diese Isolierfüllungen 13, 14 entnommen und dar Absorbereinsatz mit der nunmehr vorhandenen Aufnahmemulde auf das Wärmetauscherrohr aufgelegt.
Figur 16 zeigt stark vereinfacht eine Schnitt-Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Absorbereinsatzes A mit einer aus einem Aluminiumblech tiefgezogenen Gehäusewanne 15, einer Isoliermaterialeinlage 16 und einer Absorptionsblechabdeckung 2d. Der Aufbau des Absorbereinsatzes kann auf den geforderten Wirkungsgrad und den geforderten Temperaturhub abgestimmt sein. Innerhalb des Absorbereinsatzes können aufwändige Strukturen zur rückseitigen thermischen Abschottung der Absorptionsblechabdeckung 2d, sowie zur Unterstützung des Wärmetransfers zu den Abgriffszonen aus- gebildet sein. Es ist möglich, innerhalb eines aus den erfindungsgemäßen Solardachplatten gefertigten Daches hinsichtlich ihres Aufbaus verschiedene Absorbereinsätze A zu verwenden. So können im Bereich der noch von kälterem Tauschermedium angeströmten Tauscherrohrabschnitte relativ einfach aufgebaute Absorbereinsätze verwendet werden, wogegen in den mittel und insbesondere in den hochaufgeheizten Rohrabschnitten der Verrohrung Absorbereinsätze mit höherer Isolierwirkung und ggf. anderer Aufheizcharakteristik verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Konzept kann auch unter Verwendung spezieller „Dachlatten" realisiert werden. Diese Dachlatten können ein Wärmetransferprofil mit dem in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Querschnitt aufweisen. In Figur 17 ist in Form einer Schnitt-Skizze der Aufbaus eines Dachlattenelementes 17 mit integriertem Wärmeleitungsrohr 5 dargestellt. Das Dachlattenelement 17 umfasst eine aus einem Profilmaterial 18 gefertigte Schale und einen Isoliermaterialeinsatz 19. Durch Verbau dieses Dachlattenelementes 17 kann auf anderweitige Dachlatten verzichtet und eine besonders einfache Verlegung der erfindungsgemäßen Dachplattenelemente erreicht werden. Es ist möglich, einen unter Einschluss derartiger Dachlatten gefertigten Gitter- oder Leiterkorpus vorzubereiten und diesen nach lokalem Heraustrennen vorhandener Latten an deren Stelle einzusetzen. In diesem Gitter- oder Leiterkorpus können werksseitig bereits sämtliche Tauscher-, oder Kreislauf-Rohranschlüsse vorbereitet sein. An dem Gitterkorpus können streck- und stauchbare Faltenbalgrohrabschnitte ausgebildet sein, durch welche eine gewisse Anpassungsfähigkeit an ggf. vom Normlattenabstand abweichende Abstände der Altlattung erreicht wird. In diesem „Dachlattenelement" kann ein Wärmetransferprofil verwendet werden das hinsichtlich seines Querschnitts im wesentlichen dem Profil nach Figur 1 entspricht oder zumindest einen der speziellen Innenkanäle aufweist. Auf der Flachseite dieses Profils liegt dann die Absorbereinlage der Dachplatte auf. Es ist auch möglich, dieses Dachlattenelement als relativ breiten Kasten auszubilden in welchem das Transferprofil angeordnet unnd nach unten isoliert ist. Dieser Kasten bildet dann eine nach oben weisende Absorberfläche auf welche dann mehrere entsprechende, ggf. ausschließlich volltransparent aus GaIs gefertigte Dachplattenelement aufgelegt werden können.
In Figur 18 ist nochmals eine Schnitt-Skizze eines zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus eines aus einem transparenten Kunststoff- oder Glasmaterial gefertigten Grund-Schalenelementes dargestellt. Das Grundschalenelement G bildet den transparenten Glockenabschnitt 1 und den zur Aufnahme der Absorberstruktur A (siehe Figur 6) vorgesehenen Einlagewannenbereich 7. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Einführungsaussparung 20 vorgesehen, über welche von innen her eine Wärmetauscherleitung eingelegt werden kann.
In Figur 19 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenelementes P dargestellt. Bei dieser Variante ist das Grundschalenelement G des Aufbaus aus einem transparenten Kunststoffoder Glasmaterial gefertigt und einer Isoliereinlagelage 10 versehen. Das Plattenelement P bildet eine Einlagerinne 21 in welche die Tauscherleitung 5 eingelegt werden kann. Abweichend von den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist hier die Absorberlage 2d im Bereich der transparent abgedeckten Einstrahlkammer K an das Plattenelement P angebunden. Die Anbindung der er Absorberlage 2d kann unter Einschluss von Mitteln 22 zur thermischen Trennung des Schalenelements G von der Absorberlage 2d erfolgen. Die Einstrahlkammer K kann mit einem Vakuum, oder einer Gasfüllung, einsbesondere einer Niederdruck-Kryptonfüllung ausgestattet sein.
In der Einstrahlkammer K ist weiterhin eine Folieneinlage F angeordnet, zur weiteren Reduktion von Strahlungs- und Konvektionsverlusten.
Figur 20 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung einer Dachpfannen- oder Donauwellen-Variante einer erfindungsgemäßen Dachplatte. Bei dieser Bauform ist vorzugsweise jedes Plattenelement für sich mit einer eigenen Absorberlage und einer rückwärtigen Isolierlage versehen. Vorzugsweise erfolgt der Wärmeabgriff durch zwei horizontal verlaufenden, dachseitig angebundene Tauscherrohre 5a, 5b.
Insbesondere bei der Gestaltung des erfindungsgemäßen Plattenelementes in der Art von Dachpfannen mit ausgeprägtem Falzübergriff L ist es auch möglich, die Wärmetauscherrohre 5c senkrecht zur Lat- tung, insbesondere im Bereich des Falzübergriffs anzuordnen.
Die zur Realisierung erfindungsgemäßer Dachsysteme verwendeten Rohrleitungen können durch handelsübliche Halbzeuge gebildet werden. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, hier relativ lange Rohrabschnitte, z.B. 5m-Abschnitte unverformt und lediglich mit endseitigen Anschlüssen versehen zu verwenden. Die in das Dachsystem eingebrachten Rohrleitungen bleiben damit auch am Ende der Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Dachsystems als weiterverwendungsfähiges Halbzeug erhalten. Die Absorbereinsätze können so gestaltet sein, dass die Absorberbleche von der Reststruktur einfach abgenommen werden können. Der Grundschalenkorpus kann als sortenreines Glas- oder Kunststoffmaterial einem Recylingprozess zugeführt werden. Die Isoliermateriallage kann aus inertem Material, insbesondere Mineralwolle, und/oder Glasschaum gefertigt werden.
Der Absorbereinsatz kann so gestaltet sein, dass dieser einen möglichst geringen Metallanteil aufweist. Zumindest ein Teil der Absorbereinlage kann auch aus anderweitigen, hinreichend temperaturbeständigen und wärmeleitfähigen Materialien gefertigt werden. So ist es insbesondere möglich, die Absorberlage aus einer Basaltschmelze zu fertigen und ggf. auf elektrochemischem Wege eine Wärmeleitlage aus Kupfer aufzubringen, wobei diese Kupferlage nicht zwingend vollflächig ausgeführt sein muss, sondern ggf. in der Art einer „Tannenbaumsilhouette" eine im Verlauf zur Wärmeabgriffsstelle hin zunehmende Breite aufweist.
Soweit der transparente Abschnitt mit optischen Mitteln, insbesondere Stufenlinsen versehen ist, ist es möglich Plattenvarianten zu fertigen die sich für bestimmte Hauptausrichtungen, insbesondere Ost-, Süd- und Westausrichtungen bevorzugt eignen. In Figur 21 ist ein beispielhafter Aufbau für ein Solardach dargestellt das als solches unter Verwendung erfindungsgemäßer Transferprofile 50 gefertigt ist. Diese Transferprofile 50 sind so gestaltet und verlegt, dass diese auch die zum Einhängen volltransparenter Glasfalzziegel 51 vorgesehenen Einhakrinnen 52 bilden. Die Reansferprofile sind auf eine zum First 53 zulaufende Längslattung 54 aufgeschraubt. Unter dieser Längslattung 54 sitzt eine Platte 55 die vorzugsweise aus einem flammhemmenden Material wie z.B. Fermazell-Material gefertigt ist. Im Innenbereich befindet sich eine Mineralwollelage 56. Die Anordnung kann durch einen Firstziegel 57 abgeschlossen werden. Dieser ist hier auf einer Firstlattung 58 verankert. Im unteren Bereich ist ein Traufblech 59 vorgesehen.
Wie aus Figur 22 ersichtlich ist es auch möglich, mehrere erfindungsgemäße Transferprofile 50 zu einer Platte zusammenzusetzen und auf dieser gegenüber der Variante nach Figur 21 breiteren Platte größere, vorzugsweise transparente „Ziegel" aufzulegen. Diese „Ziegel können auch aus einem nicht volltransparenten, ggf. in Anlehnung an typische Dachfarben eingefärbten transluzenten Material gefertigt sein. Weiterhin ist es möglich, die Systemkomponenten geometrisch so zu gestalten, dass beispielsweise die hier erkennbare Plattenhalterinne 60 auf eine (ggf. vorhandene AIt-) Lattung 61 aufgeschraubt werden kann. Hierdurch wird es möglich, das erfindungsgemäße Solardach unter geringstem Eingriff in die vorhandene Dachstruktur zu realisieren. Das erfindungsgemäße Solardach kann insoweit als Bausatz bereitgestellt werden der zu dem vorhandenen Dachplattensystem kompatibel ist. Über diesen Bausatz können dann größere Dachflächen oder auch nur bestimmte Streifenabschnitte eines Daches zu einem Solardach umgebaut werden.
In Figur 23 ist eine Variante eines erfindungsgemäßen Solardaches dargestellt bei welchem die Transferprofile 50 zum First hin aufsteigend verlegt sind. Auf die durch zahlreiche Transferprofile 50 dieser Art geschaffene Plattenfläche A können Haltestrukturen, insbesondere Winkelprofile 62 aufgeschraubt sein. An diesen Profilen können wiederum Abdeckplatten die vorzugsweise wie Dachplatten 51 gestaltet sind über ihre Einhängefalze 51a aufgehängt werden. Im Innenbereich können weitere Trennlagen 63 z.B aus UV-beständigem Kunststofffolienmaterial vorgesehen sein die als solche die Innenraumkonvektion weiter unterdrücken. Der Wärmeabgriff erfolgt über ein an die Stirnseiten der Transferprofile 50 angeschlossenes Fluideinspeisungs- und Fluidabführungssystem das Bestandteil des hier vereinfacht angedeutetetn Wärmetauscherkreises 64 bildet.
Wie in Figur 24 gezeigt können die erfindungsgemäßen Transferprofile auch so gestaltet sein, dass diese in eine Flachziegel- insbesondere Bieberlattung einlegbar sind, so dass die Biberplatten unmittelbar auf diese Profile auflegbar sind. Je nach gefordertem Wirkungsgrad wird die so aufgebaute Wärmetransferstruktur mit transparenten oder ggf. auch konventionellen Ziegelplatten zugedeckt. Es ist auch möglich spezielle Platten zu fertigen die beispielsweise eine relativ dicke obere transparente Lage und eine absorbierende Bodenlage aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Solarpanel mit: einer Rohrleitungsstruktur (Rl, R2, R2) zur Durchleitung eines Wärmetauschermediums, und einer Stegstruktur (Sl, S2, S3) zur Bereitstellung einer Wärmeaufnahmefläche (Al , A2... A4), wobei dieses Solarpanel als Strangpressprofil gefertigt ist und der Innenbereich der Rohrleitungsstruktur unrund gestaltet ist.
2. Solarpanel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich der Rohrstruktur Längsprofilierungen (Ll, L2, Nl, N2) ausgebildet sind.
3. Solarpanel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Längsprofilierung in einem Winkelbereich ausgebildet sind in welchem die äußeren Steg- oder Heizlamellenstrukturen an die Rohrleitungsstruktur angebunden sind.
4. Solarpanel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass die Längsprofilierung mehrere Längsnasen umfasst.
5. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsstruktur im wesentlichen einen Mantel mit kreisringförmigem Querschnitt umfasst von welchem nach innen jene Längsprofilierungen und nach außen jene Steg- oder Heizlamellenstrukturen hervorkragen.
6. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Panel mehrere Rohrquerschnitte umfasst.
7. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Panel im Randbereich mit Eingriffsprofilabschnitten versehen ist über welche mehrere Panels zu einer Panelplatte zusammengesetzt werden können.
8. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Panel Profilabschnitte ausgebildet sind zur Bildung einer Scheibenauflagestruktur.
9. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Panel aus Aluminium gefertigt ist.
10. Solarpanel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Panel auf der Bestrahlungsseite eloxiert ist.
11. Absorptionsvorrichtung zur Absorption solarer Strahlung, mit:
- einem transparenten Abschnitt und
- einem Absorberabschnitt der als solcher eine Absorptionsfläche bildet,
- wobei die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außengeometrie in der Art einer Dachplatte gestaltet ist.
12. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außenabmessung in der Art einer Biberschwanz-Dachplatte gestaltet ist.
13. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung hinsichtlich ihrer Außenabmessung in der Art eines Falzdachziegels gestaltet ist.
14. Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung derart gestaltet ist, dass diese an eine parallel zur Dachlattung ausgerichtete Wärmabgriffsleitung anbindbar ist.
15. Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung derart gestaltet ist dass der Wärmetransfer an die Wärmeabgriffsleitung durch Berührungskontaktzonen bewerkstelligt wird.
16. Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Abschnitt und der Absorptionsabschnitt derart zueinander versetzt sind, dass bei einer geschuppten Überdeckung der transparente Abschnitt einer oberen Platte den Absorptionsabschnitt der unteren Platte überdeckt.
17. Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Abschnitt und der Absorptionsabschnitt ein Kammersystem bilden
18. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kammersystem wenigstens eine dünnwandige Platten- oder Folienstruktur angeordnet ist, zur Trennung des Kammersystems in eine obere und in eine untere Kammerlage.
19. Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsabschnitt farblich derart gestaltet ist, dass sich dieser optisch unauffällig in eine Dachlandschaft einfügt.
20. Dachsystem bestehend aus mehreren Absorptionsvorrichtung der vorgenannten Art die unter Ein- schluss einer dem Wärmeabgriff dienenden Verrohrung dachplattenartig verlegt sind.
21. Dachlattenelement zur Realisierung eines Dachsystems der vorgenannten Art, wobei dieses Dachlattenelement einen tragfähigen Schalenkörper, einen darin aufgenommenen Isolierkörper und einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Wärmetauscherleitung umfasst.
22. Dachlattenelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalenkörper und die zugeordenten Solardachplatten derart gestaltet mit Komplementärstrukturen ausgestattet sind, dass die Solardachplatten und das Dachlattenelement in einen Sicherungseingriff bringbar sind, wobei im Rahmen jenes Sicherungseingriffs eine sicher Kontaktierung der plattenelementseitig vorgesehenen Wärmeabgabespots mit dem entsprechenden Abschnitt der Wärmeabgriffsleitung gegeben ist.
23. Grundschalenkorpus für eine Absorptionsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 19.
24. Absorbereinsatz für einen Grundschalenkorpus nach Anspruch 23.
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