CH721889A2

CH721889A2 - Fassaden-Kombi-Solarpanel zur Erzeugung von Strom und Wärme

Info

Publication number: CH721889A2
Application number: CH000618/2024A
Authority: CH
Inventors: Tscherrig Alberto
Original assignee: Tscherrig Alberto
Priority date: 2024-06-08
Filing date: 2024-06-08
Publication date: 2025-12-15

Abstract

Ein Fassaden-Kombi-Solarpanel, das Strom und Wärme produziert. Dadurch das Wärme abgeführt wird, wird das Fassaden-Kombi-Solarpanel effizienter betrieben. Das Fassaden-Kombi-Solarpanel bestehend aus einem Solarpanel (1), einem Wärmetauscher (3) und einem Lüftungsschacht (2). Durch den Lüftungsschacht (2) wird effizienter Strom produziert und die Wärme des Fassaden-Kombi-Solarpanel wird durch mit einem Lüfter (6) einen Lüftungskanal (5), vorzugweise in das Innere des Gebäudes geleitet. Der Lüfter (6) wird einem Lüftungsmotor angetrieben, welcher durch Strom vom Fassaden-Kombi-Solarpanel angetrieben wird.

Description

[0001] Ein Fassaden-Kombi-Solarpanel, das Strom und Wärme produziert. Dadurch das Wärme abgeführt wird, wird das Fassaden-Kombi-Solarpanel effizienter betrieben. Das Fassaden-Kombi-Solarpanel bestehend aus einem Solarpanel, einem Wärmetauscher und einem Lüftungskanal.

Stand der Technik und Nachteile der bestehenden Technik

[0002] Die Energie der Sonnenstrahlung, die Solarenergie kann durch die Photovoltaik direkt in elektrischen Strom umgewandelt werden, wobei der Wirkungsgrad relativ klein ist, wenn man nur die Stromausbeute berücksichtigt. Wird die Wärmeenergie der Solarstrahlung auch berücksichtigt, so steigt der Wirkungsgrad stark an.

[0003] In der Photovoltaikzelle wird die Solarstrahlung bei sehr guten Bedingungen ca. 20 % der Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt. Der Rest ist thermische Energie, welche die Photovoltaikzellen weiter erwärmen und der Wirkungsgrad der Photovoltaikzelle senkt, weil je heisser die Photovoltaikzellen werden, desto schlechter ist Produktion von elektrischem Strom, als Regel gilt pro 3 Grad Celsius Temperaturanstieg sinkt der Wirkungsgrad um rund 1 Prozent.

[0004] Somit macht es Sinn die Solarpanels zu kühlen. Ein solches Solarpanel bietet den Vorteil in Bezug auf den Wirkungsgrad, weil die Ausbeute von Elektrizität steigt. Der Nachteil besteht in der aufwendigeren technischen Ausführung. Will man Solarpanels kühlen, so braucht es Leitungen, Pumpen, Wärmetauscher, Wärmetransportmedien, Befestigungsmaterial und vieles mehr. Dadurch wird der Aufwand meistens so hoch, dass die Wirtschaftlichkeit nicht mehr gegeben ist, das heisst die Kosten für die Verbesserung der Kühlung übersteigt den Ertrag des zusätzlichen Stromgewinns.

[0005] Wenn das Wärmetransportmedium zuerst erwärmt werden muss, geht viel Zeit und abhängig von der Ausgangstemperatur auch viel Energie verloren. Wird das Wärmetransportmedium noch über lange Leitungen transportiert, geht nochmals Energie verloren. wenn die Wärme vom Dach kommt und über lange Leitungen geht, so geht noch mehr Energie verloren. Bei der Erfindung wird diesem Umstand Rechnung getragen und die Wege für das Wärmetransportmedium, in diesem Fall Luft, sind sehr kurz.

[0006] Wenn es sich beim Wärmetransportmedium um Wasser handelt, muss diese Wärme an die Luft auch wieder abgegeben werden und da braucht es einen Wärmetauscher. Wenn es sich aber Wärmetransportmedium um Luft handelt ist der Aufwand kleiner.

[0007] Das Wärmetransportmedium Luft hat aber auch noch einen physikalischen Vorteil, weil die Wärmekapazität von Luft 1'005 KJ/(kg*K) gegenüber 4'182 KJ/(kg*K) von Wasser beträgt. Ein Kilogramm Luft hat ein Volumen von ca. 770 Liter. Also hat Luft das viel grössere Volumen und auch der Wärmekapazitätskoeffizient ist ca. viermal geringer, d.h. Luft erwärmt sich viel schneller und kann dadurch die Wärme viel effizienter in die zu beheizenden Räume führen.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Technik zu schaffen, durch welche sowohl Wärme als auch elektrischen Strom zu erzeugen und dies mit einem vertretbaren Aufwand.

[0009] Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fassaden-Kombi-Solarpanel Es wird direkt an der Fassade befestigt, kann aber auch leicht geneigt bis zu einem Winkel von 20 Grad angebracht werden.

[0010] Eine Konstruktion eines Fassaden-Kombi-Solarpanels bringt gegenüber bestehenden Solarpanel besonders zwei Vorteile:

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Die Senkung der Temperatur am Solarpanel zur Verbesserung des Wirkungsgrades

–

Die Nutzung der thermischen Energie zum Heizen oder Wärmen von Räumlichkeiten.

[0011] Im Winter und in den Übergangszeiten ist es notwendig Räumlichkeiten zu heizen und in dieser Zeit ist der Sonnenstand tief. Dadurch bringt es Vorteile die Solarpanels an der Fassade statt auf dem Dach anzubringen.

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Wie erwähnt ist der Sonnenstand tief, dadurch trifft die Solarstrahlung das Fassaden-Kombi-Solarpanel in einem direkteren Winkel.

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Im Winter, wenn es schneit bleibt der Schnee auf dem Dach liegen, meistens aber nicht an der Fassade

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Bei der Anbringung an der Fassade kann die Wärme, welche am Solarpanel entsteht durch kurze Wege direkt in die Räumlichkeiten geleitet werden. Der konstruktive Aufwand ist klein und auch die Übertragungsverluste sind geringer.

[0012] Das Fassaden-Kombi-Solarpanel kann an Privathäuser, Mehrfamilienhäuser, Bürogebäuden, Gewerbegebäuden, Fabriken und Produktionsstätten angebracht werden, überall wo Wärme gebraucht wird.

[0013] Wenn Räumlichkeiten vermehrt mit Sonnenenergie erwärmt werden, gibt es auch eine Verminderung fossiler Brennstoffe, was wiederum für das Klima gut ist.

[0014] Der Aufbau des Fassaden-Kombi-Solarpanels ist folgender. Die Vorderseite des Fassaden-Kombi-Solarpanels besteht aus einem Solarpanel, welches aus mehreren Solarzellen besteht. Auf der Rückseite des Fassaden-Kombi-Solarpanels wird zwischen dem Solarpanel und der Rückwand des Fassaden-Kombi-Solarpanel ein schmaler über die ganze Breite führender Lüftungsschacht angebracht.

[0015] Zusätzlich wird am oberen Ende des Lüftungsschachts ein Rohr oder ein Verbindungskanal durch die Gebäudehülle ins Innere des Gebäudes angebracht. Ebenso wird ein Rohr oder ein Verbindungskanal auch am unteren Ende des Lüftungsschachtes der aus dem Inneren durch die Gebäudehülle in den Lüftungsschacht des Fassaden-Kombi-Solarpanels führt.

[0016] Durch die Sonneneinstrahlung auf das Fassaden-Kombi-Solarpanels wird nicht nur Elektrizität produziert, sondern es erwärmt sich. Im Innern des Fassaden-Kombi-Solarpanels entsteht Wärme. Warme Luft dehnt sich aus und steigt. Die erwärmte Luft steigt auf und strömt durch das obere Rohr oder Verbindungskanal ins Innere des Gebäudes, gleichzeitig strömt im unteren Rohr oder Verbindungskanal Luft aus dem Inneren des Gebäudes in das Fassaden-Kombi-Solarpanel. An dieser Stelle macht es Sinn einen Filter einzubauen, es hat den Vorteil, dass die Luft gereinigt wird und der Lüftungsschacht und Lüfter nicht verschmutz werden.

[0017] Der Lüftungskanal wird strömungsgünstig ausgelegt, damit die Luft vom Fassaden-Kombi-Solarpanel effizient ins Gebäude strömen kann.

[0018] Um die Effizienz zu steigern, einerseits eine bessere Kühlung des Fassaden-Kombi-Solarpanel Solarpanels, anderseits mehr Wärme ins Gebäude zu leiten wird im Rohr oder Verbindungs-kanal ein Lüfter angebracht welcher mit einem Lüftungsmotor verbunden ist. Der Lüftungs-motor wird mit der erzeugten Elektrizität des Fassaden-Kombi-Solarpanels angetrieben.

[0019] Es ist von Vorteil, wenn der Lüfter im oberen Rohr oder Verbindungskanal angebracht wird. Er kann auch auf beiden Seiten, oben und unten des Fassaden-Kombi-Solarpanels angebracht werden. Es muss nur beachtet werden, dass der Lüfter die Luft in die richtige Seite strömen lässt, nämlich von unten nach oben, weil erwärmte Luft steigt.

[0020] An der Deckfolie auf der Hinterseite des Solarpanels werden Wärmeleitbleche oder Wärmeleitfolien angebracht, welche die Wärme an die Luft als Wärmetransportmedium abgeben.

[0021] Bei dieser erfindungsmässigen Anwendung soll das Fassaden-Kombi-Solarpanel vor allem als Wärmequelle für Räume in denen Menschen wohnen oder arbeiten dienen.

[0022] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiel, welches in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

Fassaden-Kombi-Solarpanel von vorne und von hinten

Fig. 2

Luftströmungen des Fassaden-Kombi-Solarpanels

Fig. 3

Rechts: Seitenansicht des Fassaden-Kombi-Solarpanels mit Sonneneinstrahlung

Links: Seitenquerschnitt des Fassaden-Kombi-Solarpanels mit folgenden Bezeichnungen:

1

Solarpanel

2

Lüftungsschacht

3

Wärmetaucher

4

Untere Lüftungskanal

5

Obere Lüftungskanal

6

Lüfter

7

Kalte Luft

8

Warme Luft

Fig. 4

Fassaden-Kombi-Solarpanel eingebaut in eine Gebäudewand mit zusätzlicher Bezeichnung:

9

Gebäudewand

Fig. 5

Fassaden-Kombi-Solarpanel schräg am Gebäude angebracht

[0023] Fig. 3 zeigt rechts die Sonneneinstrahlung an das Solarpanel (1), dadurch wird Strom erzeugt und das Fassaden-Kombi-Solarpanels erwärmt sich. Gleichzeitig leitet der Wärmetauscher (3) die Wärme des Solarpanels (1) in den Lüftungsschacht (2). Die Luft im Lüftungsschacht (2) wird erwärmt.

[0024] Durch die Stromproduktion des Solarpanels (1) wird unter anderem der Lüfter (6) angetrieben. Dieser Lüfter (6) saugt die warme Luft aus dem Lüftungsschacht (2) durch den oberen Lüftungskanal (5) und lässt diese warme Luft ins Gebäude blasen.

[0025] Nun strömt die frische Luft des Gebäudes durch den unteren Lüftungskanal (4) in den Lüftungsschacht (2) und der Kühl- bzw. Heizkreislauf ist geschlossen.

[0026] Durch die Kühlung des Solarpanels (1) gibt es eine effektivere Stromproduktion für verschieden Zwecke unter anderem auch für den Antrieb des Lüfters (6) und gleichzeitig wird Wärme für das Gebäude produziert.

Claims

1. Fassaden-Kombi-Solarpanel bestehend aus einem Solarpanel (1), einem Wärmetauscher (3) und einem Lüftungsschacht (2), dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Rückwand des Solarpanels (1) ein Lüftungsschacht (2) mit einem Wärmetauscher (3) befindet, wodurch das Solarpanel (1) zur Verbesserung der Stromausbeute stets in einem besseren Temperaturbereich betreibbar ist, zudem wird die Wärme zur Heizung von Gebäuden vom Wärmetauscher (3) im Lüftungsschacht (2) über einen Lüftungskanal (5) ins Gebäude geleitet.

2. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) an der rückseitigen Deckfolie des Solarpanels (1) aus gut wärmeleitendem Material besteht.

3. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Lüftungsschachts (2) ein Lüftungskanal (5) durch die Gebäudehülle (9) ins Innere des Gebäudes angebracht wird und ebenso wird ein Lüftungskanal (4) auch am unteren Ende des Lüftungsschachts (2) angebracht, welcher das Inneren des Gebäudes mit dem Lüftungsschacht (2) des Fassaden-Kombi-Solarpanels verbindet.

4. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühl- bzw. Heizkreislauf vom Wärmetauscher (3), dem Lüftungsschacht (2) und den Lüftungskanäle (4 und 5) gebildet wird.

5. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühl- bzw. Heizkreislauf mindestens einen Lüftungsmotor und einen von dem Lüftungsmotor angetriebenen Lüfter (6) aufweist, zur Erzeugung einer Luftströmung im Lüftungsschacht (2) entlang dem Wärmetauscher (3).

6. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassaden-Kombi-Solarpanel direkt an der Fassade befestigt wird oder auch leicht geneigt bis zu einem Winkel von 20 Grad angebracht werden kann.

7. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassaden-Kombi-Solarpanel auch an Privathäuser, Mehrfamilienhäuser, Bürogebäuden, Gewerbegebäuden, Fabriken und Produktionsstätten angebracht werden kann, überall dort wo Wärme gebraucht wird.

8. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Fassaden-Kombi-Solarpanel erzeugte Elektrizität zur Versorgung der Lüftungsvorrichtung und/oder zur Stromversorgung des Gebäudes verwendet werden kann.

9. Fassaden-Kombi-Solarpanel nach Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fassaden-Kombi-Solarpanels neben oder/und übereinander angeordnet werden können.