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Kostengünstige In-Dach-Großflächenkollektoren in Holzbauweise - neue Konzepte und innovative Werkstoffe versprechen kostenoptimierte Serienfertigung

Treikauskas, Franz-Dominik / Trinkl, Christoph / Zörner, Wilfried

Abstract

Großflächenkollektoren stellen am Markt für thermische Solarsysteme seit einigen Jahren eine interessante Alternative zu Standard-Kollektoren dar. Der Vorteil dieser Systeme liegt in ihrer Montagefreundlichkeit und in der einfachen Integrierbarkeit in das Dach. Alternativ zu den bekannten Aluminium-Rahmen-Konstruktionen können Großflächenkollektoren auch in Holz-Rahmen-Bauweise aus verschraubten, zusammengesteckten oder verklebten Holzlatten gefertigt werden. Nachteilig bei beiden Bauweisen ist meist deren wenig modularer Aufbau. Im Rahmen eines Entwicklungsprojektes wurden neue Konzepte für In-Dach-Großflächenkollektoren untersucht. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines kostenoptimierten, modular aufgebauten Großflächenkollektors, der aufgrund seiner Modularität ohne nennenswerten Änderungsaufwand in unterschiedlichen Größenordnungen gefertigt werden kann. Das favorisierte Konzept sieht die modulare Kombination mehrerer Grundmodule zu einem Großkollektor vor. Bei dieser Wannen-Rahmen-Konstruktion werden Grundmodule in der Größenordnung von etwa 2 Quadratmeter komplett mit Dämmung und Absorber vorgefertigt. Anschließend können die fertigen Grundmodule in einen vorbereiteten Holzrahmen eingehängt und fest mit diesem verbunden werden. Als konstruktive Lösung für die Grundmodule erscheint hier eine Wannenkonstruktion als sinnvoll. Grundätzlich kommen zur Herstellung der Wannen verschiedene Werkstoffe und die damit verbundenen Fertigungstechnologien in Frage. Neben Aluminium und Kunststoff wurden verschiedene Holzwerkstoffe aus recyclebaren Materialien (Pressholz) untersucht. Ein Hauptaugenmerk lag auf der mechanischen Belastbarkeit des Kollektors. Durch eine Klebeverbindung werden die in einer umlaufenden Nut positionierten Kollektorwannen tragende Teile des Großflächenkollektors. Die Glasabdeckungen werden mittels des Glasabdeckrahmens auf der Kollektorstruktur befestigt und dichten den Kollektor und alle Holzteile nach außen hin ab. Nach der Dachmontage wird der Eindeckrahmen, der den Kollektor in das Dach integriert, mittels der Glasabdeckleisten geklemmt. Ein Kostenvergleich zeigt mit steigenden Kollektorstückzahlen einen Vorteil der Wannen-Rahmen-Konstruktion gegenüber herkömmlichen Lösungsansätzen.