DE60017618T2

DE60017618T2 - Verfahren zur Befestigung von Sonnenkollektor-Panelen

Info

Publication number: DE60017618T2
Application number: DE60017618T
Authority: DE
Inventors: Jean Andre
Original assignee: Clipsol SA
Current assignee: Clipsol SA
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: EP1030132B1; EP1030132A1; FR2790022A1; FR2790022B1; DE60017618D1; ATE288056T1

Description

Technischer Bereich der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkollektor, der aus einer Mehrzahl elementarer Kollektormodule besteht, und der umfasst:

– eine Trag- bzw. Stützkonstruktion auf Basis von Profilen (PR), die sich vertikal entlang eines geneigten Dachs mit einem vorbestimmten horizontalen Abstand voneinander erstrecken, und eine erste Reihe von Glasscheiben- bzw. Abdeckungsträgern, die mit einer zweiten Reihe von Halteleisten zusammenwirken, die für ein Festklemmen der entgegengesetzten Kanten der Glasscheiben sorgt, welche die transparente Decke bzw. Abdeckung des Sonnenkollektors bilden,
– wobei jeder Verglasungs- bzw. Abdeckungsträger einen Mittelteil aufweist, der mit zwei auseinanderstrebenden Seitenteilen verbunden ist, die an jedem Ende eine erste horizontale Leiste zur Aufnahme einer Dichtung umfassen, auf der jeweils eine der Glasscheiben aufliegt,
– wobei jede Halteleiste mit einer Abdeckung versehen ist, die an jedem Ende eine zweite horizontale Leiste zur Aufnahme einer Dichtung aufweist, die gegenüber der ersten Leiste angeordnet ist,
– wobei eine erste Ansteck- bzw. Eingriffsklaue, die fest mit den jeweiligen Seitenteilen des Abdeckungsträgers verbunden ist, dazu bestimmt ist, auf eine zweite Befestigungszunge bzw. Eingriffsklaue der entsprechenden Halteleiste aufgesteckt und mit dieser verriegelt zu werden, um nach dem Aufstecken eine feste Verbindung ohne Spiel zu bilden, welche Klauen aus den jeweiligen Ebenen herausstehen, die durch die Dichtungen der ersten und zweiten Leiste führen, wobei die erste Eingriffsklaue einen Verankerungs- bzw. Eingriffshaken aufweist, der entgegengesetzt zu einem Eingriffshaken der zweiten Eingriffsklaue ausgerichtet ist,
– sowie Befestigungsmittel für die Halteleisten an der Stützkonstruktion.

Ein solcher Sonnenkollektor wird in der Regel zum Erwärmen von Luft oder einer Flüssigkeit verwendet, mit oder ohne Speicherung von Energie, insbesondere:

– zum Erwärmen einer Wärme leitenden Flüssigkeit in geschlossenem Kreislauf,
– für das direkte Aufheizen von Brauchwasser oder das Wasser eines Schwimmbeckens.

Die Montage dieser Kollektoren kann auf einem eigenen Träger erfolgen, der beispielsweise auf dem Boden steht, oder durch Einbau in das Dach eines Wohn- oder Privathauses.
Stand der Technik
Das Dokument FR-A-2516964 beschreibt ein System zur Verbindung von Glaspaneelen auf einem Holzrahmen, das eine Montage des Sonnenkollektors vor Ort ermöglicht. Das Verbindungssystem funktioniert mit einer Mehrzahl von Profilen, die einander gegenüber liegend montiert werden, um die Paneele festzuklemmen. Der Aufbau der Profile ermöglicht das Entstehen von Überlappungsbereichen, die von der Anzahl der Paneele abhängen, wobei die Profile aufeinander mittels des Mittelteils eines der Profile aufliegen, der durch Eingreifen in Rippen des anderen Profils zusammenwirkt, um die Überdeckung zweier angrenzender Paneele zu ermöglichen. Die Befestigungsmittel für die zwischen den Halteprofilen eingeklemmten Glaspaneele werden von Stangen gebildet, welche durch die Öffnungen der Profile geführt sind, wobei jede Befestigungsstange ein unteres Ende aufweist, das als in den Rahmen geschraubte Ankerschraube ausgebildet ist, sowie ein oberes Ende, das vorgesehen ist, eine Blockierungsmutter aufzunehmen. Die einzelne Befestigung der Muttern erfordert ein vorbestimmtes Anziehdrehmoment, damit eine gute und gleichmäßige Verbindung der Paneele gewährleistet ist, die insbesondere das Entstehen mechanischer Beanspruchungen in den Glaspaneelen verhindert. Die Montage eines solchen Sonnenkollektors ist zeitaufwändig und kompliziert.
Das Dokument FR-A-2408018 beschreibt eine Befestigungsvorrichtung für einen Sonnenkollektor, der Befestigungsprofile verwendet, bei denen eine Verbindung eines Einsteck- und eines Aufsteckelements entsteht, die über die Aufsteckposition hinaus ein bestimmtes Spiel erlaubt. Die Profile sind sperrig und sehr schwer und werden durch Aneinanderstecken miteinander verbunden, wobei im Mittelbereich eine punktuelle mechanische Verbindung hergestellt wird.
Gegenstand der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung besteht in der Herstellung einer Befestigungsvorrichtung für Einzelpaneele, welche die Montage eines Solarpaneels vor Ort und eine Verringerung des Gewichts der Stützkonstruktion der Paneele ermöglicht.
Die Befestigungsvorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass:

– die Seitenteile jedes Abdeckungsträgers mit Anschlagmitteln versehen sind, die nach innen weisen, um eine An- bzw. Auflagefläche zu bilden, die ein Überlappen zweier Abdeckungsträger ermöglicht,
– wobei die beiden ersten Eingriffsklauen an den Seitenteilen, getrennt durch den Mittelteil, angeordnet sind, damit beim Komprimieren zweier angrenzender Abdeckungen ein starrer Träger entsteht, der sich nahe dem Einrastbereich der Eingriffsklauen befindet,
– sich die Eingriffsklauen durchgehend über die ganze Länge der Profile erstrecken, die aus einer extrudierten Aluminiumlegierung bestehen und ein gleichmäßiges Einspannen der Glasscheiben zwischen den Dichtungen ermöglichen.

Durch die Kompressionswirkung zwischen zwei aneinandergrenzenden Abdeckungen entsteht ein starrer Träger, der jede Längsgleitwirkung zwischen den beiden Profilen verhindert. Das Gewicht der Aluminiumprofile wird auf diese Weise auf ein Minimum reduziert.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist an der ersten Leiste zwischen der ersten Eingriffsklaue und der Dichtung jedes Seitenteils eines Abdeckungsträgers eine Entwässerungsrille bzw. Ablaufrinne vorgesehen.
Vorzugsweise weisen die Eingriffsklauen beim Aufstecken zueinander und erstrecken sich in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung bezüglich der entsprechenden horizontalen Leisten.
Die Montage der Stützkonstruktion erfolgt durch Positionierung der Abdeckungsträger auf der Auflageseite der horizontalen Bahnen bzw. Pfetten mit Hilfe von Haltekeilen, wobei jede Pfette mit Abstandsstücken aus wärmedämmendem Material versehen ist, die einen Wärmetrennbereich bilden, der so zwischen der Stützkonstruktion und den Kollektormodulen entsteht. Die Pfetten werden auf Befestigungssockel aufgesteckt, die fest mit dem Dachstuhl verbunden sind und über höhenverstellbare Anpassungsmittel verfügen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale gehen klarer aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor, die beispielhaft und nicht erschöpfend gegeben und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
1 eine Ansicht im Längsschnitt entlang der Linie 1-1 der 1B einer Seitenfläche eines Sonnenkollektors ist;
1A eine Teilansicht der 1 zeigt, die ein Ausführungsdetail einer mit einer am Rand angeordneten Dichtung versehenen Glasscheibe zeigt;
1B einen Gesamtgrundriss des auf einem Dach installierten Sonnenkollektors darstellt;
2 eine vergrößerte Teilansicht der 1 ist, welche die Befestigung der Abdeckungsträger auf einer Pfette zeigt, die fest mit einem Befestigungssockel verbunden ist;
3 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 3-3 der 1B ist, die den Sonnenkollektor vor der Anbringung der Halteleisten darstellt;
die 4A und 4B Perspektivansichten einer Verbindung von Abdeckungsträgern sind;
5 eine mit 3 identische Ansicht nach dem Aufstecken der Halteleisten auf die Abdeckungsträger ist;
6A eine mit 2 identische Figur nach der Anbringung einer Halteleiste auf dem unteren Modul ist;
6B eine Schnittansicht des Hydraulikregelkreises der Wärme leitenden Flüssigkeit ist;
die 7A und 7B Schnittansichten eines Abdeckungsträgers und einer Halteleiste vor ihrem Ineinanderfügen sind;
8 ein Aufriss eines höhenverstellbaren Befestigungssockels ist;
9 einen Querschnitt durch eine Pfette darstellt.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Mit Bezug zu den 1, 1A, 1B und 2 umfasst ein Sonnenkollektor 10 mit ebener Oberfläche und mit zirkulierender Wärme leitender Flüssigkeit eine Mehrzahl einzelner Kollektormodule MD aus Glas, die überlappend oder dachziegelartig auf einer Abdeckung 12 des geneigten Dachs eines Hauses oder eines beliebigen anderen Trägers angeordnet sind.
Der Sonnenkollektor 10 umfasst eine Stützkonstruktion 14, die aus Profilen PR aus einer extrudierten Aluminiumlegierung, die auf den Sparren 16 des Dachstuhls mittels höhenverstellbarer Befestigungssockel 18 befestigt sind, sowie horizontalen Pfetten 20 besteht.
Zwischen den Seitenteilen der einzelnen Pfetten 20 sind in der Dicke der Stützkonstruktion 14 Wärme dämmende Platten 22 vorgesehen, die insbesondere auf Basis von Glaswolle hergestellt sind. Die Oberseite der Wärme dämmenden Platten 22 ist vorteilhafterweise mit einer reflektierenden Folie 24 für Infrarotstrahlung überzogen. Zwischen der Unterseite der Wärme dämmenden Platten 22 und der bestehenden Wärmedämmung des Dachfirstes ist ein Belüftungsspalt 26 vorgesehen.
In den 3 bis 6A umfassen die Profile PR der Stützkonstruktion 14 eine erste Reihe von Abdeckungsträgern 28, die durch Aufstecken auf eine zweite Reihe von Halteleisten 30 zur Befestigung der Glasscheiben 32 aus gehärtetem Glas zusammenwirken, welche die transparente Abdeckung bilden. Die Profile PR der Abdeckungsträger 28 erstrecken sich vertikal entlang der Dachschräge entsprechend einem vorbestimmten horizontalen Abstand und sind auf der oberen Auflageseite der horizontalen Pfetten 20 mittels Haltekeilen 34 positioniert, die beispielsweise aus einem Material auf Basis von Silikon bestehen. Jeder Abdeckungsträger 38 ist so angeordnet, dass er zwei nebeneinander liegende Glasscheiben 32 jedes Paars von Modulen MD aufnehmen kann, die zu zwei aneinander angrenzenden Reihen gehören.
Eine Seitenleiste 36 (3) ersetzt die zweite Glasscheibe am seitlichen Ende der Fläche des Sonnenkollektors 10.
Die einzelnen Abdeckungsträger 28 sind auf parallelen Ebenen angeordnet, die nur minimal voneinander beabstandet sind, beispielsweise 7 mm, um die überlappende Anordnung der Glasscheiben 32 zu ermöglichen, die sich an ihren unteren und oberen Enden überdecken.
Jede Glasscheibe 32 ist vorteilhafterweise mit einer Lippendichtung 38 versehen (1A), die auf die Kante geklebt ist, um die Dichtheit im Überdeckungsbereich zu gewährleisten.
In den 4A und 4B werden die Abdeckungsträger 28 im Bereich jeder Reihe mittels Schrauben 40 auf den Pfetten 20 befestigt, die in entsprechenden Einsätzen 42 sitzen, die fest mit den Pfetten 20 verbunden sind. Das Profil jedes Abdeckungsträgers 28 ist am unteren Ende von einer länglichen Aussparung 44 und am oberen Ende von einer Öffnung durchbrochen. Der Abdeckungsträger 28 wird nach unten bewegt, bis sich die Öffnung am oberen Ende gegenüber der Schraube 40 befindet. Der Kopf der Schraube 40 ist dann in dem Spalt der länglichen Aussparung 44 eingeschlossen. Anschließend wird die Schraube 40 endgültig angezogen, und die Montage wird entlang jeder Reihe bis zum oberen Teil fortgesetzt.
Vor der Anbringung der Glasscheiben 32 werden Absorberelemente 46 in jedem Modul MD vorgesehen: sie werden zwischen zwei aufeinander folgenden Reihen von Abdeckungsträgern 28 in einer zu den Wärmedämmungsplatten 22 parallelen Richtung (6B) angeordnet. Die Absorberelemente 46 bestehen aus gerippten Kupferbändern, die von einer dünnen schwarzen Oberflächenschicht bedeckt sind, beispielsweise einer Nickel-, oder einer Schicht aus schwarzem Chrom, die zur Seite der Glasscheiben 32 weist. Sie sind mit Zirkulationsrohren 48 versehen, die für den Umlauf der Wärme leitenden Flüssigkeit über Anschlüsse 49 an einen Hydraulikkreislauf 50 mit zwei Sammlern 52, 54 angeschlossen sind. Der Hydraulikkreislauf 50 befindet sich im oberen Bereich, wobei jedes Absorberelement 46 durch den entsprechenden Hydraulikanschluss an Ort und Stelle gehalten wird, was Verformungen des Bandes durch Wärmeausdehnung möglich macht. Die Rohre 52, 54 sind mittels röhrenförmiger Stutzen 55 thermisch gegen die Wände 53 aus einer Leichtmetalllegierung geschützt.
In den 5 und 6A sieht man, dass die Halteleisten 30 nach dem Anbringen der Glasscheiben 32 durch Aufstecken auf die Abdeckungsträger 28 befestigt werden, und zwar entsprechend einer durch den Pfeil P dargestellten Druckbewegung. Durch das Aufstecken der Halteleisten 30 werden die Ränder der Glasscheiben 32 durch Ausübung eines ständigen Spanndrucks gehalten.
Der obere Raum zwischen den Absorberelementen 46 und den Glasscheiben 32 bildet eine Glocke, die dazu vorgesehen ist, die in den Rohren 48 des unteren Raums zirkulierende wärmeleitende Flüssigkeit zu erwärmen.
In 7A umfasst das Profil des Abdeckungsträgers 28 einen Mittelteil 56, der mit zwei bezüglich der durch den Mittelteil 56 führenden Mittelebene auseinander strebenden und symmetrischen Seitenteilen 58, 60 verbunden ist. Das Ende jedes Seitenteils 58, 60 ist über die ganze Länge des Profils mit einer ersten Leiste 62 zur Aufnahme einer Dichtung 64 sowie einer ersten Eingriffsklaue 66 versehen. Die Leiste 62 verläuft parallel zum Mittelteil 56 und umfasst eine halbrunde Rille 67, in der die Dichtung 64 angeordnet ist. Die Eingriffsklaue 66 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Leiste 62 und ist mit einem Eingriffshaken 68 versehen, der aus der durch die Dichtungen 64 führenden horizontalen Ebene herausragt. Jedes Seitenteil 58, 60 ist mit einem nach innen weisenden Anschlag 70 versehen, um eine Auflagefläche beim Überlappen zweier Abdeckungsträger 28 zu bilden, wie in 4B gezeigt.
In 7B umfasst das Profil der Halteleiste 30 auf seiner ganzen Länge eine Abdeckung 72 in Form eines umgedrehten C, das an jedem Ende eine zweite Leiste 74 zur Aufnahme einer Dichtung 76 und eine zweite Eingriffsklaue 78 umfasst. Der Eingriffshaken 80 der zweiten Eingriffsklaue 78 ist bezüglich dem der ersten Klaue 66 in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet, sodass die beiden Eingriffshaken 80, 68 miteinander in Eingriff kommen, wenn die Halteleiste 30 auf den entsprechenden Abdeckungsträger 28 aufgesteckt wird, wodurch die Glasscheiben 32 zwischen den Dichtungen 64, 76 mit kreisförmigem Querschnitt (5) eingeklemmt werden.
An der Leiste 62 ist zwischen der ersten Eingriffsklaue 66 und der abschließenden Rippe 67 jedes Seitenteils 58, 60 des Abdeckungsträgers 28 eine Ablaufrinne 82 vorgesehen.
Alle Glasscheiben 32 einer Reihe liegen auf Dichtungen 64 der Abdeckungsträger 28 auf, wobei sie durch die ersten Eingriffsklauen 66 seitlich auf parallelen Ebenen positioniert sind, die jeweils einen Abstand von 7 mm haben, bei einem Überlappungsbereich von etwa achtzehn Millimetern.
Die Durchgängigkeit der Profile im Bereich der Eingriffsklauen 66, 78 ermöglicht den Erhalt einer gleichmäßigen Einspannung der Glasscheiben 32 beim Aufstecken der Halteleisten 30 auf die entsprechenden Abdeckungsträger 28. Hieraus ergibt sich eine hervorragende Widerstandsfähigkeit des Sonnenkollektors 10 gegenüber witterungs- und wärmebedingten Beanspruchungen, denen die transparente Abdeckung ausgesetzt ist.
In 8 umfasst ein Befestigungssockel 18 einen festen Träger 84, der auf die Sparren 16 geschraubt werden soll, sowie einen Auflageteil 86, der durch Eingreifen in eine doppelte Zahnstange 88 des Trägers 84 in seiner Höhe verstellbar ist.
In 9 wird die Pfette 20 durch Aufstecken auf den Auflageteil 86 des Sockels 18 positioniert und von einem Profil gebildet, das einen Körper 90 in Form eines umgedrehten U hat, der von dem Träger 92 des Keils 34 durch Abstandsstücke 94 aus wärmedämmendem Material getrennt ist. Durch die Abstandsstücke 94 entsteht ein in die Pfette 20 integrierter Wärmetrennungsbereich.
Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsform können die Eingriffsklauen 66, 78 der Abdeckungsträger 28 und der Halteleisten 30 durch aufsteckbare Rückhalteelemente ersetzt werden, die in gleichmäßigem Abstand punktuell entlang der vertikalen Fluchtungsrichtung jeder Reihe angeordnet sind.
Natürlich kann die gleiche Stützkonstruktion verwendet werden, wenn die Glaspaneele durch Photovoltaik-Sonnenpaneele ersetzt sind. In diesem Fall kann auf den Absorber verzichtet werden.

Claims

Sonnenkollektor, der aus einer Vielzahl einzelner Aufnahmemodule (MD) besteht, in denen ein Wärmetransportmittel zirkuliert, und der umfasst: – eine Tragkonstruktion (14) auf Basis von Profilen (PR), die sich vertikal entlang der Neigung eines Dachs mit einem vorbestimmten horizontalen Abstand voneinander erstrecken, und eine erste Reihe von Verglasungsträgern (28), die mit einer zweiten Reihe Halteleisten (30) zusammenwirken, die für ein Festklemmen der entgegengesetzten Kanten der Glasscheiben (32) sorgt, welche die lichtdurchlässige Decke des Kollektors bilden, – wobei jeder Verglasungsträger (28) einen Mittelteil (56) aufweist, der mit zwei auseinanderstrebenden Seitenteilen (58, 60) verbunden ist, die an jedem Ende eine erste horizontale Leiste (62) zur Aufnahme einer Dichtung (64) umfassen, auf der jeweils eine Glasscheibe (32) aufliegt, – wobei jede Halteleiste (30) mit einer Abdeckung (72) versehen ist, die an jedem Ende eine zweite horizontale Leiste (74) zur Aufnahme einer Dichtung (76) aufweist, die gegenüber der ersten Leiste (62) angeordnet ist, – wobei eine erste Ansteckklaue (66), die fest mit den jeweiligen Seitenteilen (58, 60) des Verglasungsträgers (28) verbunden ist, dazu bestimmt ist, durch Ineinanderstecken an einer zweiten Befestigungszunge (78) der entsprechenden Halteleiste (30) verriegelt zu werden, um nach dem Ineinanderstecken eine feste Verbindung ohne Spiel zu bilden, wobei die Klauen (66, 68) aus den entsprechenden Ebenen herausstehen, die durch die Dichtungen (64, 76) der ersten und zweiten Leiste (62, 74) führen, wobei die erste Ansteckklaue einen Verankerungshaken (68) aufweist, der entgegengesetzt zu einem Verankerungshaken (80) der zweiten Ansteckklaue (78) ausgerichtet ist, – sowie Befestigungsmittel für die Halteleisten (30) an der Tragkonstruktion (14), dadurch gekennzeichnet, dass – die Seitenteile (58, 60) jedes Verglasungsträgers (28) mit Anschlagmitteln (70) versehen sind, die nach innen gerichtet sind, um eine Anlagefläche zu bilden, die ein Überlappen zweier Verglasungsträger (28) ermöglicht, wobei – die beiden ersten Ansteckklauen (66) an den Seitenteilen (58, 60), getrennt durch den Mittelteil (56), angeordnet sind, damit beim Komprimieren zweier angrenzender Glasscheiben (28) ein starrer Träger entsteht, der sich nahe dem Einrastbereich der Ansteckklauen befindet, sich die Ansteckklauen (66, 78) fortlaufend über die ganze Länge der Profile (PR) erstrecken, die aus einer extrudierten Aluminiumlegierung bestehen und ein gleichmäßiges Einspannen der Glasscheiben (32) zwischen den Dichtungen ermöglichen (64, 74).
Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Leiste (62) zwischen der ersten Ansteckklaue (66) und der Dichtung (64) jedes Seitenteils (58, 60) eines Verglasungsträgers (28) eine Entwässerungsrille (82) vorgesehen ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteckklauen (68, 78) beim Ineinanderstecken zueinander weisen und sich in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung bezüglich der entsprechenden horizontalen Leisten (62, 74) erstrecken.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verglasungsträger (28) an der Anlageseite der horizontalen Bahnen (20) mit Hilfe von Haltekeilen (34) positioniert sind, wobei jede Bahn (20) mit Abstandshaltern (94) aus thermisch isolierendem Material versehen ist, die einen Wärmetrennbereich bilden, der zwischen die Tragkonstruktion (14) und die Kollektormodule (MD) gesetzt ist.
Sonnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen (20) zwischen Befestigungssockeln (18) vorgesehen sind, die fest mit dem Rahmen verbunden sind und über höhenverstellbare Anpassungsmittel verfügen.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kollektormodul (MD) mindestens ein Aufnahmeelement (46) einschließt, das von einem gerippten Blech mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet wird und mit Umlaufrohren (48) für das Wärmetransportmittel ausgestattet ist.