DE19953409C1 - Solar energy collector for roof surface is pantile formed as hollow body accommodating fluid or gas-form medium for heating, with inlets and outlets - Google Patents
Solar energy collector for roof surface is pantile formed as hollow body accommodating fluid or gas-form medium for heating, with inlets and outletsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Sonnenenergie-Kollektor für Dachflächen in der Form einer als Hohlkörper ausgebildeten Dachpfanne zur Aufnahme eines flüs sigen oder gasförmigen, zu erwärmenden Mediums, mit Einlässen und Ausläs sen an dem Kollektor, die es gestatten, eine Fluidverbindung zwischen benach barten Kollektoren herzustellen.The invention relates to a solar energy collector for roof areas in the Form of a roof tile designed as a hollow body for receiving a river liquid or gaseous medium to be heated, with inlets and outlets sen on the collector, which allow a fluid connection between neighboring beard collectors.
Es ist an sich bekannt, derartige Solarwärme-Kollektoren in der Form von hoh len Dachpfannen auszubilden, so daß das Erscheinungsbild eines Daches weni ger beeinträchtigt wird als bei Verwendung von großflächigen, flachen Sonnen kollektoren. Eine entsprechende Lösung zeigt die FR 2 689 157 A1, die flache, schindelförmige, als Hohlkörper ausgebildete Dachpfannen zeigt, die unterein ander an den oberen und unteren Rändern verbunden sind. Bei einer derartigen Anordnung wird offenbar davon ausgegangen, daß das beispielsweise unten ein geleitete Wärmeträgerfluid nach den Regeln der Konvektion mit zunehmender Erwärmung mehr und mehr nach oben aufsteigt und oben abgeleitet werden kann. Bei einer derartigen Lösung ist jedoch die Verweilzeit des Wärmeträger fluids zumindest bei Dächern üblicher Größe zu gering. Ähnliche Lösungen mit nach oben und unten verbundenen Kollektor-Körpern zeigen die DE 94 10 513 U1 und DE 297 19 900 U1. Problematisch bei der aufsteigenden Anordnung der Kollektoren ist auch, daß im unteren Bereich eine erhebliche Wassersäule auf der Füllung der Kollektoren lastet, so daß es zu Leckstellen oder Beschädigun gen kommen kann.It is known per se, such solar heat collectors in the form of high len roof tiles so that the appearance of a roof little is less affected than when using large, flat suns collectors. A corresponding solution is shown in FR 2 689 157 A1, the flat, shows shingled roof tiles, formed as a hollow body, one below the other are connected at the upper and lower edges. With such a Arrangement is apparently assumed that the example below conducted heat transfer fluid according to the rules of convection with increasing Warming rises more and more upwards and is discharged above can. With such a solution, however, is the residence time of the heat transfer medium fluids too low, at least for roofs of normal size. Similar solutions with DE 94 10 513 U1 show collector bodies connected upwards and downwards and DE 297 19 900 U1. Problematic with the ascending arrangement of the Collectors is also that in the lower area a significant water column the filling of the collectors, so that there are leaks or damage can come.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenenergie-Kollektor zu schaffen, der zusammen mit Dachpfannen oder anstelle von Dachpfannen un mittelbar auf einer üblichen Dachstuhlkonstruktion verwendet werden kann.The invention has for its object to a solar energy collector create that together with roof tiles or instead of roof tiles can be used indirectly on a common roof structure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sonnenenergie-Kollektor der obigen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hohlkörper, bezogen auf die Dachneigung eines Daches, eine obere und eine untere Kammer aufwei sen, die jeweils gesonderte, korrespondierende Einlässe und Auslässe für eine Fluidverbindung zu den entsprechenden Kammern seitlich benachbarter Kollek toren besitzen und die durch quer zur Dachneigung verlaufende Trennwände unterteilt sind, und daß die quergerichtete Trennwand wenigstens bei einigen Kollektoren zur Verbindung der oberen und unteren Kammer entfernbar ist oder fehlt.This object is achieved by a solar energy collector Solved above type, which is characterized in that the hollow body, related on the roof pitch of a roof, an upper and a lower chamber sen, the separate, corresponding inlets and outlets for one Fluid connection to the corresponding chambers on the side of the adjacent collector own gates and through the dividing walls running across the roof pitch are divided, and that the transverse partition at least in some Collectors for connecting the upper and lower chamber is removable or is missing.
Die Solar-Dachpfanne wird so ausgelegt, daß ihre Masse mit Wasserfüllung im mer kleiner oder gleich der Masse der zu ersetzenden Ziegel-Dachpfanne ist. Dieses ist möglich, da die Solar-Dachpfanne in bezug auf ihre äußeren Konturen einer üblichen Dachpfanne übereinstimmen muß, während die Innenkontur so variiert werden kann, daß die Masse aus hohler Dachpfanne und aufgenomme ner Wassermasse das gewünschte Gewicht erreicht.The solar roof tile is designed so that its mass is filled with water in the is always less than or equal to the mass of the tile roof tile to be replaced. This is possible because the solar roof tile has an outer contour a usual roof tile must match, while the inner contour so can be varied that the mass of hollow roof tile and recorded ner mass of water reaches the desired weight.
Das zu erwärmende Medium kann seitlich durch eine ganze Reihe von entspre chenden Kollektoren hindurchgeleitet werden. Als letzter Kollektor in der Reihe muß ein Hohlkörper vorgesehen sein, bei dem die Unterteilung in die obere und untere Kammer fehlt oder, so daß das Medium von der unteren Kammer-Reihe in die obere Kammer-Reihe übergehen kann. Es kann auch ein Kurzschlußstück vorgesehen sein, das die Einlässe oder Auslässe am freien Rand des letzten Kol lektors direkt verbindet.The medium to be heated can correspond laterally through a whole series of the corresponding collectors. As the last collector in the row a hollow body must be provided in which the subdivision into the upper and lower chamber missing or so that the medium from the lower chamber row can pass into the upper row of chambers. It can also be a shorting piece be provided that the inlets or outlets at the free edge of the last col lecturer connects directly.
Vorzugsweise sind die Einlässe und Auslässe an einem seitlichen Überlappungs bereich zur benachbarten Dachpfanne als von der Vorderseite eintretende Öff nungen und auf der anderen Seite als von der Rückseite vorspringende, ange formte Hülsen ausgebildet. Die angeformten Hülsen können - unter Einfügung einer geeigneten Dichtung - in die Öffnungen des benachbarten Hohlkörpers eingeschoben werden. An die Öffnungen können nach innen eintretende Hülsen angeformt sein.The inlets and outlets are preferably at a lateral overlap area to the adjacent roof tile as an opening from the front and on the other side as protruding from the back shaped sleeves. The molded sleeves can - with insertion a suitable seal - in the openings of the adjacent hollow body be inserted. Sleeves can enter the openings inwards be molded on.
Alternativ kann eine Dichtung in einem Arbeitsgang mit angespritzt werden. Die erwähnten Steckverbindungen können durch eine zusätzliche Verschraubung ergänzt werden, die sich jedoch bisher nicht als notwendig erwiesen hat.Alternatively, a seal can be molded on in one operation. The Plug connections mentioned can be by an additional screw be added, which has not yet been shown to be necessary.
Vorzugsweise befinden sich im Bereich des oberen Randes Befestigungslöcher innerhalb von Verbindungshülsen, die die Vorderseite und Rückseite verbinden. Die Befestigungslöcher dienen zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung der Dachpfannen auf den Dachlatten. Mounting holes are preferably located in the area of the upper edge inside connecting sleeves that connect the front and back. The mounting holes are used to hold screws for mounting the roof tiles on the roof battens.
Ein erfindungsgemäßer Hohlkörper besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Er kann aus einer vorderen und einer hinteren Schale zusammengesetzt sein. Die Schalen können durch Kleben oder durch Schweißen verbunden sein. Alternati ve Herstellungsmöglichkeiten sind das Blasverfahren für Hohlkörper und das Kernausschmelzverfahren.A hollow body according to the invention is preferably made of plastic. He can be composed of a front and a rear shell. The Shells can be connected by gluing or by welding. Alternati ve manufacturing possibilities are the blowing process for hollow bodies and that Lost-core process.
Vorzugsweise befindet sich zwischen den beiden Kammern innerhalb des Kör pers eine Trennwand, die die Kammern in Bezug auf Wärmeübertragung gegen einander isoliert, damit das auf dem Rückweg befindliche, erwärmte Medium nicht durch ein frisch eintretendes, kühles Medium seine Wärme verliert.It is preferably located between the two chambers within the body pers a partition that opposes the chambers in terms of heat transfer isolated from each other so that the heated medium on the way back does not lose its heat through a fresh, cool medium.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.The following is a preferred embodiment with reference to the attached Drawing explained in more detail.
Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines aus zwei mitein ander verbundenen Teilen gebildeten Hohlkörpers in der Form einer Dachpfanne; Fig. 1 is an exploded perspective view of a hollow body formed from two mutually connected parts in the form of a roof tile;
Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung einer Abschlußpfanne für den Abschluß einer waagerechten und hergehend durchströmten Pfan nenreihe; Fig. 2 is a corresponding representation of an end pan for the completion of a horizontal and hereby flowed through pan series.
Fig. 3 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einer waagerechten Pfannen reihe mit Abschlußpfanne gemäß Fig. 2; Fig. 3 illustrates a section of a horizontal pan row with pan according to Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine Pfannenreihe gemäß Fig. 3. FIG. 4 is a cross section through a row of pans according to FIG. 3.
Ein erfindungsgemäßer Hohlkörper in der Form einer Dachpfanne ist zusam mengesetzt aus einem vorderen Teil 10 und einem hinteren Teil 12. Die Begriffe der vorderen und hinteren Seite sollen im vorliegenden Zusammenhang unter dem Gesichtspunkt verwendet werden, daß die auf der Gebäudeaußenseite be findliche Sichtseite als vorderes Teil und die andere Seite entsprechend als Rückseite bezeichnet wird. Dagegen sollen die Begriffe "oben" und "unten" mit Bezug auf die übliche ansteigende Anordnung auf einer Dachfläche verwendet werden. Das vordere Teil 10 hat auf der unteren Seite und das hintere Teil 12 auf der oberen Seite einen verhältnismäßig breiten, angeformten Randflansch 14, 16, der den Zwischenraum zum jeweils anderen Teil überbrückt und den inneren Hohlraum begrenzt, während auf der jeweils gegenüberliegenden Seite nur ein verhältnismäßig niedriger, aufragender Randstreifen 18 vorgesehen ist, der in der Zeichnung für das untere Teil 12 dargestellt ist. Die beiden seitlichen Ränder des als Dachpfanne ausgebildeten Hohlkörpers sind in der Form der bei Dachpfannen üblichen, zusammenwirkenden Verbindungsfalze 20, 22 ausgebil det.A hollow body according to the invention in the form of a roof tile is composed of a front part 10 and a rear part 12 . The terms of the front and rear side are to be used in the present context from the point of view that the visible side be sensitive to the building side as the front part and the other side is referred to as the rear. In contrast, the terms "above" and "below" should be used with reference to the usual rising arrangement on a roof surface. The front part 10 has on the lower side and the rear part 12 on the upper side a relatively wide, integrally formed edge flange 14 , 16 , which bridges the gap to the other part and delimits the inner cavity, while on the opposite side only one Relatively low, upstanding edge strip 18 is provided, which is shown in the drawing for the lower part 12 . The two lateral edges of the hollow body designed as a roof tile are in the form of the common, common in roof tiles, cooperating connection folds 20 , 22 ausgebil det.
Der dargestellte Hohlkörper ist in der Form einer Pfanne ausgebildet, die die Form von zwei nebeneinanderliegenden Hohlpfannen üblicher Art aufweist. Sie ist auf der äußeren Seite derartigen Dachpfannen in den meisten Einzelheiten genau nachgebildet. So ist auch die Wellenform im hinteren oder rückwertigen Teil 12 auf der hinteren Seite abgeflacht zur Bildung von zwei Auflagebereichen 24, 26, die eine feste Lage auf den nicht dargestellten Dachlatten eines Dach stuhls gewährleisten.The hollow body shown is in the form of a pan, which has the shape of two adjacent hollow pans of the usual type. It is exactly reproduced in most details on the outer side of such roof tiles. Thus, the waveform in the rear or rear part 12 is flattened on the rear side to form two support areas 24 , 26 , which ensure a fixed position on the roof battens, not shown, of a roof chair.
Der innere Hohlraum des Hohlkörpers ist in waagerechter Richtung, d. h. von links nach rechts in der Zeichnung, durch eine Trennwand 28 in eine obere Kammer 30 und eine untere Kammer 32 unterteilt. Die Trennwand 28 ist dop pellagig ausgebildet, bewirkt also eine zusätzliche Wärmeisolierung in den bei den Kammern 30, 32. Da sich das zu erwärmende Medium auf dem Hinweg in den unteren Kammern 32 und sodann auf dem Rückweg in den oberen Kam mern 30 zunehmend erwärmt, ist ein Wärmeaustausch zwischen dem maximal erwärmten Medium in der letzten oberen Kammer und dem frisch eintretenden kühlen Medium unerwünscht.The inner cavity of the hollow body is divided in the horizontal direction, ie from left to right in the drawing, by a partition wall 28 into an upper chamber 30 and a lower chamber 32 . The partition wall 28 is double pellet, thus causing additional heat insulation in the chambers 30 , 32nd As the medium to be heated increases on the way there in the lower chambers 32 and then on the way back in the upper chambers 30 , a heat exchange between the maximally heated medium in the last upper chamber and the freshly entering cool medium is undesirable.
In dem linken Verbindungsfalz 20 befinden sich im vorderen Teil 10 beiderseits der Trennwand 28 Öffnungen 34, 36, an die in das Innere des Hohlraums des Hohlkörpers eintretende, angeformte Hülsen 38, 40 angrenzen.In the left Verbindungsfalz 20 are located in the front part 10 on both sides of the partition wall 28 openings 34, 36, adjacent to the said hollow body entering the interior of the cavity, molded sleeves 38, 40th
Beim Zusammensetzen der beiden Teile 10, 12 treten diese Hülsen 38, 40 in seit liche vertiefte Taschen 42, 44 des hinteren Teils 12 ein, die mit dem Hohlraum des Hohlkörpers verbunden sind. Auf der anderen Seite befinden sich am rech ten Verbindungsflansch in entsprechender Position am hinteren Teil 12 zwei Öffnungen 46, 48, an die zur Rückseite vorspringende Hülsen 50, 52 angeformt sind. Beim seitlichen Verbinden von zwei Hohlkörpern werden diese Hülsen 50, 52 in die Öffnungen bzw. Hülsen 34, 36, 38, 40 eines angrenzenden Hohlkör pers unter Einfügen einer nicht dargestellten Dichtung eingeschoben, so daß eine fluiddichte Verbindung besteht. When the two parts 10 , 12 are assembled, these sleeves 38 , 40 enter into recessed pockets 42 , 44 of the rear part 12 , which are connected to the cavity of the hollow body. On the other hand, there are two openings 46 , 48 on the right th connecting flange in a corresponding position at the rear part 12 , to which sleeves 50 , 52 projecting towards the rear are formed. When connecting two hollow bodies laterally, these sleeves 50 , 52 are inserted into the openings or sleeves 34 , 36 , 38 , 40 of an adjacent hollow body by inserting a seal, not shown, so that there is a fluid-tight connection.
Im oberen Randbereich des vorderen Teils 10 befinden sich zwei Befestigungslö cher 54, 56 innerhalb von Verbindungshülsen 58, 60, die das vordere Teil an dem hinteren Teil 10, 12 abstützen und an dem hinteren Teil auf der Innenseite der Auflagebereiche 24, 26 fest und dicht angebracht sind. Der Bereich der Befesti gungslöcher 54, 56 wird in der montierten Stellung von dem nächsthöheren Hohlkörper überlappt. Die Befestigungslöcher 54, 56 dienen zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung der Dachpfanne auf den Dachlatten.In the upper edge region of the front part 10 there are two fastening holes 54 , 56 within connecting sleeves 58 , 60 which support the front part on the rear part 10 , 12 and on the rear part on the inside of the bearing areas 24 , 26 tightly and tightly are attached. The area of the fastening holes 54 , 56 is overlapped in the assembled position by the next higher hollow body. The fastening holes 54 , 56 serve to receive screws for fastening the roof tile to the roof battens.
Fig. 2 ist eine Darstellung wie ähnlich Fig. 1, zeigt jedoch eine Dachpfanne, die als seitlicher Abschluß für das linke Ende einer waagerechten Pfannenreihe ge mäß Fig. 1 verwendet werden kann. Soweit gleiche oder entsprechende Teile wie in Fig. 1 gezeigt ist, soll von einer erneuten Erläuterung abgesehen werden. Fig. 2 is a representation similar to FIG. 1, but shows a roof tile that can be used as a side closure for the left end of a horizontal row of tiles according to FIG. 1. As far as the same or corresponding parts as shown in Fig. 1, a further explanation should be avoided.
Die in Fig. 2 gezeigte Pfanne, die auch als Abschlußpfanne bezeichnet werden kann, unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 vor allem durch Fig. 2 da durch, daß Trennwand 24, die den Innenraum bei der Dachpfanne gemäß Fig. 1 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt, nur über einen Teil der Breite der Pfanne verläuft. Diese Trennwand trägt daher in Fig. 2 die Bezugsziffer 62. Die Verkürzung dieser Trennwand 62 gestattet einen Austausch des flüssigen Mediums von der unteren in die obere Kammer, so daß dieses Medium, insbe sondere Wasser, in der Reihe der unteren Kammern bis zu der Abschlußpfanne gemäß Fig. 2 strömen und in der oberen Reihe der Kammern zurücklaufen kann. Ein weiterer Unterschied gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Pfanne besteht darin, daß der in Fig. 2 linke Rand der Pfanne ohne die Öffnungen 34, 36 und die Taschen 42, 44 in den unteren Pfannen-Teil ausgebildet ist. Dieser Rand der Pfanne ermöglicht daher einen Übergang zu herkömmlichen Ton- oder Beton- Dachziegeln.The pan shown in Fig. 2, which can also be referred to as a final pan, differs from that according to Fig. 1 mainly by Fig. 2 because that partition 24 , which the interior of the roof tile according to Fig. 1 in an upper and divided a lower chamber, only over part of the width of the pan. This partition therefore has the reference number 62 in FIG. 2. The shortening of this partition 62 allows an exchange of the liquid medium from the lower to the upper chamber, so that this medium, in particular special water, flow in the row of the lower chambers to the end pan according to FIG. 2 and in the upper row of the chambers can run back. Another difference from the pan shown in Fig. 1 is that the left edge of the pan in Fig. 2 is formed without the openings 34 , 36 and the pockets 42 , 44 in the lower pan part. This edge of the pan therefore enables a transition to conventional clay or concrete roof tiles.
In Fig. 3 sind nebeneinander drei Dachpfannen ohne deren oberen Teile 10 ge zeigt, so daß in das Innere der Dachpfannen hineingesehen werden kann. Diese drei Pfannen werden flankiert von zwei nicht bezeichneten üblichen Dachzie geln. Auf der linken Seite befindet sich in Fig. 3 eine Dachpfanne mit einer ver kürzten Trennwand 62, also eine Dachpfanne gemäß Fig. 2. Auf der rechten Sei te befindet sich eine weitere Sonderpfanne, und zwar eine solche, die sich für den Übergang zu einem herkömmlichen Tonziegel auf der rechten Seite eignet. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, die Öffnungen 46, 48 für die Zufuhr und Abfuhr des Mediums außerhalb des rechten Randflansches vorzusehen, der für das Zusammenwirken mit einem normalen Dachziegel freibleiben muß. Stattdessen sind die Öffnungen 46, 48 leicht nach innen versetzt. An diese Öff nungen können Leitungen angesetzt werden, die eine Verbindung zu weiteren Pfannenreihen gleicher Art oder auch zu einem Brauchwassersystem bilden können.In Fig. 3 three roof tiles are shown side by side without their upper parts 10 ge, so that can be seen inside the roof tiles. These three pans are flanked by two standard roof tiles, not shown. On the left side in Fig. 3 is a roof tile with a ver shortened partition 62 , that is a roof tile according to FIG. 2. On the right side there is another special tile, namely one that is suitable for the transition to one conventional clay tile on the right side. In this case, it is only necessary to provide the openings 46 , 48 for the supply and discharge of the medium outside the right edge flange, which must remain free for interaction with a normal roof tile. Instead, the openings 46 , 48 are slightly offset inwards. Pipes can be attached to these openings, which can form a connection to other rows of pans of the same type or to a service water system.
Fig. 4 ist ein Schritt zu der Reihe der drei in Fig. 3 gezeigten Pfannen. Die übli chen Dachziegel sind durch Schraffur gekennzeichnet. Es ist erkennbar, daß die erfindungsgemäße, als Hohlkörper ausgebildeten Pfannen über die seitlichen Randfalze direkt mit den Dachziegeln zusammenwirken können. Am rechten Rand der rechten Sonderpfanne, die auch als Anschlußpfanne bezeichnet wer den kann, befindet sich an der Unterseite unterhalb der in Fig. 3 gezeigten Öff nungen 64, 66, jeweils ein Anstutzstutzen 68. FIG. 4 is a step in the series of the three pans shown in FIG. 3. The usual roof tiles are marked by hatching. It can be seen that the tiles according to the invention, designed as a hollow body, can interact directly with the roof tiles via the lateral edge folds. On the right edge of the right special pan, which can also be referred to as a connecting pan, there is on the underside below the openings 64 , 66 shown in FIG. 3, a connecting piece 68 .
Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, befinden sich die Öffnungen 46, 48 bzw. 64, 66 für die Überleitung des Heizmediums zur angrenzenden Pfanne oder zu einem son stigen System jeweils hinter einer parallel zu dem jeweiligen Falz verlaufenden Trennwand 70, 72, die das Wärmeträgermedium beim Eintritt in den Hauptin nenraum der Pfannen oder beim Austritt aus diesem zu einer labyrinthförmigen Strömungsbewegung zwingt, so daß eine bessere Durchmischung von kaltem und warmen Heizmedium gewährleistet ist. Die mit 74, 76 bezeichneten Trenn wände der rechten Anschlußpfanne sind entsprechend der Verschiebung der Öffnungen 64, 66 weiter nach innen in den Hauptraum des Hohlkörpers versetzt.As especially FIG. 3, there are the openings 46, 48 and 64, 66 for transfer of the heating medium to the adjoining socket or to a son Stigen system in each case behind a to the folds extending parallel partition 70, 72, the heat transfer medium, the when entering the main interior of the pans or when exiting from them, a labyrinthine flow movement is forced, so that better mixing of cold and warm heating medium is ensured. The designated with 74, 76 partitions of the right connection pan are offset according to the displacement of the openings 64 , 66 further inwards into the main space of the hollow body.
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