DE102006053830B3 - Im Freien anzubringendes Rahmenbauteil mit einem Arbeitsmodul, insbesondere Solarzellenmodul oder Sonnenkollektor - Google Patents

Abstract

Im Freien anzubringendes Rahmenbauteil mit einem Arbeitsmodul, insbesondere Solarzellenmodul oder Sonnenkollektor, umfassend einen Rahmen, in dem das Arbeitsmodul umfassend eine dieses oberseitig abdeckende Scheibe gehaltert ist, wobei der Rahmen aus mehreren miteinander verbundenen Profilstäben besteht, wobei zumindest ein Profilstab im Wesentlichen bündig mit oder unterhalb der Scheibenoberfläche abschließt, die im Bereich der Enden des Profilstabs eckseitig von einem aneinandergrenzende Profilstäbe verbindenden Verbindungselement übergriffen ist, während die anderen Profilstäbe über ihre Länge die Scheibe randseitig übergreifen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein im Freien anzubringendes Rahmenbauteil mit einem Arbeitsmodul, insbesondere Solarzellenmodul oder Sonnenkollektor, umfassend einen Rahmen, in dem das Arbeitsmodul umfassend eine dieses oberseitig abdeckende Scheibe gehaltert ist, wobei der Rahmen aus mehreren miteinander verbundenen Profilstäben besteht.
• Derartige Rahmenbauteile sind beispielsweise als Solarzellenmodule oder Sonnenkollektoren bekannt. Sie umfassen jeweils ein Arbeitsmodul, das in einem Profilstabrahmen, üblicherweise bestehend aus Aluminiumprofilen, aufgenommen ist. Im Falle eines Solarzellenmoduls umfasst das Arbeitsmodul eine Vielzahl einzelner Solarzellen, die an einem geeigneten Träger entsprechend angeordnet und elektrisch verschaltet sind, wobei die Solarzellen oberseitig von einer transparenten Scheibe abgedeckt sind. Im Falle eines Sonnenkollektors weist das Arbeitsmodul einen Absorber auf, durch den ein Wärmeträger, üblicherweise Wasser, fließt. Der Absorber wandelt die Lichtenergie der Sonne, die auch hier über eine transparente, oberseitig abdeckende Scheibe einfällt, in Wärme um und gibt diese an den Wärmeträger ab ( DE 103 28 528 A1 und DE 103 21 422 B4 ).
• Üblicherweise werden derartige Rahmenbauteile auf Hausdächern angeordnet, wobei sie entsprechend der Dachneigung schräg stehend angeordnet sind. Es ist aber auch bekannt, auf großen Freiflächen insbesondere eine Vielzahl einzelner Solarzellenmodule anzuordnen, um hierüber Strom zu erzeugen, wobei auch hier die Solarzellenmodule unter einem bestimmten Winkel zur einfallenden Sonnenstrahlung stehen.
• Bei bekannten Rahmenbauteilen insbesondere der vorbeschriebenen Art ist der Rahmen üblicherweise aus vier ein Rechteck bildenden und miteinander verbundenen Profilstäben, bevorzugt aus Aluminium, gebildet, wobei die Profilstäbe das Arbeitsmodul in geeigneten Aufnahmen aufnehmen und die abdeckende Scheibe oberseitig im Randbereich komplett einfassen, also übergreifen. Es bildet sich dort zwangsläufig eine Kante am Übergang von dem Übergriffsteg der Profilstäbe zur Scheibenoberfläche hin aus. Bei schräg stehender Anordnung besteht im Bereich der Rahmenunterkante an dieser Stufe jedoch die Gefahr von dauerhaften Ablagerungen wie Schmutz oder Schnee, wobei diese Ablagerungen im Lauf der Zeit zunehmen und eine immer größere Scheibenfläche abdecken. Diese Abdeckung führt zu einem Leistungsverlust des Arbeitsmoduls, nachdem im Falle beispielsweise eines Solarzellenmoduls die über die Ablagerungen teilweise abgedeckten Solarzellen nur noch begrenzt Strom liefern können, da die einfallende Lichtmenge ablagerungsbedingt reduziert ist, im Falle eines Sonnenkollektors reduziert sich hierüber ebenfalls die einfallende Lichtmenge, so dass der Umwandlungsgrad ebenfalls etwas abnimmt.
• Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Rahmenbauteil anzugeben, bei dem die Gefahr von Ablagerungen minimiert ist.
• Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Rahmenbauteil der eingangs erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Profilstab im Wesentlichen bündig mit oder unterhalb der Scheibenoberfläche abschließt, die im Bereich der Enden des Profilstabs eckseitig von einem aneinander grenzende Profilstäbe verbindenden Verbindungselement übergriffen ist, während die anderen Profilstäbe über ihre Länge die Scheibe randseitig übergreifen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Rahmenbauteil ist ein Profilstab derart ausgebildet, dass er keinen die Scheibenoberfläche übergreifenden Steg aufweist, vielmehr schließt der Profilstab mit seinem entsprechenden Schenkel entweder bündig mit der Scheibenoberfläche oder leicht unterhalb der Scheibenoberfläche ab. Es bildet sich hier also keine Kante oder Stufe zwischen Scheibenoberfläche und Profilstab aus, an der sich Schmutz oder Schnee etc. ablagern können. Das Rahmenbauteil wird selbstverständlich in einer Position montiert, in der dieser kanten- oder stufenfreie Abschnitt am unteren Ende der schräg stehenden Rahmenbauteilanordnung ist. Um gleichwohl eine hinreichende Stabilität und sichere Halterung des Arbeitsmoduls bzw. der Scheibe auch im Bereich dieses Profilstabs zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß ferner ein spezielles Verbindungselement vorgesehen, das in Form eines Eckverbinders zwei aneinander angrenzende Profilstäbe üblicherweise rechtwinklig verbindet, jedoch darüber hinaus derart ausgebildet ist, das es die Scheibenoberfläche im Bereich der Scheibenecke etwas übergreift, so dass in diesem Bereich eine sichere Fixierung auch ohne über die Profilstablänge gegebenem Scheibenübergriff realisiert ist. Die drei anderen Profilstäbe sind in an sich bekannter Form ausgeführt und übergreifen die Scheibenoberfläche randseitig, so dass sich insgesamt trotz allem ein sehr stabiles Rahmengebilde ergibt, das verwindungssteif ist und den üblichen Anforderungen im Betrieb ohne weiteres standhält.
• Nachdem bei dem erfindungsgemäßen Rahmenbauteil im Bereich einer Seitenlänge keine Kante oder Stufe ausgebildet ist, kommt es wie beschrieben nicht zu etwaigen Ablagerungen, so dass eine hieraus resultierende, nachteilige flächige Abdeckung des Arbeitsmoduls vermieden wird. Gleichwohl ergibt sich unter Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Verbindungselemente, die die Scheibenoberfläche eckseitig übergreifen, in Verbindung mit dem randseitigen Übergriff der verbleibenden Profilstäbe ein äußerst stabiles Rahmengebilde.
• Für eine möglichst einfache Montage weist ein Verbindungselement zweckmäßigerweise zwei unter einem Winkel, üblicherweise 90°, stehende Zapfen auf, über die ein Verbindungselement mit zwei aneinander grenzenden Profilstäben verbunden ist. Die Profilstäbe weisen eine geeignete Zapfenaufnahme auf, in die die Zapfen eingesetzt werden, und in der sie entsprechend fixiert werden. Diese Verbindung kann beispielsweise unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel in dieser Zapfen- oder Steckaufnahme erfolgen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, die Zapfen form- oder kraftschlüssig in eine jeweilige Steckaufnahme, insbesondere eine Kammer am jeweiligen Profilstab einzustecken. Die Zapfen werden in dieser Steckaufnahme, bevorzugt eine allseitig geschlossene Kammer, über eine geeignete Presspassung oder Steck-Verrastung oder dergleichen fixiert, es sind also keine separaten Befestigungsmittel wie Schrauben oder dergleichen zur Verbindung des Verbindungselements mit den benachbarten Profilstäben erforderlich. Vielmehr ist es zur Montage lediglich erforderlich, die Zapfen, die z. B. ein gewisses Übermaß in Bezug auf die Kammer dimension und -form aufweisen, in die Steckaufnahme einzusetzen, so dass sich dort die form- bzw. kraftschlüssige Fixierung ergibt.
• An den drei die Scheibenoberfläche randseitig übergreifende Profilstäben ist zweckmäßigerweise eine U-förmige Aufnahmenut vorgesehen, in die das Arbeitsmodul randseitig eingesetzt wird, wobei die Nutbreite im Wesentlichen der Stärke des Arbeitsmoduls entspricht. Der die Scheibenoberfläche nicht übergreifende Profilstab weist lediglich eine querschnittlich gesehene L-förmige Nut auf, in der der Modulrand aufgenommen ist. Für eine sichere Fixierung des Arbeitsmoduls auch im Bereich der Verbindungselemente sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass jedes Verbindungselement auch eine im Wesentlichen U-förmige Aufnahmenut aufweist, die die entsprechenden U-förmigen Aufnahmenuten der Profilstäbe fortsetzt. Das heißt, im Bereich der Eckverbinder ergibt sich ebenfalls eine allseitige Halterung bzw. ein allseitiger Umgriff um die Arbeitsmodulkante.
• Nachdem ein derartiges Rahmenbauteil üblicherweise auf einem Gestellaufbau angeordnet wird, sind zweckmäßigerweise an der Unterseite der Profilstäbe der Befestigung dienende ein- oder beidseitig hinterschnittene Nuten vorgesehen, die über entsprechende Nutabschnitte an Verbindungselementen fortgesetzt sind.
• Nachdem üblicherweise mehrere Rahmenbauteile zur Bildung eines Bauteilverbunds nebeneinander gesetzt werden, sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass an den Verbindungselementen Anschlussvorrichtungen zum Verbinden zweiter benachbarter Verbindungselemente zweier benachbarter Rahmenbauteile vorgesehen sind. Eine Anschlussvorrichtung kann dabei entweder als Einsteckaufnahme für ein Verbindungsmittel, insbesondere als Einsteckbohrung für einen Verbindungsbolzen ausgebildet sein. Alternativ kann eine Anschlussvorrichtung auch als seitlicher flacher Verbindungsvorsprung ausgeführt, der in der Montagestellung einen seitlichen flachen Verbindungsvorsprung eines benachbarten Verbindungselements übergreift, wobei beide eine Aufnahme für ein beide Verbindungsabschnitte verbindendes Verbindungsmittel, insbesondere eine Verbindungsschraube aufweisen. In jedem Fall kommt gemäß dieser Erfindungsausgestaltung den Verbindungselementen also eine Doppelfunktion zu, nämlich zum einen die den Rahmen zu fixieren und das Arbeitsmodul sicher zu haltern, zum andern die Verbindungsfunktion zum Koppeln zweier Rahmenbauteile.
• Wie beschrieben sind die Profilstäbe bevorzugt aus Aluminium ausgeführt, weshalb auch ein Verbindungselement zweckmäßigerweise aus Aluminiumdruckguss gebildet ist.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Rahmenbauteils in Form eines Solarzellenmoduls,
• 2 eine Schnittansicht durch den unteren Randbereich des Rahmenbauteils aus 1,
• 3 eine Teilansicht des unteren Eckbereichs des Rahmenbauteils aus 1,
• 4–6 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Verbindungselements, und
• 7 eine Teilansicht des eckenseitigen Verbindungsbereichs des Rahmenbauteils.
• 1 zeigt ein Rahmenbauteil 1 in Form eines Solarzellenmoduls 2, umfassend einen Rahmen 3 und ein in diesem aufgenommenes Arbeitsmodul 4. Der Rahmen besteht aus insgesamt vier Profilstäben 5a, 5b die über geeignete Verbindungselemente 6 endseitig zur Rechteckform verbunden sind.
• Während drei der insgesamt vier Profilstäbe, nämlich gemäß 1 die beiden entlang der rechten und linken Seite verlaufenden Profilstäbe 5a sowie der oberseitige Profilstab 5a, jeweils über einen Übergriffsrand 7 die Oberfläche 8 einer Scheibe 9, die das Arbeitsmodul 4 abdeckt, im Randbereich übergreifen, weist der untere Profilstab 5b keinen solchen Übergriffsbereich 7 auf, wie in der Schnittansicht in 2 gezeigt ist. Dort ist in einer Teilansicht das Arbeitsmodul 4 nebst Scheibe 9 gezeigt, wie auch der untere Profilstab 5b. Dieser weist eine im Wesentlichen L-förmige Nut 10 auf, in die der untere Kantenbereich des Arbeitsmoduls 4 eingesetzt ist. Der Vertikalsteg 11 des Profilstabs 5b endet ersichtlich etwas unterhalb der Scheibenoberfläche 8, er schließt also unterhalb derselben ab, so dass sich in diesem Bereich keine Stufe ergibt, die die Gefahr einer Schmutzansammlung etc. mit sich bringt. Ersichtlich ist die Scheibe 9 im Kantenbereich 12 etwas abgerundet oder angefast, so dass sich dort keine Gefahr eines Scheibenbruchs ergibt.
• Demgegenüber zeigt 3 einen Schnitt durch einen der anderen Profilstäbe 5a mit eingesetztem Arbeitsmodul 4. Ersichtlich ist dort eine im Wesentlichen U-förmige Aufnahmenut 13 vorgesehen, in die das Arbeitsmodul randseitig eingesetzt ist, wobei die Aufnahmenut 13 oberseitig von dem Übergriffssteg 7 übergriffen ist. Ersichtlich bildet sich dort eine Stufe aus, die in diesen Bereichen aber nicht stört, da in der in 1 gezeigten Montagestellung, in der das Modul schräg steht, dort kein entlang der Scheibenoberfläche 8 herabrutschender Schmutz anhaften kann.
• Zum Verbinden der Profilstäbe 5a, 5b dienen wie beschrieben die Verbindungselemente 6, von denen eines in den 4–6 näher dargestellt ist. Jedes Verbindungselement 6, das bevorzugt ein Aluminiumdruckgussteil ist, weist einen Korpus 14 auf, an dem eine U-förmige Aufnahmenut 15 ausgebildet ist, in die in der Montagestellung, siehe 1 oder 7, die Ecke des Arbeitsmoduls 4 aufgenommen ist. Ersichtlich übergreift der die Aufnahmenut 15 begrenzende plattenförmige Abschnitt 16 die Scheibenoberfläche 9 im Eckbereich, wie in der Detailansicht in 7 gezeigt ist. Das heißt, im Übergang zum unteren Profilstab 5b, der lediglich den vertikalen Steg 11, an dem das Arbeitsmodul 4 anliegt, aufweist, nicht jedoch einen Scheibenübergriffssteg, ist gleichwohl ein zumindest eckseitiger Scheiben übergriff gegeben. Nachdem die Aufnahmenut 15 an der gegenüberliegenden Seite ebenfalls begrenzt ist, ist folglich das Arbeitsmodul eckseitig ebenfalls fest in dem Verbindungselement 6 aufgenommen.
• Zur einfachen Verbindung zweier benachbarter Profilstäbe, unabhängig davon, ob diese nun gleich ausgebildet sind, oder unterschiedlich, sind zwei rechtwinklig zueinander stehende, vorspringende Zapfen 17 vorgesehen, die in entsprechende Steckaufnahmen 18, hier in Form der geschlossenen Kammern 19 an den Profilstäben 5a bzw. 5b in der Montagestellung eingreifen. Die Zapfen 17 weisen ein leichtes Übermaß auf, sind also etwas größer als die Kammer 19, so dass sich in dieser eine feste form- und kraftschlüssige Presspassung ergibt, über die die Profilstäbe mit dem Verbindungselement extrem fest verbunden sind.
• Wie den 2 und 3 zu entnehmen ist, sind an der jeweiligen Profilunterseite beidseitig hinterschnittene Nuten 20 vorgesehen, die der Befestigung des fertigen Rahmens 3 an einem Gestellaufbau, der bevorzugt ebenfalls aus geeigneten Profilstäben besteht, dienen. Auch an den Verbindungselementen 6 sind an der Unterseite entsprechende Nutabschnitte 21 vorgesehen, ebenfalls beidseitig hinterschnitten, die die Nuten 20 fortsetzen, mithin also auch in diesem Bereich eine unmittelbare Verbindungsmöglichkeit zum darunter befindlichen Gestellaufbau bieten.
• Schließlich ist in den 4 und 6 noch eine Anschlussvorrichtung 22 in Form einer in einer Vertiefung vorgesehene Einsteckaufnahme 23 am Verbindungselement 6 gezeigt, welche Anschlussvorrichtung zum Verbinden zweier benachbarter Rahmenbauteile dient. Üblicherweise sind mehrere Rahmenbauteile an einem gemeinsamen Gestellaufbau unmittelbar benachbart zueinander angeordnet. Um diese nun auf einfache Weise verbinden zu können, ist diese Anschlussvorrichtung 22 vorgesehen, die im gezeigten Beispiel als einfache Einsteckaufnahme ausgeführt ist und bevorzugt einen Verbindungsbolzen aufnimmt, über den zwei Rahmenbauteile verbunden werden können und gleichzeitig unter Verwendung eines geeigneten weiteren Verbindungsmittels wie eines hakenförmigen Verbindungsblechs, das in der Vertiefung versenkt aufgenommen ist, mit dem Gestell aufbau fixiert werden können. Alternativ zu einer solchen Einsteckaufnahme 23 ist es auch denkbar, einen laschenartigen Verbindungsvorsprung an dieser Seite seitlich vorspringend anzuordnen. Ein solcher Verbindungsvorsprung würde einen benachbarten laschenartigen Verbindungsvorsprung eines benachbarten Verbindungselements übergreifen. Durch beide könnte dann beispielsweise eine Verbindungsschraube oder dergleichen geführt werden.

Claims (8)

1. Im Freien anzubringendes Rahmenbauteil mit einem Arbeitsmodul, insbesondere Solarzellenmodul oder Sonnenkollektor, umfassend einen Rahmen, in dem das Arbeitsmodul umfassend eine dieses oberseitig abdeckende Scheibe gehaltert ist, wobei der Rahmen aus mehreren miteinander verbundenen Profilstäben besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Profilstab (5b) im wesentlichen bündig mit oder unterhalb der Scheibenoberfläche (8) abschließt, die im Bereich der Enden des Profilstabs (5b) eckseitig von einem aneinandergrenzende Profilstäbe (5a, 5b) verbindenden Verbindungselement (6) übergriffen ist, während die anderen Profilstäbe (5a) über ihre Länge die Scheibe randseitig übergreifen.
2. Rahmenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement zwei unter einem Winkel stehende Zapfen (17) aufweist, über die ein Verbindungselement (6) mit zwei aneinandergrenzenden Profilstäben (5a, 5b) verbunden ist.
3. Rahmenbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (17) form- und/oder kraftschlüssig in eine jeweilige Steckaufnahme (18), insbesondere eine Kammer (19) am jeweiligen Profilstab (5a, 5b) eingesteckt sind.
4. Rahmenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Verbindungselement (6) eine im wesentlichen U-förmige Aufnahmenut (15) vorgesehen ist, die entsprechende im wesentlichen U-förmige Aufnahmenuten (13) der Profilstäbe (5a) fortsetzt.
5. Rahmenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befestigen des Rahmenbauteils (1) dienende ein- oder beidseitig hinterschnittene Nuten (20) unterseitig an den Profilstäben (5a, 5b) vorgesehen sind, die über entsprechende Nutabschnitte (21) an den Verbindungselementen (6) fortgesetzt sind.
6. Rahmenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verbindungselementen (6) Anschlussvorrichtungen (22) zum Verbinden zweier benachbarter Verbindungselemente (6) zweier benachbarter Rahmenbauteile (1) vorgesehen sind.
7. Rahmenbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussvorrichtung (22) als Einsteckaufnahme (23) für ein Verbindungsmittel, insbesondere als Einsteckbohrung für einen Verbindungsbolzen, oder als seitlicher Verbindungsvorsprung, der in der Montagestellung einen Verbindungsvorsprung eines benachbarten Verbindungselements übergreift und eine Aufnahme für ein beide Verbindungsabschnitte verbindendes Verbindungsmittel, ein eine Verbindungsschraube, aufweist, ausgebildet ist.
8. Rahmenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (6) aus Aluminiumdruckguss ist.