DE20316135U1

DE20316135U1 - Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten sowie Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE20316135U1
Application number: DE20316135U
Authority: DE
Original assignee: SOLARTEC GmbH; Solartec Haimburg GmbH
Current assignee: SOLARTEC GmbH; Solartec Haimburg GmbH
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2013-10-22

Abstract

Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten,mit einem Umfangsabschnitt und zumindest einem einwärts gerichteten Halteabschnitt,dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) polygonförmigaus einem einstückigen Profil (1) ausgebildet ist,wobei an Ecken (10a, 10b, 10c, 10d) des polygonförmigen Rahmens der Umfangsabschnitt (1b) des Profils umgebogen ist und der Halteabschnitt (1a) Gehrungseinschnitte (2) aufweist, und wobei die beiden Enden (1e, 1f) des Profils (1) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten sowie einen Sonnenkollektor.
Herkömmliche rechteckige Flach-Sonnenkollektoren mit Aluminiumrahmen werden unter Verwendung von stranggepressten Aluminiumprofilen gefertigt, wobei die Aluminiumprofile an ihren jeweiligen Enden auf 45°-Doppel-Gehrung gesägt werden. Vier Aluminiumprofile werden dann zu einem rechteckigen Aluminiumrahmen verbunden.
In der Regel sind diese Profile als Hohlkammerprofile ausgebildet, und in diese Hohlkammer werden Aluminiumwinkel eingeklebt und die Profile damit an den Rahmenecken miteinander verbunden. Zusätzlich muss jede Verbindungsstelle, d.h. die Rahmenecken, innen mit einem Dichtungsmittel abgedichtet werden.
Eine andere bekannte Variante zur Verbindung der vier Aluminiumprofile besteht darin, dass vor dem eigentlichen Verbindungsvorgang spezielle Kunststoffverbinder aufwändig und kostenintensiv in einem Kunststoffspritzverfahren gespritzt werden müssen. Die vier Aluminiumprofile wenden dann durch diese Kunststoffverbinder verbunden. Hierdurch entstehen jedoch an jeder Ecke am Übergang zwischen dem Aluminiumprofil und dem Kunststoffverbinder zwei Schwachstellen, an denen Wasser eintreten kann.
Die vorliegende Erfindung umgeht nun diese aufwändigen und kostenintensiven Verfahren durch Bereitstellen eines Rahmens für Sonnenkollektorkomponenten mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. durch Bereitstellen eines Sonnenkollektors mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Der erfindungsgemäse Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten ist allgemein polygonförmig ausgebildet, wobei in den meisten Anwendungsfällen eine rechteckige oder quadratische Konfiguration zum Einsatz kommt. Der Rahmen ist aus einem einstückigen Profil geformt, das einen Umfangsabschnitt und zumindest einen einwärts gerichteten Halteabschnitt zum Angriff an Sannenkollektorkomponenten umfasst. An den Ecken des polygonförmigen Rahmens ist der Umfangsabschnitt des Profils in einem vorgegebenen Biegewinkel umgebogen und der Halteabschnitt weist Gehrungseinschnitte (aber keine Durchsägungen durch das gesamte Profil) auf. Die beiden Enden des Profils sind miteinander dichtend verbunden.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme des Ausbildens von Gehrungseinschnitten anstelle der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung von einzelnen Profilstücken zwischen jeder Ecke kann die Anzahl der Stellen des Rahmens, die zur Undichtheit neigen, auf eine einzige Stelle reduziert werden, nähmlich jene, an der die Enden des Profils miteinander verbunden sind. Der erfindungsgemäße Rahmen und der erfindungsgemäße Sonnenkollektor bieten daher eine wesentlich erhöhte Betriebssicherheit bei gleichzeitig beträchtlich verringertem Herstellungsaufwand.
Der erfindungsgemäße Rahmen ist an seinem Umfangsabschnitt wasserdicht. In einer Fortbildung dieses Rahmens entspricht der Gehrungswinkel der Gehrungseinschnitte an den Halteabschnitten zur Bildung der Rahmenecken im Wesentlichen dem Biegewinkel des Umfangsabschnitts an der jeweiligen Rahmenecke. Somit liegen die Kanten der Gehrungseinschnitte nach dem Umbiegen des Profils Stoß an Stoß, was die Abdichtung erleichtert.
Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor-Rahmen besteht bevorzugt aus einem Profil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die ausreichend gebogen werden kann, ohne zu brechen Der Rahmen dient zum Schutz der Sonnenkollektorkomponenten sowie zu seiner Befestigung am Dach eines Gebäudes.
Zur Erzielung hoher Verwindungssteifigkeit des Rahmens kann dieser in einer Fortbildung der Erfindung aus einem Hohlkammerprofil gefertigt sein. Die Hohlkammer kann auch zum Einsetzen von Verbindungselementen verwendet werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Enden des Profils an einer Seite, beispielsweise in der Mitte dieser Seite des Rahmens aneinanderstoßend angeordnet und miteinander verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Verkleben oder Einfügen eines Zwischenstücks, vorzugsweise aus Aluminium oder Kunststoff, erfolgen. Alternativ dazu können die beiden Enden des Profils an einer Ecke des Rahmens aneinanderstoßend angeordnet und, beispielsweise durch Verkleben oder Einfügen eines Eckstückes, vorzugsweise aus Kunststoff oder Aluminium, miteinander verbunden sein.
Um den Rahmen für unterschiedliche Sonnenkollektorkomponenten verwendbar zu machen, können im Umfangsabschnitt des Profils Durchtrittsöffnungen für mit Sonnenkollektorkomponenten zu verbindende Leitungen ausgebildet sein.
Der erfindungsgemäße Rahmen und Sonnenkollektor sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Profil zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rahmens für Sonnenkollektorkomponenten in Draufsicht und Seitenansicht,
2 einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor in Draufsicht, und
3 einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor im Querschnitt entlang der Linie A-A von 2.
Zunächst auf 1 Bezug nehmend ist darin ein Profil 1 aus einer Aluminiumlegierung zur Harstellung eines Rahmens zur Halterung von Sonnenkollektorkomponenten dargestellt, beispielsweise für die in 3 dargestellten allgemein mit 20 bezeichneten Sonnenkollektorkomponenten.
Die besondere Art der Fertigung liegt darin, dass der Rahmen 10 (siehe 2) aus einem einzigen Stock des Aluminium-Profils 1 gefertigt wird. Das Profil 1 ist ein Hohlkammer-Profil mit einer Hohlkammer 1c zur Erhöhung der Verwindungsfestigkeit. Es weist einen Umfangsabschnitt 1b und einen Halteabschnitt 1a zum Halten eines Bodens 23 auf. Die Besonderheit bei der Rahmenherstellung liegt darin, dass das Aluminiumrahmen-Profil 1 in vorgegebenen Abständen auf Gehrung eingesägt, aber nicht durchgesägt wird, so dass die Gehrungseinschnitte 2 gebildet werden Beispielsweise wird zur Herstellung eines rechteckigen Rahmens mit den Maßen 2031 x 1031 mm jeweils ein Gehrungseinschnitt 2 in einem Abstand von 515,5 mm von den Enden 1e, 1f des Profils 1 in den Halteabschnitt 1a eingesägt und zwei weitere Gehrungseinschnitte 2 in einem Abstand von 2031 mm von den äußeren Gehrungseinschnitten bzw. in einem Abstand von 1031 mm voneinander in den Halteabschnitt 1a des Profils eingesägt. Der Gehrungswinkel γ der Gehrungseinschnitte 2 beträgt 90°. Anschließend an das Ausbilden der Gehrungseinschnitte 2 in dem Halteabschnitt 1a wird der Umfangsabschnitt 1b des Profil 1 an den eingesägten Stellen in einem Biegewinkel α von jeweils 90° umgebogen, so dass Rahmenecken 10a, 10b, 10c, l0d gebildet werden. Dadurch kommen die Enden 1e, 1f des Profils 1 Stoß an Stoß in der Mitte einer Schmalseite zu liegen (siehe Stoßstelle 3 in 2) und werden miteinander dichtend verbunden, wodurch die Fertigung des rechteckigen Rahmen 10 abgeschlossen ist. Alternativ zu den oben angeführten Abständen der Gehrungseinschnitte könnten diese Abstände auch mit 1031 mm – 2031 mm – 1031 mm von einem Profilende aus festgelegt werden, wobei der Abstand zwischen dem letzten Gehrungseinschnitt und dem anderen Profilende 2431 mm betragen würde, In diesem Fall würde die Sroßstelle der Profilenden an einer Ecke zu liegen kommen und müssten diese Enden jeweils auf den halben Gehrungswinkel der Gehrungseinschnitte eingesägt werden.
Für das Profil 1 wird eine spezielle Aluminiumlegierung eingesetzt, die ausreichend biegbar ist, damit der Rahmen in dieser Art gefertigt werden kann.
Während man bei herkömmlichen Aluminiumrahmenkollektoren, die aus vier einzelnen Profilteilen bestehen, an der Stoßstelle der vier Profile vier Schwachstellen hat, an denen Feuchtigkeit eindringen kann, tritt bei der vorliegenden Erfindung nur eine solche Schwachstelle auf nämlich jene mit 3 bezeichnete Stoßstelle der Profilenden 1e, 1f (siehe 2), die abgedichtet werden muss.
Es können auch solche Profite verwendet werden, bei denen der Halteabschnitt nach dem Einsägen nach innen gebogen wird, um mit dem Umfangsabschnitt einen erwünschten Winkel zum Umgreifen von Sonnenkollektorkomponmten einzunehmen.
Nachdem der Rahmen 10 fertiggestellt wurde, können die Sonnenkollektorkomponenten 20 eingefügt werden, wie nachfolgend anhand der 3 näher erläutert wird. Am Rahmen 10 sind Zuleitungen 21 und Ableitungen 22 für die Zufuhr von zu erwärmendem Wärmeträgermedium und den Abzug des erwärmten Wärmeträgermediums vorgesehen. Damit die Zu- und Ableitungen 21, 22 durch den Rahmen 10 hindurchführbar sind, sind im Profil 1 Durchtrittsöffnungen 1d ausgebildet.
Der Ablauf des Zusammenbauens eines Sonnenkollektors kann auch so variiert werden, dass zunächst in ein Profil die Gehrungseinschnitte eingesägt werden und das anschließende Biegen des Profils Seite für Seite direkt um Sonnenkollektorkomponenten herum durchgeführt wird.
In 3 ist ein erfindungsgemäßer Sonnenkollektor im Querschnitt entlang der Linie A-A von 2 dargestellt. Man erkennt den erfindungsgemäßen, aus einem Profil bestehenden Rahmen 10. In den Rahmen 10 werden bei der Herstellung des Sonnenkollektors in der nachfolgend angeführten Reihenfolge die folgenden allgemein mit 20 bezeichneten Sonnenkollektorkomponenten eingesetzt. Zunächst wird eine Budenplatte 23 in den Rahmen 10 eingesetzt und darin durch Halteabschnitte 1a des Rahmenprofils festgehalten. Der Boden 23 besteht beispielsweise aus Aluminiumblech, Holz oder Kunststoff. Auf die Bodenplatte 23 wird ein Wärmedämmstoff 24 aufgelegt, auf den wiederum ein Sonnenenergie-Absorber 25 aufgelegt und befestigt wird. Der Sonnenenergie-Absorber 25 besteht vorzugsweise aus einem Rohrregister (Harfe), an das zur Erzielung einer großen Bestrahlungsfläche ein Blech angeschweißt, aufgelötet oder anderweitig verbunden ist. In eines bevorzugten Ausgestaltung bestehen das Blech und das Rohrregister aus Kupfer, wobei des Blech noch selektiv beschichtet ist. Durch das Rohrregister des Sonnenenergie-Absorbers strömt Wärmeträgermedium. Es ist mit der Zuleitung 21 und der Ableitung 22 verbunden. Der Sonnenenergie-Absorber 25 wird durch eine Glasplatte 27 abgedeckt, die mit einer umlaufenden Gummidichtung 26 versehen und damit auf den Rahmen 10 aufgelegt ist. Abschließend wird mit einer Aluminium-Glasleiste 28 die Glasplatte 27 bzw. die umlaufende Dichtung 26 am Rahmen 10 durch Verclipsung fixiert.
Ein Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten ist allgemein polygonförmig, zumeist rechteckig, ausgebildet. Der Rahmen (10) ist aus einem einstückigen Profil (1) geformt, das einen Umfangsabschnitt (1b) und zumindest einen einwärts gerichteten Halteabschnitt (1a) zum Angriff an Sonnenkollektorkomponenten (20) umfasst. An den Ecken (10a – 10d) des Rahmens ist der Umfangsabschnitt des Profils in einem vorgegebenen Biegewinkel (γ) umgebogen und weist der Halteabschnitt (1a) Gehrungseinschnitte (2) – aber keine Durchsägungen durch das gesamte Profil – auf. Die beiden Enden (1e, 1f) des Profils sind miteinander dichtend verbunden.

Claims

Rahmen für Sonnenkollektorkomponenten, mit einem Umfangsabschnitt und zumindest einem einwärts gerichteten Halteabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) polygonförmig aus einem einstückigen Profil (1) ausgebildet ist, wobeian Ecken (10a, 10b, 10c, 10d) des polygonförmigen Rahmens der Umfangsabschnitt (1b) des Profils umgebogen ist und der Halteabschnitt (1a) Gehrungseinschnitte (2) aufweist, und wobei die beiden Enden (1e, 1f) des Profils (1) miteinander verbunden sind.
Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehrungswinkel (γ) der Gehrungseinschnitte (2) im Wesentlichen dem Biegewinkel (α) des Umfangsabschnitts (1a) des Profils (1) an den jeweiligen Rahmenecken (10a - 10d) entspricht.
Rahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil ein Hohlkammerprofil ist.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (1e, 1f) des Profils an einer Seite des Rahmens aneinanderstoßend (bei 3) angeordnet und miteinander verbunden sind.
Rahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Profils an einer Ecke des Rahmens aneinanderstoßend angeordnet und miteinander verbunden sind.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfangsabschnitt (1b) des Profils (1) Durchtrittsöffnungen (1d) für Zu- und Ableitungen (21, 22) ausgebildet sind.
Sonnenkollektor mit Sonnenkollektorkomponenten und einem die Sonnenkollektorkomponenten umgebenden Rahmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) polygonförmig aus einem einstückigen Profil (1) ausgebildet ist, wobei an Ecken (10a, 10b, 10c, 10d) des polygonförmigen Rahmens der Umfangsabschnitt (1b) des Profils umgebogen ist und der Halteabschnitt (1a) Gehrungseinschnitte (2) aufweist, und wobei die beiden Enden (1e, 1f) des Profils (1) miteinander verbunden sind.
Sonnenkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das, der Gehrungswinkel (γ) der Gehrungseinschnitte (2) im Wesentlichen dem Biegewinkel (α) des Umfangsabschnitts (1a) des Profils (1) an den jeweiligen Rahmenecken (10a – 10d) entspricht.
Sonnenkollektor nach Anspruch 9 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil ein Hohlkammerprofil ist.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (1e, 1f) des Profils an einer Seite des Rahmens aneinanderstoßend (bei 3) angeordnet und miteinander verbunden sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Profils an einer Ecke des Rahmens aneinanderstoßend angeordnet und miteinander verbunden sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfangabschnitt (1b) des Profils (1) Durchtrittsöffnungen (1d) für Zu- und Ableitungen (21, 22) ausgebildet sind.