DE102008041492A1 - Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers, Solarabsorber, Sollarkollektor und Hausdach - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers (114), dadurch gekennzeichnet, dass der Solarabsorber aus einem Endlosprofil (100) hergestellt wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers, einen Solarabsorber, einen Solarkollektor sowie ein Hausdach.
- 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 ,DE 27 52 272 A1 undUS 4,431,149 sind verschiedene Solarkollektoren bekannt. DieUS 6,082,353 zeigt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers. - Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers zu schaffen sowie einen Solarabsorber, einen Solarkollektor und ein Hausdach.
- Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- 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.
- In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Solarabsorber, wobei der Solarabsorber durch einen Abschnitt des Endlosprofils gebildet wird, und wobei der Abschnitt Leitungsabschnitte beinhaltet, die zueinander parallel und senkrecht zu der Schnittkante des Endlosprofils verlaufen.
- In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Solarkollektor, der einen erfindungsgemäßen Solarabsorber aufweist. Der Solarkollektor hat eine transparente Abdeckung aus Glas oder aus einem wärmeisolierenden Kunststoff sowie eine rückseitige Wärmeisolationsschicht.
- Nach Ausführungsformen der Erfindung wird die Montage der transparenten Abdeckung und/oder der Wärmeisolationsschicht dadurch vereinfacht, dass der Solarabsorber entsprechende Aufnahmebereiche bildet.
- In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Hausdach, wobei die Dachhaut aus mehreren, nebeneinander angeordneten Solarkollektoren besteht.
- 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 Endlosprofils100 . Das Endlosprofil100 besteht zum Beispiel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Endlosprofil100 wird durch Umformen, vorzugsweise durch Strangpressen, hergestellt. In dem Endlosprofil sind mehrere Leitungen102 für die Hinleitung eines Übertragungsmediums ausgebildet sowie mindestens eine Leitung104 für die Rückleitung des Übertragungsmediums. Als Übertragungsmedium wird vorzugsweise Wasser verwendet. - Das Endlosprofil
100 hat eine Ebene106 . Auf der Oberseite der Ebene106 sind die Leitungen102 und104 ausgebildet. Die Unterseite der Ebene106 ist dagegen flach. - An den äußeren Enden der Ebene
106 sind obere Flanken108 angeordnet. Die oberen Flanken108 stehen hier senkrecht auf der Ebene106 . Am Ende der oberen Flanken108 ist jeweils eine Rille110 ausgebildet. Die einander gegenüberliegenden Rillen110 dienen zum Einschieben einer oberen Abdeckung, die transparent ist, und durch die die Sonnenstrahlung auf die Ebene106 mit den Leitungen102 und104 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 Flanken108 wird also ein Aufnahmebereich für die obere Abdeckung definiert. - An den äußeren Enden der Ebene
106 sind ferner untere Flanken112 angeordnet, die ebenfalls senkrecht zu der Ebene106 stehen. Die unteren Flanken112 können an deren unteren Enden nach innen hin abgewinkelt sein, wie in der1 gezeigt. Die unteren Flanken112 definieren einen Aufnahmebereich für eine Wärmeisolationsschicht. - Wenn die unteren Flanken
112 nach innen hin abgewinkelt sind, kann eine Wärmeisolationsschicht zwischen die einander gegenüberliegenden Flanken112 geschoben werden. Aufgrund des von den unteren Flanken112 gebildeten Winkels wird die Wärmeisolationsschicht dort ohne weitere Hilfsmittel gehalten. Alternativ können die unteren Flanken112 auch ganz oder teilweise entfallen. In diesem Fall wird die Wärmeisolationsschicht auf andere Art und Weise an der Unterseite der Ebene106 fixiert, beispielsweise indem die Wärmeisolationsschicht an der Unterseite der Ebene106 festgeklebt wird. - Die Oberseite der Ebene
106 sowie die Oberflächen der Leitungen102 und104 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 Endlosprofil100 in Abschnitte zerlegt. Das Endlosprofil100 hat beispielsweise eine Breite zwischen 20 cm und 1 m. Aus dem Endlosprofil100 können Solarabsorber von im Prinzip beliebiger Länge L hergestellt werden, indem das Endlosprofil100 in Querrichtung dementsprechend zerlegt wird. - Die
2 zeigt exemplarisch einen solchen Solarabsorber114 in perspektivischer Ansicht. Die in der2 gezeigten Pfeile symbolisieren die Hinleitung des Übertragungsmediums durch die Leitungsabschnitte102 bzw. die Rückleitung des Übertragungsmediums durch den Leitungsabschnitt104 . - Der Solarabsorber
114 wird zu einem Solarkollektor116 , wie in der3 gezeigt, komplettiert. Hierzu wird die obere Abdeckung118 in die sich einander gegenüberliegenden Rillen110 eingeführt und über die Ebene106 hinweg geschoben, bis sie diese vollständig überdeckt. Zwischen die unteren Flanken112 wird die Wärmeisolationsschicht120 gebracht. - Die
4 zeigt schematisch eine Produktionsanlage122 zur Herstellung von Solarkollektoren116 unterschiedlicher Längen. Die Produktionsanlage122 hat eine Umformeinrichtung124 , beispielsweise zum Aluminiumstrangpressen. Die Umformeinrichtung124 liefert das Endlosprofil100 , welches in Pfeilrichtung126 gefördert wird. - Die Produktionsanlage
122 hat ferner eine Trenneinheit128 , an der das Endlosprofil100 vorbei gefördert wird. Die Trenneinheit128 dient dazu, dass Endlosprofil100 in Abschnitte der jeweils gewünschten Länge L zu zerlegen. Beispielsweise handelt es sich bei der Trenneinheit128 um eine Säge, einen Schneidlaser oder eine Einrichtung zum Wasserstrahlschneiden. - In Pfeilrichtung hinter der Trenneinheit
128 ist ein Sensor130 angeordnet, der dazu dient, die Ist-Länge L des Endlosprofils von der Trenneinheit128 ab zumessen. - Der Sensor
130 liefert ein Sensorsignal, welches in eine Steuerung132 eingegeben wird. Bei der Steuerung132 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 Datensatz134 beinhaltet dann eine Angabe der Anzahlen von Solarabsorbern114 und der jeweiligen Soll-Längen L. Beispielsweise beinhaltet eine Produktionscharge zwanzig der Solarabsorber114 einer Länge von 6 m, zwanzig der Solarabsorber114 einer Länge von 8 m sowie weitere Solarabsorber114 unterschiedlicher Längen. Der Datensatz134 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 Steuerung132 steuert die Steuerung132 die Trenneinheit128 in Abhängigkeit von dem von dem Sensor130 gelieferten Sensorsignal so an, dass die in dem Datensatz134 spezifizierten Solarabsorber114 aus dem Endlosprofil100 abgetrennt werden. - Die so hergestellten Solarabsorber
114 werden zu den Solarkollektoren116 komplettiert und als Charge136 zum Beispiel zu einer Baustelle geliefert, um ein Dach damit zu decken. Die Charge136 kann mit dem Identifikator138 gekennzeichnet sein, wie zum Beispiel mittels eines Etiketts138 oder dergleichen. - Wie in der
4 gezeigt, verlaufen die Leitungen102 und104 zueinander parallel in Pfeilrichtung126 , d. h. in der Förderrichtung des Endlosprofils100 . Durch die Trenneinheit128 werden Abschnitte aus dem Endlosprofil gewonnen, sodass die daraus resultierenden Leitungsabschnitte der Solarabsorber114 jeweils senkrecht zu der von der Trenneinheit128 erzeugten Schnittkante verlaufen. - Die
5 zeigt schematisch ein Haus140 mit einem Dach142 , dessen sogenannte Dachhaut durch erfindungsgemäße Solarkollektoren116 gebildet werden soll. Die Solarkollektoren116 sollen sich also zwischen dem Dachfirst144 und der Dachtraufe146 erstrecken. Aus dem Abstand zwischen dem Dachfirst144 und der Dachtraufe146 ergibt sich die Solllänge L der Solarabsorber114 und damit auch der Solarkollektoren116 . - Die Solarkollektoren
116 werden nebeneinander auf dem Dach142 montiert, um so die Dachhaut142 zu realisieren. An den oberen und unteren Enden der Solarkollektoren116 werden die Enden der Leitungsabschnitte102 und104 der Solarkollektoren116 durch weitere, in der5 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 Solarkollektoren116 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 Charge136 für das Eindecken des Dachs142 herzustellen, die genau den individuellen Anforderungen entspricht. - Die Eindeckung des Dachs
142 mit den Solarkollektoren116 der Charge136 hat daher den weiteren Vorteil, dass das Eindecken des Dachs innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann, da hierzu lediglich die großflächigen Solarkollektoren116 montiert werden müssen. Dies kann im Vergleich zu einer Eindeckung des Dachs152 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. -
- 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
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
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- - DE 2752272 A1 [0003]
- - US 4431149 [0003]
- - US 6082353 [0003]
Claims (21)
- Verfahren zur Herstellung eines Solarabsorbers (
114 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Solarabsorber aus einem Endlosprofil (100 ) hergestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Endlosprofil durch Umformen eines Metallrohlings hergestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Umformen um Strangpressen handelt.
- Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Endlosprofil in Abschnitte zugeschnitten wird, wobei durch jeden der Abschnitte einer der Solarabsorber gebildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei jeder der Abschnitte eine Länge (L) hat, die der Länge einer mit den Solarabsorbern einzudeckenden Dachfläche entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Charge (
136 ) der Solarabsorber hergestellt wird, um mit den Solarabsorbern der Charge eine 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. - Verfahren nach Anspruch 6, wobei für die Charge ein Identifikator (
138 ) in das Steuerungsgerät eingegeben wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberseite des Solarabsorbers, die in einer Verwendungsposition der Sonneneinstrahlung zugewandt ist, eloxiert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberseite des Solarabsorbers, 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 eine Länge von mehr als 5 m hat, insbesondere zwischen 6 und 8 m.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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. - Solarabsorber, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarabsorber (
114 ) durch einen Abschnitt eines Endlosprofils (100 ) gebildet wird. - Solarabsorber nach Anspruch 12, wobei der Abschnitt des Endlosprofils Leitungsabschnitte (
102 ,104 ) beinhaltet, die zueinander parallel und senkrecht zu den Schnittkanten des Endlosprofils verlaufen. - Solarabsorber nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Endlosprofil seitliche Flanken (
108 ) zur Bildung einer oberen Aufnahme für eine transparente Abdeckung (118 ) aufweist. - Solarabsorber nach Anspruch 14, wobei die seitlichen Flanken jeweils eine Rille (
110 ) aufweisen, welche zur Aufnahme der transparenten Abdeckung ausgebildet ist. - Solarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, wobei das Endlosprofil seitliche Flanken (
112 ) zur Bildung einer unteren Aufnahme für eine Wärmeisolationsschicht (120 ) aufweist. - Solarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16, wobei eine in einer Verwendungsposition der Sonneneinstrahlung zugewandte Oberfläche des Solarabsorbers eloxiert ist oder mit einer strahlungsabsorbierenden Farbe lackiert ist.
- Solarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, wobei der Solarabsorber eine Länge von über 5 m, insbesondere eine Länge von 6 bis 8 m hat.
- Solarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 18, wobei der Solarabsorber aus Aluminium oder einer Aluminium Legierung besteht.
- Solarkollektor mit einem Solarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 19, mit einer transparenten Abdeckung (
118 ) und einer Wärmeisolationsschicht (120 ). - Hausdach, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachhaut aus mehreren, nebeneinander angeordneten Solarkollektoren nach Anspruch 20 gebildet wird, wobei die Leitungsabschnitte der Solarabsorber durch weitere Leitungen zu einem Kreislauf verbunden sind.
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