CH716320A2

CH716320A2 - Photothermal module, photothermal module field as well as related operating procedures and use.

Info

Publication number: CH716320A2
Application number: CH00647/20A
Authority: CH
Inventors: Geissbühler C/O Pvt Solar Ag Michael
Original assignee: Pvt Solar Ag
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CH716320B1; DE102019115076B4; DE102019115076A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photothermie-Modul (1), welches sich gegenüber gattungsbildenden Photothermie-Modulen dadurch auszeichnet aus, dass ein Kühlmittelanschluss (23) einer Zulaufleitung (24) benachbart der gleichen Längsseite (20.2) wie ein Kühlmittelanschluss einer Ablauflaufleitung ausgebildet ist, der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe (24.1) zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Zu- (24) oder Ablaufleitungen für Kühlmittel ein Verhältnis zwischen 1 : 3 und 1 : 10 aufweist, und der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe (24.1) zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Längsleitungen (29.1 - 29.n) ein Verhältnis zwischen 1 : 1,5 und 1 : 2,5 aufweist. Die vorliegende Erfindung eignet sich hervorragend für den Verbau in sog. Integraldächern und/oder als Solar- oder Solar/Luft-Absorber in sogenannten Eisspeicher- Wärmetauscher-Systemen.The present invention relates to a photothermal module (1) which is distinguished from generic photothermal modules in that a coolant connection (23) of an inlet line (24) is formed adjacent to the same longitudinal side (20.2) as a coolant connection of an outlet line, which the respective channel cross-section of one of the passages (24.1) acting as a throttle to the respective channel cross-section of one of the inlet (24) or discharge lines for coolant has a ratio between 1: 3 and 1:10, and the respective channel cross-section of one of the passages (24.1) acting as a throttle has a ratio between 1: 1.5 and 1: 2.5 for the respective channel cross-section of one of the longitudinal lines (29.1 - 29.n). The present invention is ideally suited for installation in so-called integral roofs and / or as a solar or solar / air absorber in so-called ice storage heat exchanger systems.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photothermie-Modul mit zwei Längs- und zwei Querseiten. Sie betrifft auch ein Photothermie-Modulfeld, also eine Ansammlung von Photothermie-Modulen, die zumindest thermisch miteinander verbunden sind. Die Photothermie-Module können darüber hinaus auch elektrisch miteinander verbunden sein. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Photothermie-Modulfelds nebst Verwendung. The present invention relates to a photothermal module with two longitudinal and two transverse sides. It also relates to a photothermal module field, i.e. a collection of photothermal modules that are at least thermally connected to one another. The photothermal modules can also be electrically connected to one another. Finally, the present invention also relates to a method for operating a photothermal module field, along with its use.

[0002] Ein Photothermie-Modul wird auch als Hybridkollektor oder PVT (photovoltaisch-thermischer) Kollektor bezeichnet. Dabei wird die Photovoltaik, bei der die Lichtenergie der Sonne mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird, kombiniert mit der Solarthermie, bei der die Sonnenenergie in thermische Energie umwandelt wird. Mit einem solchen kombinierten Modul kann man die Solarthermie zur Wärmeerzeugung und die Photovoltaik zur Stromerzeugung nutzen. Ein Photothermie-Modul beziehungsweise ein Photothermie-Modulfeld kann beispielsweise zur Energieversorgung eines Gebäudes benutzt werden. A photothermal module is also referred to as a hybrid collector or PVT (photovoltaic-thermal) collector. Photovoltaics, in which the light energy of the sun is converted into electrical energy by means of solar cells, is combined with solar thermal energy, in which the solar energy is converted into thermal energy. With such a combined module, you can use solar thermal energy to generate heat and photovoltaics to generate electricity. A photothermal module or a photothermal module field can be used, for example, to supply a building with energy.

[0003] Aus der WO 2015/167389 A1 ist ein Photothermie-Modul bekannt welches aus einer Kühler/Absorber-Einheit und einer Photovoltaik-Einheit besteht. Die Kühler/Absorber-Einheit umfasst dabei wenigstens eine plane Oberfläche mit erhöhten äußeren Rändern und kann dadurch als Form für die photovoltaische Laminatstruktur fungieren. Eine derartige Kühler/Absorber-Einheit ermöglicht das direkte Aufbringen eines flüssigen Laminatmaterials zur Herstellung der Photovoltaik-Einheit auf die Kühler/Absorber-Einheit. Das Laminatmaterial kann sich dadurch besser mit der Kühler/Absorber-Oberfläche verbinden, wodurch die Photovoltaik-Einheit gegenüber Schäden durch thermische Expansion geschützt ist. Weitere derartige Photothermie-Module sind beispielsweise aus der EP 2 643 856 B1 (vgl. auch US 2016/0079460 A1) oder der CH 712 171 A2 bekannt. From WO 2015/167389 A1 a photothermal module is known which consists of a cooler / absorber unit and a photovoltaic unit. The cooler / absorber unit comprises at least one flat surface with raised outer edges and can therefore function as a shape for the photovoltaic laminate structure. Such a cooler / absorber unit enables a liquid laminate material to be applied directly to the cooler / absorber unit for producing the photovoltaic unit. The laminate material can thus bond better to the cooler / absorber surface, whereby the photovoltaic unit is protected against damage caused by thermal expansion. Further photothermal modules of this type are known, for example, from EP 2 643 856 B1 (cf. also US 2016/0079460 A1) or CH 712 171 A2.

[0004] Die bekannten Photothermie-Module setzen in einem Photothermie-Modulfeld eine jeweils parallele Verschaltung nach dem sog. „Tichelmann“-Prinzip voraus, demnach das Kühlmedium überall etwa die gleiche Gesamtlänge an (Rohr-)Leitungen zurücklegen muss. Die Anbindung mehrerer Photothermie-Module nach „Tichelmann“ bedeutet, dass die Druckverlustbeiwerte (Zeta-Werte) der Formstücke der (Rohr-)Leitungen zum parallelen Anschluss mehrerer gleicher Photothermie-Module (in der Regel) in der Summe je Photothermie-Modul gleich sind, damit eine gleichmäßige Durchströmung gewährleistet wird. Versuche, mehrere bekannte Photothermie-Module seriell zu einem Photothermie-Modulfeld zu verschalten ergaben, dass schon ab drei seriell verschalteten Photothermie-Modulen keine zufriedenstellende Strömungsverteilung mehr über die seriell verschalteten Photothermie-Module sichergestellt werden konnte. Dem Vorteil einer gleichmäßigen Strömungsverteilung mehrerer parallel verschalteter Photothermie-Module aber steht ein verhältnismäßig erhöhter Material- und Montageaufwand nebst damit verbundener Kosten als Nachteil gegenüber. The known photothermal modules require a parallel interconnection according to the so-called "Tichelmann" principle in a photothermal module array, according to which the cooling medium must cover approximately the same total length of (pipe) lines everywhere. The connection of several photothermal modules according to "Tichelmann" means that the pressure loss coefficients (zeta values) of the fittings of the (pipe) lines for the parallel connection of several identical photothermal modules (usually) are the same in total per photothermal module so that an even flow is guaranteed. Attempts to interconnect several known photothermal modules in series to form a photothermal module field showed that a satisfactory flow distribution could no longer be ensured over the serially connected photothermal modules from three serially connected photothermal modules. The advantage of a uniform flow distribution of several photothermal modules connected in parallel, however, is offset by the disadvantage of a relatively increased material and installation effort and the associated costs.

[0005] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Photothermie-Modul bereitzustellen, welches eine serielle Verschaltung mehrerer Photothermie-Module zu einem Photothermie-Modulfeld gestattet, ohne unzulängliche Strömungsverteilungen aufzuweisen. Insbesondere soll die serielle Verschaltung mehrerer verbesserter Photothermie-Module zu einem Photothermie-Modulfeld weniger Material- und Montageaufwand erfordern und vorzugsweise auch für sog. Integraldachmontagen geeignet sein, bei den höher-liegende Photothermie-Module tiefer-liegende Photothermie-Module teilweise überlappen. Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a photothermal module which is improved over the prior art and which allows a series connection of several photothermal modules to form a photothermal module array without having inadequate flow distributions. In particular, the serial connection of several improved photothermal modules to form a photothermal module field should require less material and assembly work and should preferably also be suitable for so-called integral roof assemblies, in which higher-lying photothermal modules partially overlap lower-lying photothermal modules.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Photothermie-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Photothermie-Modulfeld mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 nebst Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. This object is achieved by a photothermal module with the features of claim 1, by a photothermal module field with the features of claim 12 and by an operating method with the features of claim 13 and use with the features of claim 14.

[0007] Das erfindungsgemäße Photothermie-Modul umfasst ein Photovoltaikmodul und einen Kühlkörper mit einem Absorberblech und einem Leitungsblech. Eine Zulaufleitung für Kühlmittel erstreckt sich an einer der Querseiten des Kühlkörpers und weist an einem Ende der Zulaufleitung einen Kühlmittelanschluss auf. Eine Ablaufleitung für das Kühlmittel erstreckt sich an der anderen Querseite des Kühlkörpers und weist an einem Ende der Ablaufleitung einen Kühlmittelanschluss auf. Zudem sind mehrere, aus dem Absorberblech und dem Leitungsblech gebildete, nebeneinander angeordnete Längsleitungen vorgesehen, welche die Zulaufleitung mit der Ablaufleitung kreuzungsfrei verbinden. Sowohl zwischen der Zulaufleitung für Kühlmittel und den Längsleitungen als auch zwischen den Längsleitungen und der Ablaufleitung für Kühlmittel ist jeweils ein als Drossel wirkender Durchlass ausgebildet. Ein als Drossel wirkender Durchlass zwischen der Zulaufleitung für Kühlmittel und den Längsleitungen sorgt vorteilhaft für eine annähernd gleiche Druckbeaufschlagung der Längsleitungen mit Kühlflüssigkeit. Ebenso sorgt ein als Drossel wirkender Durchlass zwischen den Längsleitungen und der Ablaufleitung für Kühlmittel vorteilhaft für eine annähernd gleiche Expansion der Kühlflüssigkeit aus den Längsleitungen in die Ablaufleitung The photothermal module according to the invention comprises a photovoltaic module and a heat sink with an absorber plate and a conduction plate. An inlet line for coolant extends on one of the transverse sides of the cooling body and has a coolant connection at one end of the inlet line. A drain line for the coolant extends on the other transverse side of the heat sink and has a coolant connection at one end of the drain line. In addition, a plurality of longitudinal lines formed from the absorber plate and the line plate and arranged next to one another are provided which connect the inlet line to the outlet line without crossing. Both between the inlet line for coolant and the longitudinal lines and between the longitudinal lines and the outlet line for coolant, a passage acting as a throttle is formed in each case. A passage acting as a throttle between the supply line for coolant and the longitudinal lines advantageously ensures that the longitudinal lines are subjected to approximately the same pressure with cooling liquid. Likewise, a passage acting as a throttle between the longitudinal lines and the drain line for coolant advantageously ensures an approximately equal expansion of the cooling liquid from the longitudinal lines into the drain line

[0008] Das erfindungsgemäße Photothermie-Modul zeichnet sich gegenüber gattungsbildenden Photothermie-Modulen dadurch aus, dass der Kühlmittelanschluss der Zulaufleitung benachbart der gleichen Längsseite wie der Kühlmittelanschluss der Ablauflaufleitung ausgebildet, der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Zu- oder Ablaufleitungen für Kühlmittel ein Verhältnis zwischen 1 : 3 und 1 : 10 aufweist, und der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Längsleitungen ein Verhältnis zwischen 1 : 1,5 und 1 : 2,5 aufweist. The photothermal module according to the invention is distinguished from generic photothermal modules in that the coolant connection of the supply line is formed adjacent to the same longitudinal side as the coolant connection of the drainage line, the respective channel cross-section of one of the passages acting as a throttle to the respective channel cross-section of one of the or drain lines for coolant has a ratio between 1: 3 and 1:10, and the respective channel cross section of one of the passages acting as a throttle has a ratio between 1: 1.5 and 1: 2.5 to the respective channel cross section of one of the longitudinal lines.

[0009] Erst die Einstellung der jeweilige Kanalquerschnitte der als Drossel wirkenden Durchlässe zu den jeweiligen Kanalquerschnitten der Zu- oder Ablaufleitungen für Kühlmittel auf ein Verhältnis zwischen 1 : 3 und 1 : 10 sowie die Einstellung der jeweilige Kanalquerschnitte der als Drossel wirkenden Durchlässe zu den jeweiligen Kanalquerschnitten der Längsleitungen auf ein Verhältnis zwischen 1 : 1,5 und 1 : 2,5 ermöglicht vorteilhaft dass die Kühlmittelanschlüsse nicht diagonal gemäß dem „Tichelmann“-Prinzip sondern benachbart der gleichen Längsseite angebracht werden dürfen, was die serielle Montage zu Photothermie-Modulfeldern mit hinreichend guter Strömungsverteilung über mehrere Photothermie-Module vereinfacht. Only the setting of the respective channel cross-sections of the passages acting as a throttle to the respective channel cross-sections of the inlet or discharge lines for coolant to a ratio between 1: 3 and 1:10 and the setting of the respective channel cross-sections of the passages acting as a throttle to the respective Channel cross-sections of the longitudinal lines to a ratio between 1: 1.5 and 1: 2.5 advantageously enables the coolant connections to be attached not diagonally according to the "Tichelmann" principle but adjacent to the same longitudinal side, which is what serial assembly to photothermal module fields with Simplified sufficiently good flow distribution over several photothermal modules.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous refinements and developments of the invention, which can be used individually or in combination with one another, are the subject of the dependent claims.

[0011] In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat sich bewährt, wenn der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Zu- oder Ablaufleitungen für Kühlmittel ein Verhältnis von etwa 1 : 5 aufweist. In a particularly preferred development of the invention, it has proven itself when the respective channel cross section of one of the passages acting as a throttle has a ratio of about 1: 5 to the respective channel cross section of one of the inlet or outlet lines for coolant.

[0012] Ebenso hat sich in einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bewährt, wenn der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Längsleitungen ein Verhältnis von etwa 1 : 2 aufweist. Likewise, in a particularly preferred development of the invention has proven itself when the respective channel cross-section of one of the passages acting as a throttle has a ratio of approximately 1: 2 to the respective channel cross-section of one of the longitudinal lines.

[0013] In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat sich bewährt, wenn die Zulaufleitung und/oder die Ablaufleitung für Kühlmittel an ihrer dem Photovoltaik-Modul zugewandten Seite flach ausgebildet und an ihrer gegenüberliegenden, dem Photovoltaik-Modul abgewandten Seite gebogen, insbesondere korbbogenförmig, ausgebildet ist. Entsprechend können in einer Weiterbildung der Erfindung die Längsleitungen an ihrer dem Photovoltaik-Modul zugewandten Seite flach ausgebildet und an ihrer gegenüberliegenden, dem Photovoltaik-Modul abgewandten Seite gebogen, insbesondere korbbogenförmig, ausgebildet ist. Eine an ihrer dem Photovoltaik-Modul zugewandten Seite - also der Seite, die mit dem Photovoltaik-Modul in direktem Kontakt steht - flach ausgebildete Längsleitung, Zu- und/oder. Ablaufleitung ermöglicht eine bessere Wärmeübertragung zwischen Photovoltaik-Modul und den Längsleitungen bzw. der Zu- und/oder Ablaufleitung aufgrund des besseren Oberflächenkontakts planer Flächen. Längsleitungen, Zu- bzw. Ablaufleitungen, die an ihrer gegenüberliegenden, dem Photovoltaik-Modul abgewandten Seite gebogen, insbesondere korbbogenförmig, ausgebildet sind, weisen bessere Strömungseigenschaften auf. In a further preferred development of the invention has proven itself when the inlet line and / or the outlet line for coolant is flat on its side facing the photovoltaic module and bent on its opposite side facing away from the photovoltaic module, in particular in the shape of a basket arch, is trained. Accordingly, in a further development of the invention, the longitudinal lines can be flat on their side facing the photovoltaic module and bent, in particular in the shape of a basket arch, on their opposite side facing away from the photovoltaic module. On its side facing the photovoltaic module - that is, the side that is in direct contact with the photovoltaic module - flat longitudinal line, supply and / or. Drainage line enables better heat transfer between the photovoltaic module and the longitudinal lines or the inlet and / or outlet line due to the better surface contact of flat surfaces. Longitudinal lines, inlet and outlet lines which are curved on their opposite side facing away from the photovoltaic module, in particular in the shape of a basket arch, have better flow properties.

[0014] Dabei können im Kühlkörper vorzugsweise zwischen zehn und fünfzig oder besonders bevorzugt dreißig plus/minus eins bis drei oder insbesondere achtundzwanzig Längsleitungen ausgebildet sein. In this case, between ten and fifty or particularly preferably thirty plus / minus one to three or in particular twenty-eight longitudinal lines can be formed in the heat sink.

[0015] In der Praxis gestattet dies die bevorzugte Ausgestaltung eines Photothermie-Moduls, bei welchem der Sammelkanal der Zu- bzw. Ablaufleitungen mit einem (möglichst grossen) Querschnitt von beispielsweise ca. 40 x 4 mm, die Längskanäle bzw. -leitungen einen hohen Gesamtquerschnitt von beispielsweise 28 Kanälen mit jeweils ca. 20 x 3 mm; und die als Drossel wirkenden Übergängen den Querschnitt der Längskanäle bzw. -leitungen auf 28 Kanäle mit jeweils ca. 20 x 1.5 mm verringert, um die Längsleitungen näherungsweise gleichmässig mit Kühlmittel von der Zulaufleitung einzuspeisen bzw. in die Ablaufleitung auszuspeisen. In practice, this allows the preferred embodiment of a photothermal module, in which the collecting channel of the inlet and outlet lines with a (as large as possible) cross-section of, for example, about 40 x 4 mm, the longitudinal channels or lines a high Total cross-section of, for example, 28 channels, each approx. 20 x 3 mm; and the transitions acting as throttles reduce the cross-section of the longitudinal channels or lines to 28 channels each measuring approx. 20 x 1.5 mm in order to feed the longitudinal lines approximately evenly with coolant from the inlet line or to feed it out into the drain line.

[0016] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der Kanalquerschnitt von Längsleitungen gleichmäßig oder ungleichmäßig ausgebildet sein. Ein gleichmäßiger Kanalquerschnitt der Längsleitungen fördert laminare Strömungen (in den Längsleitungen zwischen den Drosseln) und geringstmögliche Druckverluste; ungleichmäßige Kanalquerschnitte, insbesondere durch darin eingebrachte Strömungshindernisse hinsichtlich derer Ausgestaltungsalternativen vollumfänglich auf die Ausführungsbeispiele in Fig. 3, 4 und 10 der CH 712 171 A2 nebst dazugehöriger Beschreibung verwiesen sei, fördern eine turbulente Strömung und intensivere Wärmetauschbedingungen. Wichtig in beiden Ausgestaltungen ist ein gut abgestimmtes Verhältnis möglichst geringer Gesamtströmungswiderstände zu damit einhergehenden Druckverlusten, um möglichst viele Photothermie-Modulen mit einer weitgehend gleichmäßigen Strömungsverteilung seriell verschalten zu können, ohne auf vergleichsweise höher auszulegende Pumpenleistungen zurückgreifen zu müssen. According to a preferred development of the invention, the channel cross-section of longitudinal lines can be designed to be uniform or uneven. A uniform channel cross-section of the longitudinal lines promotes laminar flows (in the longitudinal lines between the throttles) and the lowest possible pressure losses; Uneven channel cross-sections, in particular due to flow obstacles introduced in them, with regard to design alternatives for which reference is made in full to the exemplary embodiments in FIGS. 3, 4 and 10 of CH 712 171 A2 and the associated description, promote a turbulent flow and more intensive heat exchange conditions. What is important in both configurations is a well-balanced ratio of the lowest possible total flow resistance to the associated pressure losses in order to be able to connect as many photothermal modules as possible in series with a largely uniform flow distribution without having to resort to comparatively higher pump capacities.

[0017] Zur weiteren Vergleichmäßigung der Strömungsverteilung in einem jedem Photothermie-Modul hat sich in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bewährt, wenn der jeweilige Grad ungleichmäßig ausgebildeter Kanalquerschnitte in solchen Längsleitungen, welche näher an der Längsseite angeordnet sind, benachbart welcher die Kühlmittelanschlüsse ausgebildet sind, zu solchen Längsleitungen, welche näher an der den Kühlmittelanschlüssen gegenüberliegenden Längsseite angeordnet sind, stetig oder gruppenweise abnimmt. To further equalize the flow distribution in each photothermal module has proven itself in a preferred development of the invention if the respective degree of unevenly formed channel cross-sections in those longitudinal lines which are arranged closer to the longitudinal side, adjacent to which the coolant connections are formed, to such longitudinal lines, which are arranged closer to the longitudinal side opposite the coolant connections, decreases continuously or in groups.

[0018] Alternativ oder kumulativ dazu hat sich bewährt, wenn der Querschnitt der als Drossel wirkenden Durchlässe in solchen Längsleitungen, welche näher an der Längsseite angeordnet sind, benachbart welcher die Kühlmittelanschlüsse ausgebildet sind, zu solchen in Längsleitungen als Drossel wirkenden Durchlässen, welche näher an der den Kühlmittelanschlüssen gegenüberliegenden Längsseite angeordnet sind, stetig oder gruppenweise zunimmt. Alternatively or cumulatively, it has proven useful if the cross section of the passages acting as a throttle in such longitudinal lines, which are arranged closer to the longitudinal side, adjacent to which the coolant connections are formed, to those in longitudinal lines acting as a throttle passages which are closer to the longitudinal side opposite the coolant connections increases steadily or in groups.

[0019] Durch ein stetiges oder gruppenweises Variieren der Querschnitte der Durchlässe bzw. der Längsleitungen kann die Strömungsverteilung in einem Photothermie-Modul pro Längsleitung oder zumindest in Gruppen von (beispielsweise vier Gruppen á sieben) Längsleitungen vergleichmäßigt werden, was die serielle Verschaltung möglichst vieler Photothermie-Module zum Vorteil hat, ohne auf vergleichsweise höhere Pumpleistungen zurückgreifen zu müssen. By varying the cross-sections of the passages or the longitudinal lines continuously or in groups, the flow distribution in a photothermal module per longitudinal line or at least in groups of (for example four groups of seven) longitudinal lines can be evened out, resulting in the serial connection of as much photothermal energy as possible Module has the advantage without having to resort to comparatively higher pump capacities.

[0020] In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat sich bewährt, wenn für die Verklebung von Photovoltaikmodul und Kühlkörper im Absorberblech partielle Klebezonen in Gestalt von Vertiefungen ausgebildet sind. Das Vorsehen partieller Klebezonen hat zum Vorteil, dass eine vorzugsweise möglichst große Fläche des Absorberblechs in direktem Kontakt auf dem Photovoltaikmodul aufliegt und so der Wärmeaustausch nicht durch die partiellen Klebeschichten, Laminierfolien oder dergleichen Isolatoren gehindert wird. Gleichwohl kann der Klebstoff in genügend dicker Schicht aufgebracht werden und dennoch die aus den Temperaturschwankungen (etwa -30 ° bis etwa + 80°) differentiellen Längenänderungen vom Photovoltaikmodul und Absorberblech des Kühlkörpers ausgleichen. Der Klebstoff ist idealerweise elastisch und aus Silikon (wie z.B. aus der Produktfamilie Sikasil WT/AS/SG). Dieses Vorgehen führt zu nachweislich höheren Modulleistungen, wobei hinsichtlich der Ausgestaltungsalternativen der Klebezonen vollumfänglich auf die Ausführungsbeispiele in Fig. 5 und 8 der CH 712 171 A2 nebst dazugehöriger Beschreibung verwiesen sei. In a preferred further development of the invention, it has been found to be effective if partial adhesive zones in the form of depressions are formed in the absorber sheet for bonding the photovoltaic module and heat sink. The provision of partial adhesive zones has the advantage that a preferably large area of the absorber sheet rests in direct contact on the photovoltaic module and the heat exchange is not hindered by the partial adhesive layers, laminating foils or similar insulators. Nevertheless, the adhesive can be applied in a sufficiently thick layer and still compensate for the differential changes in length of the photovoltaic module and absorber sheet of the heat sink due to temperature fluctuations (approx. -30 ° to approx. + 80 °). The adhesive is ideally elastic and made of silicone (e.g. from the Sikasil WT / AS / SG product family). This procedure leads to demonstrably higher module outputs, reference being made in full to the exemplary embodiments in FIGS. 5 and 8 of CH 712 171 A2 together with the associated description with regard to the design alternatives for the adhesive zones.

[0021] In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat sich bewährt, wenn das Absorberblech aus Chromstahl mit austenitischen oder besonders bevorzugt ferritischen Gefüge gefertigt ist. Austenitischer Chromstahl (z.B. 1.4301) und besonders bevorzugt ferritischer Chromstahl (z.B. 1.4509) weisen gegenüber im Stand der Technik verwendete Materialien wie Kupfer, Aluminium oder Kunststoff eine signifikant tiefere Längenausdehnung ähnlich wie Glas auf. Das hat den Vorteil, dass die Verbindung mittels Verklebung mit einer dünnen Klebeschicht kleiner zwei Millimeter ausgeführt werden kann, ohne dass die Verklebung zu hohen Scherbelastungen ausgesetzt wird oder sich das Photothermie-Modul verbiegt. In a preferred further development of the invention, it has proven useful if the absorber sheet is made of chrome steel with an austenitic or particularly preferably ferritic structure. Austenitic chrome steel (e.g. 1.4301) and particularly preferably ferritic chrome steel (e.g. 1.4509) have a significantly lower linear expansion compared to materials used in the prior art such as copper, aluminum or plastic, similar to glass. This has the advantage that the connection can be made by gluing with a thin adhesive layer of less than two millimeters without the gluing being exposed to excessive shear loads or the photothermal module bending.

[0022] Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Photothermie-Modulfeld, das mehrere, zumindest thermisch seriell miteinander verbundene, Photothermie-Module wie zuvor beschrieben umfasst, die unter einem mittleren Neigungswinkel zur Sonne montiert und über Kühlmittel-Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, so dass die Längsseite eines jeden Photothermie-Moduls, benachbart derer der Kühlmittelanschluss der Zulaufleitung und der Kühlmittelanschluss der Ablauflaufleitung ausgebildet sind, eine höhere Lageposition aufweist, als die jeweils gegenüberliegende Längsseite besagter Photothermie-Module. The present invention also relates to a photothermal module array, which comprises several, at least thermally connected in series, photothermal modules as described above, which are mounted at a mean angle of inclination to the sun and connected to each other via coolant connecting lines, so that the Long side of each photothermal module, adjacent to which the coolant connection of the inlet line and the coolant connection of the drainage line are formed, has a higher position than the respective opposite longitudinal side of said photothermal module.

[0023] Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Photothermie-Modulfelds wie zuvor beschrieben, das eine sog. U-Durchströmung der Photothermie-Module realisiert, so dass in einer Zulaufleitung eingebrachtes Kühlmittel darin vom Kühlmittelanschluss weg nach unten sinkt und erwärmtes, in einer Ablaufleitung gesammeltes Kühlmittel darin nach oben zum Kühlmittelanschluss hin steigt. Finally, the present invention also relates to a method for operating a photothermal module array as described above, which realizes a so-called U-flow through the photothermal modules, so that coolant introduced into an inlet line sinks downwards away from the coolant connection and is heated , coolant collected in a drain line rises up to the coolant connection.

[0024] Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich problemlos vier bis acht, vorzugsweise sechs, Photothermie-Module seriell zu einem Photothermie-Modulfeld verschalten, ohne nennenswerte Einbußen bei der Strömungsverteilung in Kauf nehmen zu müssen. Bei Optimierung der Strömungsquerschnitte (vgl. dazu Patentansprüche 8 und/oder 9) im Photothermie-Modul lässt sich die Verschaltung auf acht bis zwölf Photothermie-Module steigern; bei hinreichend groß ausgelegten Zulauf- und Ablauflaufleitungen auch zu einem Photothermie-Modulfeld mit bis zu zwanzig Photothermie-Modulen. Die serielle Verschaltung führt zu einfacheren Montageabläufen, spart zudem Materialaufwand und ist damit preisgünstiger als bekannte Photothermie-Modulfelder. Indem die Kühlmittelanschlüsse für die Zu- und Ablaufleitungen erfindungsgemäß jeweils an der gleichen, vorzugsweise in einer höheren Lageposition montierten, Längsseite des Photothermie-Moduls ausgebildet sind, eigenen sich erfindungsgemäße Photothermie-Module hervorragend auch für sog. Integraldächer, bei denen höher-liegende Photothermie-Module tiefer-liegende Photothermie-Module teilweise überlappen, da nur schon verschaltete Kühlmittelanschlüsse überlappt werden, während noch zu verschaltete Kühlmittelanschlüsse stets zugänglich bleiben. Schließlich unterstützen erfindungsgemäße Photothermie-Module auch den wirtschaftlichen Betrieb eines Photothermie-Modulfeldes, da durch die Realisierung einer sog. U-Durchströmung der einzelnen Photothermie-Module energieeffizient die Thermikgesetze im System genutzt werden, demnach in einer höheren Lageposition eingebrachtes Kühlmittel in der Zulaufleitung in Förderrichtung nach unten sinkt und erwärmtes, in einer höheren Lageposition einer Ablaufleitung abgeführtes Kühlmittel, nach oben steigt. In beiden Fällen arbeitet die Thermik im System jeweils nicht - wie teilweise im Stand der Technik - gegen die Förderrichtung, sondern unterstützt vorteilhaft die Strömung in Förderrichtung merklich. With the present invention, four to eight, preferably six, photothermal modules can be connected in series to form a photothermal module field without having to accept significant losses in terms of flow distribution. When optimizing the flow cross-sections (cf. claims 8 and / or 9) in the photothermal module, the interconnection can be increased to eight to twelve photothermal modules; with sufficiently large inlet and outlet pipes, also to a photothermal module field with up to twenty photothermal modules. The serial connection leads to simpler assembly processes, saves material and is therefore cheaper than known photothermal module fields. Since the coolant connections for the inlet and outlet lines are formed according to the invention on the same longitudinal side of the photothermal module, which is preferably mounted in a higher position, photothermal modules according to the invention are also outstandingly suitable for so-called integral roofs where higher-lying photothermal Modules of lower-lying photothermal modules partially overlap, since only coolant connections that have already been connected are overlapped, while coolant connections that are still too connected always remain accessible. Finally, photothermal modules according to the invention also support the economical operation of a photothermal module field, since the thermal laws in the system are used in an energy-efficient manner through the implementation of a so-called U-flow through the individual photothermal modules, i.e. coolant introduced in a higher position in the supply line in the conveying direction sinks to the bottom and heated coolant discharged in a higher position of a drain line rises to the top. In both cases, the thermal in the system does not work against the direction of conveyance - as in some cases in the prior art - but advantageously supports the flow in the conveying direction noticeably.

[0025] Indem die Zulauf- und Ablaufleitung für Kühlmittel jeweils entlang der gleichen Querseite ausgebildet sind, lassen sich diese verbindenden Längsleitungen nebeneinander und frei von Kreuzungen ausbilden. Dies sichert vorteilhaft eine Durchströmung des Photothermie-Moduls bis in seine den Kühlmittelanschlüssen gegenüberliegenden Ecken, weshalb sich erfindungsgemäße Photothermie-Module auch hervorragend als Solar- oder Solar/Luft-Absorber in einem sogenannten Eisspeicher-Wärmetauscher-System eignen. Because the inlet and outlet lines for coolant are each formed along the same transverse side, these connecting longitudinal lines can be formed next to one another and free of intersections. This advantageously ensures a flow through the photothermal module to its corners opposite the coolant connections, which is why photothermal modules according to the invention are also ideally suited as solar or solar / air absorbers in a so-called ice storage heat exchanger system.

[0026] Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen eines Photothermie-Moduls beispielhaft erläutert. Darin zeigen schematisch: <tb>Fig. 1<SEP>ein bevorzugtes Photothermie-Modul nach der Erfindung in einer Draufsicht; <tb>Fig. 2<SEP>einen vergrößerten Ausschnitt des Photothermie-Moduls aus Fig. 1 im Bereich des Kühlmittelanschlusses für die Zulaufleitung für Kühlmittel; <tb>Fig. 3<SEP>eine Querschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „A“; <tb>Fig. 4<SEP>eine Querschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „B“; <tb>Fig. 5<SEP>eine Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „C“; <tb>Fig. 6<SEP>einen vergrößerten Ausschnitt der Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 5; <tb>Fig. 7<SEP>eine Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „D“; <tb>Fig. 8<SEP>einen vergrößerten Ausschnitt der Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 7; <tb>Fig. 9<SEP>ein Photothermie-Modulfeld mit jeweils sechs seriell verschalteter Photothermie-Modul wie zuvor beschrieben in einer Draufsicht; und <tb>Fig. 10<SEP>einen Ausschnitt des Photothermie-Modulfelds analog Fig. 9 als Teil einer Integraldachmontage in einer seitlichen Schnittdarstellung.The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments of a photothermal module. They show schematically: <tb> Fig. 1 <SEP> a preferred photothermal module according to the invention in a plan view; <tb> Fig. 2 <SEP> an enlarged section of the photothermal module from FIG. 1 in the area of the coolant connection for the supply line for coolant; <tb> Fig. 3 <SEP> shows a cross-sectional illustration of the photothermal module from FIG. 2 along the section line “A”; <tb> Fig. 4 <SEP> shows a cross-sectional illustration of the photothermal module from FIG. 2 along the section line “B”; <tb> Fig. 5 <SEP> shows a longitudinal sectional illustration of the photothermal module from FIG. 2 along the section line “C”; <tb> Fig. 6 <SEP> an enlarged detail of the longitudinal sectional illustration of the photothermal module from FIG. 5; <tb> Fig. 7 <SEP> shows a longitudinal sectional illustration of the photothermal module from FIG. 2 along the section line “D”; <tb> Fig. 8 <SEP> an enlarged detail of the longitudinal sectional illustration of the photothermal module from FIG. 7; <tb> Fig. 9 <SEP> a photothermal module field with six photothermal modules each connected in series as described above in a plan view; and <tb> Fig. 10 <SEP> a detail of the photothermal module field analogous to FIG. 9 as part of an integral roof assembly in a lateral sectional view.

[0027] Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In the following description of the preferred embodiments of the present invention, the same reference symbols denote the same or comparable components.

[0028] Fig. 1ein bevorzugtes Photothermie-Modul 1 nach der Erfindung in einer Draufsicht. Das Photothermie-Modul 1 mit einer an die jeweiligen Bedürfnisse anpassbaren Länge L und einer Breite B umfasst ein Photovoltaikmodul 10 und einen Kühlkörper 20 mit einem Absorberblech 21 und einem Leitungsblech 22 (siehe im Detail Figuren 3 bis 8). Als Absorberbleche 21 haben sich insbesondere solche bewährt, welche aus Chromstahl mit austenitischen oder besonders bevorzugt ferritischen Gefüge gefertigt sind. Eine Zulaufleitung 24 für Kühlmittel erstreckt sich an einer der Querseiten 20.3 des Kühlkörpers 20 und weist an einem Ende der Zulaufleitung 24 einen Kühlmittelanschluss 23 auf. Eine Ablaufleitung 27 für das Kühlmittel erstreckt sich an der anderen Querseite 20.4 des Kühlkörpers 20 und weist an einem Ende der Ablaufleitung 27 einen Kühlmittelanschluss 26 auf. Zudem sind mehrere, aus dem Absorberblech 21 und dem Leitungsblech 22 gebildete, nebeneinander angeordnete Längsleitungen 29.a-29.n vorgesehen, welche die Zulaufleitung 24 mit der Ablaufleitung 27 kreuzungsfrei verbinden. Dargestellt ist, wie im Kühlkörper 20 vorzugsweise zwischen zehn und fünfzig oder besonders bevorzugt dreißig plus/minus eins bis drei oder insbesondere achtundzwanzig Längsleitungen 29.1 bis 29.28 ausgebildet sein können. Schließlich ist der Kühlmittelanschluss 23 der Zulaufleitung 24 benachbart der gleichen Längsseite 20.2 ausgebildet wie der Kühlmittelanschluss 26 der Ablauflaufleitung 27. Fig. 1 a preferred photothermal module 1 according to the invention in a plan view. The photothermal module 1 with a length L and a width B that can be adapted to the respective needs comprises a photovoltaic module 10 and a heat sink 20 with an absorber plate 21 and a conduction plate 22 (see in detail FIGS. 3 to 8). Particularly suitable absorber sheets 21 are those made from chromium steel with an austenitic or particularly preferably ferritic structure. An inlet line 24 for coolant extends on one of the transverse sides 20.3 of the cooling body 20 and has a coolant connection 23 at one end of the inlet line 24. A drain line 27 for the coolant extends on the other transverse side 20.4 of the cooling body 20 and has a coolant connection 26 at one end of the drain line 27. In addition, a plurality of longitudinal lines 29.a-29.n formed from the absorber plate 21 and the line plate 22 and arranged next to one another are provided, which connect the inlet line 24 to the outlet line 27 without crossing. It is shown how preferably between ten and fifty or particularly preferably thirty plus / minus one to three or in particular twenty-eight longitudinal lines 29.1 to 29.28 can be formed in the cooling body 20. Finally, the coolant connection 23 of the supply line 24 is formed adjacent to the same longitudinal side 20.2 as the coolant connection 26 of the drainage line 27.

[0029] Fig. 2zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 1 im Bereich des Kühlmittelanschlusses 23 für die Zulaufleitung 24 für Kühlmittel. Erkennbar ist, wie zwischen der Zulaufleitung 24 für Kühlmittel und den Längsleitungen 29.1 bis 29.n jeweils ein als Drossel wirkender Durchlass 24.1 ausgebildet ist. Ebenso ist auch zwischen der den Längsleitungen 29.1 bis 29.n und der Ablaufleitung 24 für Kühlmittel jeweils ein als Drossel wirkender Durchlass 27.1 ausgebildet ist (vgl. Fig. 1). FIG. 2 shows an enlarged section of the photothermal module 1 from FIG. 1 in the area of the coolant connection 23 for the supply line 24 for coolant. It can be seen how a passage 24.1 acting as a throttle is formed between the inlet line 24 for coolant and the longitudinal lines 29.1 to 29.n. Likewise, a passage 27.1 acting as a throttle is also formed between the longitudinal lines 29.1 to 29.n and the discharge line 24 for coolant (cf. FIG. 1).

[0030] Fig. 3zeigt eine Querschnittdarstellung des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „A“. Der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe 24.1 und/oder 27.1 weist erfindungsgemäß zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Zu- 24 oder Ablaufleitungen 27 für Kühlmittel ein Verhältnis zwischen 1 : 3 und 1 : 10 oder in einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein Verhältnis von etwa 1 : 5 auf. [0030] FIG. 3 shows a cross-sectional illustration of the photothermal module 1 from FIG. 2 along the section line “A”. According to the invention, the respective channel cross-section of one of the passages 24.1 and / or 27.1 acting as a throttle has a ratio between 1: 3 and 1:10 or, in a particularly preferred development of the invention, a ratio of to the respective channel cross-section of one of the inlet 24 or outlet lines 27 for coolant about 1: 5.

[0031] Fig. 4zeigt eine Querschnittdarstellung des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „B“. Der jeweilige Kanalquerschnitt einer der als Drossel wirkenden Durchlässe 24.1 und/oder 27.1 weist erfindungsgemäß zum jeweiligen Kanalquerschnitt einer der Längsleitungen 29.1 bis 29.n ein Verhältnis zwischen 1 : 1,5 und 1 : 2,5 oder in einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein Verhältnis von etwa 1 : 2 auf. FIG. 4 shows a cross-sectional illustration of the photothermal module 1 from FIG. 2 along the section line “B”. According to the invention, the respective channel cross-section of one of the passages 24.1 and / or 27.1 acting as a throttle has a ratio between 1: 1.5 and 1: 2.5 or in a particularly preferred development of the invention to the respective channel cross-section of one of the longitudinal lines 29.1 to 29.n Ratio of about 1: 2.

[0032] Diese gezielte, strömungsmechanisch optimierte Einstellung der Kanalquerschnittsverhältnisse ermöglicht es, den Kühlmittelanschluss 23 der Zulaufleitung 24 benachbart der gleichen Längsseite 20.2 auszubilden wie den Kühlmittelanschluss 26 der Ablauflaufleitung 27 ohne größere Verluste in der Strömungseffizienz hinnehmen zu müssen. Dadurch können vorteilhaft insbesondere mehr als drei Photothermie-Module 1 seriell verschaltet werden und dabei dennoch eine gleichmäßige Strömungsverteilung des Kühlmittels in den Photothermie-Modulen 1 gewährleistet bleiben, eine Möglichkeit, die Photothemie-Module des Stands der Technik, welche nach dem Tichelmann-Prinzip miteinander verschaltet sind, nicht bieten. This targeted, fluidically optimized setting of the channel cross-sectional ratios makes it possible to form the coolant connection 23 of the inlet line 24 adjacent to the same longitudinal side 20.2 as the coolant connection 26 of the outlet line 27 without having to accept major losses in flow efficiency. As a result, in particular more than three photothermal modules 1 can advantageously be connected in series while still ensuring a uniform flow distribution of the coolant in the photothermal modules 1, a possibility of combining the photothermal modules of the prior art, which are based on the Tichelmann principle are interconnected, do not offer.

[0033] Fig. 5zeigt eine Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „C“. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann der Kanalquerschnitt von Längsleitungen 29.1 bis 29.n gleichmäßig oder ungleichmäßig ausgebildet sein. Insbesondere kann der jeweilige Grad ungleichmäßig ausgebildeter Kanalquerschnitte in solchen Längsleitungen 29.1 bis 29.n, welche näher an der Längsseite 20.2 angeordnet sind, benachbart welcher die Kühlmittelanschlüsse 23 oder 26 ausgebildet sind, zu solchen Längsleitungen 29.1 bis 29.n, welche näher an der den Kühlmittelanschlüssen 23 oder 26 gegenüberliegenden Längsseite 20.1 angeordnet sind, stetig oder gruppenweise abnehmen (nicht dargestellt). Alternativ oder kumulativ dazu kann der Querschnitt der als Drossel wirkenden Durchlässe 24.1 und/oder 27.1 in solchen Längsleitungen 29.1 bis 29.n, welche näher an der Längsseite 20.2 angeordnet sind, benachbart welcher die Kühlmittelanschlüsse 23 oder 26 ausgebildet sind, zu solchen in Längsleitungen 29.1 bis 29.n als Drossel wirkenden Durchlässen 24.1 oder 27.1, welche näher an der den Kühlmittelanschlüssen 23 oder 26 gegenüberliegenden Längsseite 20.1 angeordnet sind, stetig oder gruppenweise zunehmen (ebenfalls nicht dargestellt). [0033] FIG. 5 shows a longitudinal sectional illustration of the photothermal module 1 from FIG. 2 along the section line “C”. According to a preferred development, the channel cross-section of longitudinal lines 29.1 to 29.n can be designed to be uniform or uneven. In particular, the respective degree of unevenly formed channel cross-sections in such longitudinal lines 29.1 to 29.n, which are arranged closer to the longitudinal side 20.2, adjacent to which the coolant connections 23 or 26 are formed, to such longitudinal lines 29.1 to 29.n, which are closer to the Coolant connections 23 or 26 are arranged opposite longitudinal side 20.1, decrease continuously or in groups (not shown). Alternatively or cumulatively, the cross section of the passages 24.1 and / or 27.1 acting as throttles in such longitudinal lines 29.1 to 29.n, which are arranged closer to the longitudinal side 20.2, adjacent to which the coolant connections 23 or 26 are formed, to those in longitudinal lines 29.1 to 29.n, passages 24.1 or 27.1 which act as a throttle and which are arranged closer to the longitudinal side 20.1 opposite the coolant connections 23 or 26 increase continuously or in groups (likewise not shown).

[0034] Fig. 6zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 5. Erkennbar ist, wie das Absorberblech 21 etwas kleiner als das Leitungsblech 22 ausgeführt sein kann. Im Randbereich 36 kann das Absorberblech 21 mit dem Leitungsblech 22 punktuell verschweißt sein, was durch Schweißpunkte 35 angedeutet ist. Die Schweißpunkte 35 können auch länglich, linear, abschnittsweise oder sogar durchlaufend sein (nicht dargestellt). Im Randbereich 36 kann sich auch eine Klebezone 30 befinden. Dort können das Absorberblech 21 und das Leitungsblech 22 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verklebt sein. Der Klebstoff dient bevorzugt zugleich als Dichtmasse, um den Spalt zwischen dem PV-Modul 10 und dem Absorber 20 abzudichten. Vorteilhaft sind dadurch das PV-Modul 10 und der Absorber 20 rahmenlos miteinander verbindbar. Dies wiederum hat zum Vorteil, dass Wasser und Schnee ungehindert abfließen beziehungsweise abrutschen können und die Module 1 weniger verschmutzen. Ebenso liegt der Absorber 20 mit Ausnahme der Klebezonen 30, 31 direkt auf der Rückseite des PV-Moduls 10 auf, was sich im Gegensatz zu einer vollflächigen Verklebung oder Laminierung besonders günstig auf die direkte Wärmeübertragung auswirkt. FIG. 6 shows an enlarged detail of the longitudinal sectional view of the photothermal module 1 from FIG. 5. It can be seen how the absorber sheet 21 can be made somewhat smaller than the conduction sheet 22. In the edge region 36, the absorber plate 21 can be welded point-wise to the conduction plate 22, which is indicated by weld points 35. The welding points 35 can also be elongated, linear, section-wise or even continuous (not shown). An adhesive zone 30 can also be located in the edge region 36. There the absorber plate 21 and the conduction plate 22 can be glued to the underside of the photovoltaic module 10. The adhesive preferably also serves as a sealing compound in order to seal the gap between the PV module 10 and the absorber 20. As a result, the PV module 10 and the absorber 20 can advantageously be connected to one another without a frame. This in turn has the advantage that water and snow can flow off or slide off unhindered and the modules 1 are less contaminated. With the exception of the adhesive zones 30, 31, the absorber 20 also rests directly on the rear side of the PV module 10, which, in contrast to full-surface adhesive bonding or lamination, has a particularly favorable effect on the direct heat transfer.

[0035] Fig. 7zeigt eine Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls 1 aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie „D“. Der Randbereich 36 ist wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 beschrieben ausgebildet. FIG. 7 shows a longitudinal sectional illustration of the photothermal module 1 from FIG. 2 along the section line “D”. The edge region 36 is designed as described in the embodiment according to FIG. 6.

[0036] Fig. 8zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Längsschnittdarstellung des Photothermie-Moduls aus Fig. 7. Erkennbar ist, wie in einer bevorzugten Weiterbildung für die Verklebung von Photovoltaikmodul 10 und Kühlkörper 20 im Absorberblech 21 partielle Klebezonen 30, 31 in Gestalt von, insbesondere durch Sicken 32 gebildete, Vertiefungen ausgebildet sind. Um das Absorberblech 21 einerseits mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 dauerhaft in Kontakt zu bringen und um es andererseits auch mit dem Leitungsblech 22 verbinden zu können, weißt das Absorberblech 21 bevorzugt zwischen den Längsleitungen 29.a bis 29.n insbesondere durch Sicken 32 gebildete Vertiefungen auf. Innerhalb solcher Sicken 32 beispielsweise lassen sich Absorberblech 21 und Leitungsblech 22 geeignet verschweißen. Die durch die Sicken 32 entstehenden Vertiefungen im Absorberblech 21 können zudem zumindest partiell mit Klebstoff aufgefüllt werden und so Klebezonen 31 bilden. Der Klebstoff sorgt dafür, dass das Absorberblech 21 im Bereich der Klebezonen 31 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verbunden ist und im Kontaktbereich 34 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 in Kontakt steht. Dadurch wird vorteilhaft eine optimale Wärmeübertragung gewährleistet. Fig. 8 shows an enlarged detail of the longitudinal section of the photothermal module from Fig. 7. It can be seen how in a preferred development for the bonding of photovoltaic module 10 and heat sink 20 in the absorber sheet 21 partial adhesive zones 30, 31 in the form of, in particular formed by beads 32, depressions are formed. In order to bring the absorber plate 21 into permanent contact with the underside of the photovoltaic module 10 on the one hand and to be able to connect it to the conduction plate 22 on the other hand, the absorber plate 21 preferably has between the longitudinal lines 29.a to 29.n in particular through beads 32 formed depressions. Within such beads 32, for example, the absorber plate 21 and the conduction plate 22 can be suitably welded. The depressions in the absorber sheet 21 created by the beads 32 can also be at least partially filled with adhesive and thus form adhesive zones 31. The adhesive ensures that the absorber sheet 21 is connected to the underside of the photovoltaic module 10 in the area of the adhesive zones 31 and is in contact with the underside of the photovoltaic module 10 in the contact area 34. This advantageously ensures optimal heat transfer.

[0037] Fig. 9zeigt ein Photothermie-Modulfeld mit jeweils vorzugsweise sechs seriell verschalteter Photothermie-Module 1 wie zuvor beschrieben in einer perspektivischen Draufsicht. Erkennbar ist, wie die Photothermie-Module 1 unter einem mittleren Neigungswinkel zur Sonne montiert und über Kühlmittel-Verbindungsleitungen 42 miteinander verbunden sind, so dass die Längsseite 20.2 eines jeden Photothermie-Moduls 1, benachbart derer der Kühlmittelanschluss 23 der Zulaufleitung 24 und der Kühlmittelanschluss 26 der Ablauflaufleitung 27 ausgebildet sind, eine höhere Lageposition aufweist, als die jeweils gegenüberliegende Längsseite 20.1 besagter Photothermie-Module 1. Eine derartige Montage erlaubt vorteilhaft den Betrieb eines Photothermie-Modulfelds in einem Verfahren, das eine sog. U-Durchströmung der Photothermie-Module 1 realisiert, so dass über eine zuführende Anschlussleitung 40 oder über eine Kühlmittel-Verbindungsleitung 42 eingebrachtes Kühlmittel in der Zulaufleitung 24 vom Kühlmittelanschluss 23 weg nach unten sinkt und erwärmtes, in einer Ablaufleitung 27 gesammeltes Kühlmittel darin 27 nach oben zum Kühlmittelanschluss 26 hin steigt. 9 shows a photothermal module field, each with preferably six photothermal modules 1 connected in series, as described above, in a perspective top view. It can be seen how the photothermal modules 1 are mounted at an average angle of inclination to the sun and are connected to one another via coolant connecting lines 42, so that the longitudinal side 20.2 of each photothermal module 1, adjacent to which the coolant connection 23 of the supply line 24 and the coolant connection 26 of the drainage line 27 are formed, have a higher position than the respective opposite longitudinal side 20.1 of said photothermal modules 1. Such an assembly advantageously allows the operation of a photothermal module field in a method that a so-called U-flow through the photothermal modules 1 realized, so that coolant introduced via a supply connection line 40 or via a coolant connection line 42 sinks downward in the supply line 24 away from the coolant connection 23 and heated coolant collected in an outlet line 27 rises therein 27 up to the coolant connection 26.

[0038] Fig. 10zeigt einen Ausschnitt des Photothermie-Modulfelds analog Fig. 9 als Teil einer Integraldachmontage in einer seitlichen Schnittdarstellung. Indem die Kühlmittelanschlüsse 23 oder 26 für die Zu- 24 oder Ablaufleitungen 27 erfindungsgemäß jeweils an der gleichen, vorzugsweise in einer höheren Lageposition montierten, Längsseite 20.2 des Photothermie-Moduls 1 ausgebildet sind, eigenen sich nach der Erfindung ausgebildete Photothermie-Module 1 hervorragend auch für sog. Integraldächer, bei denen höher-liegende Photothermie-Module 1 tiefer-liegende Photothermie-Module 1 teilweise überlappen, da nur schon verschaltete Kühlmittelanschlüsse 23 oder 26 überlappt werden, während noch zu verschaltete Kühlmittelanschlüsse 23 oder 26 stets zugänglich bleiben. Dargestellt ferner ist, wir zur Verbindung der Photovoltaik-Module 10 sogenannte Junction Boxes 60 als Verbindungselemente eingesetzt werden können. FIG. 10 shows a detail of the photothermal module field analogous to FIG. 9 as part of an integral roof assembly in a lateral sectional view. Since the coolant connections 23 or 26 for the inlet 24 or outlet lines 27 are designed according to the invention on the same longitudinal side 20.2 of the photothermal module 1, preferably mounted in a higher position, photothermal modules 1 designed according to the invention are also ideally suited for So-called integral roofs, in which higher-lying photothermal modules 1 partially overlap lower-lying photothermal modules 1, since only coolant connections 23 or 26 that have already been connected are overlapped, while coolant connections 23 or 26 that are still to be connected always remain accessible. It is also shown how so-called junction boxes 60 can be used as connecting elements to connect the photovoltaic modules 10.

[0039] Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich problemlos vier bis acht, vorzugsweise sechs, Photothermie-Module 1 seriell zu einem Photothermie-Modulfeld verschalten, ohne nennenswerte Einbußen bei der Strömungsverteilung in Kauf nehmen zu müssen. Bei Optimierung der Strömungsquerschnitte im Photothermie-Modul 1 lässt sich die Verschaltung auf acht bis zwölf Photothermie-Module 1 steigern; bei hinreichend groß ausgelegten Zulauf- 24 und Ablauflaufleitungen 27 auch zu einem Photothermie-Modulfeld mit bis zu zwanzig Photothermie-Modulen 1. Die serielle Verschaltung führt zu einfacheren Montageabläufen, spart zudem Materialaufwand und ist damit preisgünstiger als bekannte Photothermie-Modulfelder 1. Schließlich unterstützen erfindungsgemäße Photothermie-Module 1 auch den wirtschaftlichen Betrieb eines Photothermie-Modulfeldes, da durch die Realisierung einer sog. U-Durchströmung der einzelnen Photothermie-Module 1 energieeffizient die Thermikgesetzte im System nutzen, demnach in einer höheren Lageposition eingebrachtes Kühlmittel in der Zulaufleitung 24 in Förderrichtung nach unten sinkt und erwärmtes, in einer höheren Lageposition einer Ablaufleitung 27 abgeführtes Kühlmittel, nach oben steigt. In beiden Fällen arbeitet die Thermik im System jeweils nicht - wie teilweise im Stand der Technik - gegen die Förderrichtung sondern unterstützt vorteilhaft die Strömung in Förderrichtung merklich. With the present invention, four to eight, preferably six, photothermal modules 1 can be connected in series to form a photothermal module field without any problems, without having to accept significant losses in flow distribution. When optimizing the flow cross-sections in the photothermal module 1, the interconnection can be increased to eight to twelve photothermal modules 1; with sufficiently large inlet and outlet lines 27 also to a photothermal module field with up to twenty photothermal modules 1. The serial connection leads to simpler assembly processes, also saves material costs and is therefore cheaper than known photothermal module fields 1. Finally, support according to the invention Photothermal modules 1 also enable the economical operation of a photothermal module field, since the implementation of a so-called U-flow through the individual photothermal modules 1 uses the thermal laws in the system in an energy-efficient manner, i.e. coolant introduced in a higher position in the supply line 24 in the direction of conveyance sinks at the bottom and heated coolant, discharged in a higher position of a drain line 27, rises upwards. In both cases, the thermal in the system does not work against the direction of conveyance - as in some cases in the prior art - but advantageously supports the flow in the conveying direction noticeably.

[0040] Indem die Zulauf- 24 und Ablaufleitung 27 für Kühlmittel jeweils entlang der gleichen Querseite 20.3 oder 20.4 ausgebildet sind, lassen sich diese verbindenden Längsleitungen 29.a bis 29.n nebeneinander und frei von Kreuzungen ausbilden. Dies sichert vorteilhaft eine Durchströmung des Photothermie-Moduls 1 bis in seine den Kühlmittelanschlüssen 23, 26 gegenüberliegenden Ecken, weshalb sich erfindungsgemäße Photothermie-Module 1 auch hervorragend als Solar- oder Solar/Luft-Absorber in einem sogenannten Eisspeicher-Wärmetauscher-System eignen. Since the inlet line 24 and outlet line 27 for coolant are each formed along the same transverse side 20.3 or 20.4, these connecting longitudinal lines 29.a to 29.n can be formed next to one another and free of intersections. This advantageously ensures that the photothermal module 1 flows through to its corners opposite the coolant connections 23, 26, which is why photothermal modules 1 according to the invention are also ideally suited as solar or solar / air absorbers in a so-called ice storage heat exchanger system.

[0041] Die vorliegende Erfindung eignet sich hervorragend für den Verbau in sog. Integraldächern und/oder als Solar- oder Solar/Luft-Absorber in sogenannten Eisspeicher-Wärmetauscher-Systemen. The present invention is ideally suited for installation in so-called integral roofs and / or as a solar or solar / air absorber in so-called ice storage heat exchanger systems.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

[0042] <tb>I<SEP><SEP>Photothermie- Modul <tb><SEP>10<SEP>Photovoltaikmodul <tb><SEP>20<SEP>Kühlkörper <tb><SEP><SEP>20.1 (untere) Längsseite des Kühlkörpers <tb><SEP><SEP>20.2 (obere) Längsseite des Kühlkörpers <tb><SEP><SEP>20.3 (linke) Querseite des Kühlkörpers <tb><SEP><SEP>20.4 (rechte) Querseite des Kühlkörpers <tb><SEP>21<SEP>Absorberblech <tb><SEP>22<SEP>Leitungsblech <tb><SEP>23<SEP>Kühlmittelanschluss für Zulaufleitung 24 <tb><SEP>24<SEP>Zulaufleitung für Kühlmittel <tb><SEP><SEP>24.1 als Drossel wirkender Durchlass <tb><SEP>26<SEP>Kühlmittelanschluss für Ablaufleitung 27 <tb><SEP>27<SEP>Ablaufleitung <tb><SEP><SEP>27.1 als Drossel wirkender Durchlass <tb><SEP>29<SEP>Längsleitung <tb><SEP><SEP>29.1 erste Längsleitung <tb><SEP><SEP>29.2 zweite Längsleitung <tb><SEP><SEP>29.3 dritte Längsleitung <tb><SEP><SEP>... <tb><SEP><SEP>29.n n-te Längsleitung <tb><SEP>30<SEP>Klebezone <tb><SEP>31<SEP>Klebezone <tb><SEP>32<SEP>Sicke <tb><SEP>34<SEP>Kontaktbereich <tb><SEP>35<SEP>Schweißstelle/Schweißpunkte <tb><SEP>36<SEP>Randbereich <tb><SEP>40<SEP>zuführende Anschlussleitung <tb><SEP>41<SEP>abführende Anschlussleitung <tb><SEP>42<SEP>Kühlmittel- Verbindungsleitung <tb><SEP>60<SEP>Anschlussdose (Junction Box) <tb><SEP>70<SEP>Unterkonstruktion für Integraldachausführung <tb><SEP>L<SEP>Länge <tb><SEP>B<SEP>Breite[0042] <tb>I<SEP> <SEP> photothermal module <tb> <SEP> 10 <SEP> photovoltaic module <tb> <SEP> 20 <SEP> heat sink <tb><SEP> <SEP> 20.1 (lower) long side of the heat sink <tb><SEP> <SEP> 20.2 (upper) long side of the heat sink <tb><SEP> <SEP> 20.3 (left) transverse side of the heat sink <tb><SEP> <SEP> 20.4 (right) transverse side of the heat sink <tb> <SEP> 21 <SEP> absorber sheet <tb> <SEP> 22 <SEP> conduit plate <tb> <SEP> 23 <SEP> coolant connection for supply line 24 <tb> <SEP> 24 <SEP> supply line for coolant <tb><SEP> <SEP> 24.1 passage acting as a throttle <tb> <SEP> 26 <SEP> coolant connection for drain line 27 <tb> <SEP> 27 <SEP> drain line <tb><SEP> <SEP> 27.1 passage acting as a throttle <tb> <SEP> 29 <SEP> straight line <tb><SEP> <SEP> 29.1 first straight line <tb><SEP> <SEP> 29.2 second straight line <tb><SEP> <SEP> 29.3 third longitudinal line <tb><SEP> <SEP> ... <tb><SEP> <SEP> 29.n n-th longitudinal line <tb> <SEP> 30 <SEP> adhesive zone <tb> <SEP> 31 <SEP> adhesive zone <tb> <SEP> 32 <SEP> surround <tb> <SEP> 34 <SEP> contact area <tb> <SEP> 35 <SEP> Welding point / welding points <tb> <SEP> 36 <SEP> border area <tb> <SEP> 40 <SEP> connecting cable <tb> <SEP> 41 <SEP> outgoing connection cable <tb> <SEP> 42 <SEP> coolant connection line <tb> <SEP> 60 <SEP> Junction Box <tb> <SEP> 70 <SEP> Substructure for integral roof design <tb> <SEP> L <SEP> length <tb> <SEP> B <SEP> width

Claims

1. Photothermal module (1), - in which a photovoltaic module (10) is provided, - in which a heat sink (20) with an absorber plate (21) and a conduction plate (22) is provided, - in which an inlet line (24) is provided for coolant, which extends on one of the transverse sides (20.3) of the cooling body (20) and has a coolant connection (23) at one end of the inlet line (24), - In which a drain line (27) is provided for the coolant, which extends on the other transverse side (20.4) of the heat sink (20) and has a coolant connection (26) at one end of the drain line (27), - in which a plurality of longitudinal lines (29.1-29.n) formed from the absorber plate (21) and the line plate (22) and arranged next to one another are provided which connect the inlet line (24) to the outlet line (27) without crossing, - In which between the inlet line (24) for coolant and the longitudinal lines (29.1-29n) a passage (24.1) acting as a throttle is formed, - and in which between the longitudinal lines (29.1-29n) and the drain line (24) for coolant a passage (27.1) acting as a throttle is formed, characterized, - that the coolant connection (23) of the inlet line (24) is formed adjacent to the same longitudinal side (20.2) as the coolant connection (26) of the discharge line (27), -that the respective channel cross-section of one of the passages (24.1, 27.1) acting as a throttle has a ratio of between 1: 3 and 1:10 to the respective channel cross-section of one of the inlet (24) or outlet lines (27) for coolant, - and that the respective channel cross-section of one of the passages (24.1, 27.1) acting as a throttle has a ratio between 1: 1.5 and 1: 2.5 to the respective channel cross-section of one of the longitudinal lines (29.1-29.n).

2. Photothermal module (1) according to claim 1, in which the respective channel cross-section of one of the passages (24.1, 27.1) acting as a throttle has a ratio to the respective channel cross-section of one of the inlet (24) or outlet lines (27) for coolant - from about 1: 5 having.

3. Photothermal module (1) according to claim 1 or 2, in which the respective channel cross-section of one of the passages (24.1, 27.1) acting as a throttle to the respective channel cross-section of one of the longitudinal lines (29.1-29.n) has a ratio - from about 1: 2 having.

4. Photothermal module (1) according to one of claims 1 to 3, in which the inlet line (24) and / or the outlet line (27) for coolant is flat on its side facing the photovoltaic module (10) and on its opposite side , the side facing away from the photovoltaic module (10) is bent, in particular in the shape of a basket arch.

5. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which the longitudinal lines (29.1-29.n) are flat on their side facing the photovoltaic module (10) and on their opposite side, the photovoltaic module (10) turned away from the side, in particular in the shape of a basket arch.

6. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which in the heat sink (20) - between ten and fifty - or thirty plus or minus one to three - or twenty-eight Longitudinal lines (29.1-29.n) are formed.

7. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which the channel cross-section of longitudinal lines (29.1-29.n) is formed uniformly or unevenly.

8. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which the respective degree of unevenly formed channel cross-sections in such longitudinal lines (29.1-29.n), which are arranged closer to the longitudinal side (20.2), adjacent to which the coolant connections (23 , 26) are formed, to such longitudinal lines (29.1-29.n), which are arranged closer to the longitudinal side (20.1) opposite the coolant connections (23, 26), decreases continuously or in groups.

9. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which the cross section of the passages (23.1; 27.1) acting as a throttle in such longitudinal lines (29.1-29.n) which are arranged closer to the longitudinal side (20.2), adjacent to which the coolant connections (23, 26) are formed, to passages (23.1; 27.1) which act as throttles in longitudinal lines (29.1-29.n) and which are arranged closer to the longitudinal side (20.1) opposite the coolant connections (23, 26) are increasing steadily or in groups.

10. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which partial adhesive zones (30, 31) in the form of depressions are formed for bonding the photovoltaic module (10) and heat sink (20) in the absorber plate (21).

11. Photothermal module (1) according to one of the preceding claims, in which the absorber plate (21) is made of chromium steel with a ferritic or austenitic structure.

12. Photothermal module array comprising several, at least thermally connected in series, photothermal modules (1) according to one of the preceding claims, which are mounted at a mean angle of inclination to the sun and are connected to one another via coolant connecting lines (42), so that the longitudinal side (20.2) of each photothermal module (1), adjacent to which the coolant connection (23) of the inlet line (24) and the coolant connection (26) of the drainage line (27) are formed, has a higher position than the respective opposite longitudinal side (20.1) said photothermal modules (1).

13. A method for operating a photothermal module array according to claim 12, which realizes a so-called U-flow through the photothermal modules (1) so that coolant introduced into it (24) from the coolant connection (23) in an inlet line (24) sinks at the bottom and heated coolant collected in a drain line (27) rises up to the coolant connection (26).

14. Use of a photothermal module (1) according to one of the preceding claims 1 to 11 or a photothermal module array according to claim 12 as a solar or solar / air absorber in an ice storage heat exchanger system.