DE102008041492B4

DE102008041492B4 - Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers

Info

Publication number: DE102008041492B4
Application number: DE102008041492A
Authority: DE
Inventors: Rolf Schwan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: DE102008041492A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers (114), wobei der Solarabsorber aus einem Endlosprofil (100) hergestellt wird, wobei das Endlosprofil durch Umformen eines Metallrohlings hergestellt wird, wobei es sich bei dem Umformen um Strangpressen handelt, wobei das Endlosprofil in Abschnitte zugeschnitten wird, wobei durch jeden der Abschnitte einer der Solarabsorber gebildet wird, wobei jeder der Abschnitte eine Länge (L) hat, die der Länge einer mit den Solarabsorbern einzudeckenden Dachfläche entspricht, wobei in dem Endlosprofil Leitungen (102, 104) für die Hin- und Rückleitung eines Mediums gebildet werden, wobei die Leitungen parallel zueinander verlaufen, und wobei das Endlosprofil senkrecht zu den Leitungen in die Abschnitte zugeschnitten wird, wobei eine Charge (136) der Solarabsorber hergestellt wird, um mit den Solarabsorbern der Charge die Dachfläche einzudecken, und wobei zur Herstellung der Charge die Anzahl und die Länge der Abschnitte in ein Steuerungsgerät (132) eingegeben wird, wobei von dem Steuerungsgerät eine Trenneinrichtung (128) angesteuert wird, welche die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers.
Solarkollektoren sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden auch als Sonnenkollektoren oder als thermische Solarkollektoren bezeichnet. Bei einem Solarkollektor wird mit Hilfe der eingestrahlten und absorbierten Sonnenergie ein Übertragungsmedium, im Allgemeinen Wasser, aufgeheizt. Zur Absorption der eingestrahlten Sonnenenergie beinhaltet ein Solarkollektor einen sogenannten Solarabsorber.
Aus US 4,156,419 A , DE 27 52 272 A1 und US 4,431,149 A sind verschiedene Solarkollektoren bekannt. Die US 6,082,353 A zeigt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers.
Aus der DE 28 04 301 C2 ist die Herstellung eines Solarkollektors für Dächer aus einem einstückigen Strangpressprofil bekannt. Ähnliche Solarkollektoren sind auch aus US 4,060,070 A , GB 2445158 A , DE 28 31 591 C2 , DE 40 00 269 A1 und DE 28 31 591 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Nähere Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers geschaffen, wobei der Solarabsorber durch Umformen hergestellt wird.
Beispielsweise wird hierzu ein Metallrohling durch Ziehen, Tiefziehen, Fließpressen, Gießen oder Druckgießen umgeformt, um ein Endlosprofil herzustellen. Besonders bevorzugt erfolgt die Umformung des Metallrohlings durch Stranggießen.
Der Metallrohling besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Endlosprofil in Abschnitte zugeschnitten. Die Länge eines jeden der Abschnitte entspricht dabei der Länge einer einzudeckenden Dachfläche.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zerlegung des Endlosprofils in die gewünschten Abschnitte automatisch. Hierzu wird eine Länge und eine Anzahl der gewünschten Abschnitte dieser Länge in ein Steuerungsgerät eingegeben.
Das Endlosprofil wird daraufhin automatisch von einer Trenneinrichtung in Abschnitte der gewünschten Länge und Anzahl unterteilt. Für eine Charge können auch verschiedene Längen mit der jeweils zugeordneten Anzahl spezifiziert werden. Vorzugsweise wird jeder Charge ein Identifikator zugeordnet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Solarabsorber eloxiert oder mit einer strahlungsabsorbierenden Farbe, insbesondere einer dunklen oder schwarzen Farbe, lackiert. Hierdurch kann der Wirkungsgrad verbessert werden.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird die Montage der transparenten Abdeckung und/oder der Wärmeisolationsschicht dadurch vereinfacht, dass der Solarabsorber entsprechende Aufnahmebereiche bildet.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da die Herstellung der Solarabsorber weitgehend vollautomatisch und mit hoher Effizienz erfolgen kann. Gleichzeitig kann die Herstellung der Solarabsorber im Sinne eines sogenannten Mass Customizing kundenindividuell erfolgen, indem das Endlosprofil in die kundenindividuell gewünschten Abschnitte unterteilt wird, die der Kunde zum Beispiel zum Eindecken eines bestimmten Hausdachs benötigt.
Da aufgrund des kundenindividuellen Zuschnitts der Solarkollektoren praktisch die gesamte Dachhaut durch solche Solarkollektoren gebildet werden kann, wird ein höherer Anteil der auf ein Dach einfallenden Sonnenstrahlung nutzbar gemacht, als das im Stand der Technik der Fall ist.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt in Schnittrichtung eines erfindungsgemäßen Endlosprofils,
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solarabsorbers,
3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solarkollektors,
4 ein schematisches Blockdiagramm einer Anlage zur Herstellung von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Solarabsorber,
5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Hausdachs, welches mit nebeneinander angeordneten Solarkollektoren gedeckt ist.
Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen, die einander entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endlosprofils 100. Das Endlosprofil 100 besteht zum Beispiel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Endlosprofil 100 wird durch Umformen, vorzugsweise durch Strangpressen, hergestellt. In dem Endlosprofil sind mehrere Leitungen 102 für die Hinleitung eines Übertragungsmediums ausgebildet sowie mindestens eine Leitung 104 für die Rückleitung des Übertragungsmediums. Als Übertragungsmedium wird vorzugsweise Wasser verwendet.
Das Endlosprofil 100 hat eine Ebene 106. Auf der Oberseite der Ebene 106 sind die Leitungen 102 und 104 ausgebildet. Die Unterseite der Ebene 106 ist dagegen flach.
An den äußeren Enden der Ebene 106 sind obere Flanken 108 angeordnet. Die oberen Flanken 108 stehen hier senkrecht auf der Ebene 106. Am Ende der oberen Flanken 108 ist jeweils eine Rille 110 ausgebildet. Die einander gegenüberliegenden Rillen 110 dienen zum Einschieben einer oberen Abdeckung, die transparent ist, und durch die die Sonnenstrahlung auf die Ebene 106 mit den Leitungen 102 und 104 einfallen kann. Bei der oberen Abdeckung handelt es sich zum Beispiel um eine Glasscheibe oder um eine gut wärmeisolierende Kunststoffscheibe. Durch die einander gegenüberliegenden oberen Flanken 108 wird also ein Aufnahmebereich für die obere Abdeckung definiert.
An den äußeren Enden der Ebene 106 sind ferner untere Flanken 112 angeordnet, die ebenfalls senkrecht zu der Ebene 106 stehen. Die unteren Flanken 112 können an deren unteren Enden nach innen hin abgewinkelt sein, wie in der 1 gezeigt. Die unteren Flanken 112 definieren einen Aufnahmebereich für eine Wärmeisolationsschicht.
Wenn die unteren Flanken 112 nach innen hin abgewinkelt sind, kann eine Wärmeisolationsschicht zwischen die einander gegenüberliegenden Flanken 112 geschoben werden. Aufgrund des von den unteren Flanken 112 gebildeten Winkels wird die Wärmeisolationsschicht dort ohne weitere Hilfsmittel gehalten. Alternativ können die unteren Flanken 112 auch ganz oder teilweise entfallen. In diesem Fall wird die Wärmeisolationsschicht auf andere Art und Weise an der Unterseite der Ebene 106 fixiert, beispielsweise indem die Wärmeisolationsschicht an der Unterseite der Ebene 106 festgeklebt wird.
Die Oberseite der Ebene 106 sowie die Oberflächen der Leitungen 102 und 104 können eloxiert oder mit einer dunklen oder schwarzen Farbe lackiert sein, um den Wirkungsgrad des Solarabsorbers zu erhöhen.
Zur Herstellung von Solarabsorbern aus dem Endlosprofil 100 wird das Endlosprofil 100 in Abschnitte zerlegt. Das Endlosprofil 100 hat beispielsweise eine Breite zwischen 20 cm und 1 m. Aus dem Endlosprofil 100 können Solarabsorber von im Prinzip beliebiger Länge L hergestellt werden, indem das Endlosprofil 100 in Querrichtung dementsprechend zerlegt wird.
Die 2 zeigt exemplarisch einen solchen Solarabsorber 114 in perspektivischer Ansicht. Die in der 2 gezeigten Pfeile symbolisieren die Hinleitung des Übertragungsmediums durch die Leitungsabschnitte 102 bzw. die Rückleitung des Übertragungsmediums durch den Leitungsabschnitt 104.
Der Solarabsorber 114 wird zu einem Solarkollektor 116, wie in der 3 gezeigt, komplettiert. Hierzu wird die obere Abdeckung 118 in die sich einander gegenüberliegenden. Rillen 110 eingeführt und über die Ebene 106 hinweg geschoben, bis sie diese vollständig überdeckt. Zwischen die unteren Flanken 112 wird die Wärmeisolationsschicht 120 gebracht.
Die 4 zeigt schematisch eine Produktionsanlage 122 zur Herstellung von Solarkollektoren 116 unterschiedlicher Längen. Die Produktionsanlage 122 hat eine Umformeinrichtung 124, beispielsweise zum Aluminiumstrangpressen. Die Umformeinrichtung 124 liefert das Endlosprofil 100, welches in Pfeilrichtung 126 gefördert wird.
Die Produktionsanlage 122 hat ferner eine Trenneinheit 128, an der das Endlosprofil 100 vorbei gefördert wird. Die Trenneinheit 128 dient dazu, dass Endlosprofil 100 in Abschnitte der jeweils gewünschten Länge L zu zerlegen. Beispielsweise handelt es sich bei der Trenneinheit 128 um eine Säge, einen Schneidlaser oder eine Einrichtung zum Wasserstrahlschneiden.
In Pfeilrichtung hinter der Trenneinheit 128 ist ein Sensor 130 angeordnet, der dazu dient, die Ist-Länge L des Endlosprofils von der Trenneinheit 128 ab zumessen.
Der Sensor 130 liefert ein Sensorsignal, welches in eine Steuerung 132 eingegeben wird. Bei der Steuerung 132 kann es sich beispielsweise um eine sogenannte speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln.
In die Steuerung wird ferner ein Datensatz 134 eingegeben, der die herzustellende Länge L, d. h. die Solllänge L, bestimmt.
Beispielsweise wird ein Datensatz 134 für jede Produktionscharge eingegeben. Der Datensatz 134 beinhaltet dann eine Angabe der Anzahlen von Solarabsorbern 114 und der jeweiligen Soll-Längen L. Beispielsweise beinhaltet eine Produktionscharge zwanzig der Solarabsorber 114 einer Länge von 6 m, zwanzig der Solarabsorber 114 einer Länge von 8 m sowie weitere Solarabsorber 114 unterschiedlicher Längen. Der Datensatz 134 hat einen eindeutigen Identifikator, um die Produktionscharge zum Beispiel einen bestimmten Kunden oder einer bestimmten Baustelle eindeutig zuzuordnen.
Nach Eingabe des Datensatzes 134 in die Steuerung 132 steuert die Steuerung 132 die Trenneinheit 128 in Abhängigkeit von dem von dem Sensor 130 gelieferten Sensorsignal so an, dass die in dem Datensatz 134 spezifizierten Solarabsorber 114 aus dem Endlosprofil 100 abgetrennt werden.
Die so hergestellten Solarabsorber 114 werden zu den Solarkollektoren 116 komplettiert und als Charge 136 zum Beispiel zu einer Baustelle geliefert, um ein Dach damit zu decken. Die Charge 136 kann mit dem Identifikator 138 gekennzeichnet sein, wie zum Beispiel mittels eines Etiketts 138 oder dergleichen.
Wie in der 4 gezeigt, verlaufen die Leitungen 102 und 104 zueinander parallel in Pfeilrichtung 126, d. h. in der Förderrichtung des Endlosprofils 100. Durch die Trenneinheit 128 werden Abschnitte aus dem Endlosprofil gewonnen, sodass die daraus resultierenden Leitungsabschnitte der Solarabsorber 114 jeweils senkrecht zu der von der Trenneinheit 128 erzeugten Schnittkante verlaufen.
Die 5 zeigt schematisch ein Haus 140 mit einem Dach 142, dessen sogenannte Dachhaut durch erfindungsgemäße Solarkollektoren 116 gebildet werden soll.
Die Solarkollektoren 116 sollen sich also zwischen dem Dachfirst 144 und der Dachtraufe 146 erstrecken. Aus dem Abstand zwischen dem Dachfirst 144 und der Dachtraufe 146 ergibt sich die Solllänge L der Solarabsorber 114 und damit auch der Solarkollektoren 116.
Die Solarkollektoren 116 werden nebeneinander auf dem Dach 142 montiert, um so die Dachhaut 142 zu realisieren. An den oberen und unteren Enden der Solarkollektoren 116 werden die Enden der Leitungsabschnitte 102 und 104 der Solarkollektoren 116 durch weitere, in der 5 nicht gezeigte, Leitungen miteinander verbunden, um so einen Kreislauf zu realisieren, der von dem Übertragungsmedium durchströmt werden kann. Diese weiteren Leitungen können beispielsweise als separate Anbauteile an die unteren und oberen Enden der Solarkollektoren 116 moniert werden, um so einen Kreislauf für das Übertragungsmedium zu realisieren.
Wenn die Dachhaut Dachöffnungen, zum Beispiel für Dachfenster oder eine Dachgauben, haben soll, so wird dies bei der Spezifizierung der benötigten Anzahl und Längen der Solarabsorber 114 berücksichtigt, um so eine Charge 136 für das Eindecken des Dachs 142 herzustellen, die genau den individuellen Anforderungen entspricht.
Die Eindeckung des Dachs 142 mit den Solarkollektoren 116 der Charge 136 hat daher den weiteren Vorteil, dass das Eindecken des Dachs innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann, da hierzu lediglich die großflächigen Solarkollektoren 116 montiert werden müssen. Dies kann im Vergleich zu einer Eindeckung des Dachs 152 mit herkömmlichen Ziegeln in einem Bruchteil der Zeit erfolgen. Hierdurch ergibt sich ein weiterer Einspareffekt, der die Nutzung von Sonnenenergie aufgrund der Erfindung noch attraktiver macht.
Bezugszeichenliste

100: Endlosprofil
102: Leitung
104: Leitung
106: Ebene
108: Hochflanke
110: Rille
112: Flanke
114: Solarabsorber
116: Solarkollektor
118: Abdeckung
120: Wärmeisolationsschicht
122: Produktionsanlage
124: Umformeinrichtung
126: Pfeilrichtung
128: Trenneinheit
130: Sensor
132: Steuerung
134: Datensatz
136: Charge
138: Etikett
140: Haus
142: Dach
144: Dachfirst
146: Dachtraufe

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers (114), wobei der Solarabsorber aus einem Endlosprofil (100) hergestellt wird, wobei das Endlosprofil durch Umformen eines Metallrohlings hergestellt wird, wobei es sich bei dem Umformen um Strangpressen handelt, wobei das Endlosprofil in Abschnitte zugeschnitten wird, wobei durch jeden der Abschnitte einer der Solarabsorber gebildet wird, wobei jeder der Abschnitte eine Länge (L) hat, die der Länge einer mit den Solarabsorbern einzudeckenden Dachfläche entspricht, wobei in dem Endlosprofil Leitungen (102, 104) für die Hin- und Rückleitung eines Mediums gebildet werden, wobei die Leitungen parallel zueinander verlaufen, und wobei das Endlosprofil senkrecht zu den Leitungen in die Abschnitte zugeschnitten wird, wobei eine Charge (136) der Solarabsorber hergestellt wird, um mit den Solarabsorbern der Charge die Dachfläche einzudecken, und wobei zur Herstellung der Charge die Anzahl und die Länge der Abschnitte in ein Steuerungsgerät (132) eingegeben wird, wobei von dem Steuerungsgerät eine Trenneinrichtung (128) angesteuert wird, welche die Abschnitte aus dem Endlosprofil zuschneidet, wobei für die Charge ein Identifikator (138) in das Steuerungsgerät eingegeben wird, und die Charge mit dem Identifikator gekennzeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Oberseite (106) des Solarabsorbers (114), die in einer Verwendungsposition der Sonneneinstrahlung zugewandt ist, eloxiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Oberseite (106) des Solarabsorbers (114), die in einer Verwendungsposition der Sonneneinstrahlung zugewandt ist, mit einer dunklen oder schwarzen Farbe lackiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Solarabsorber (114) eine Länge von mehr als 5 m hat, insbesondere zwischen 6 und 8 m.