EP0749557A1 - Bauteil zum aufbau einer dachhaut - Google Patents

Bauteil zum aufbau einer dachhaut

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EP0749557A1
EP0749557A1 EP96900236A EP96900236A EP0749557A1 EP 0749557 A1 EP0749557 A1 EP 0749557A1 EP 96900236 A EP96900236 A EP 96900236A EP 96900236 A EP96900236 A EP 96900236A EP 0749557 A1 EP0749557 A1 EP 0749557A1
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component
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EP96900236A
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Hans Erich Rupp
Andreas Bruno Rupp
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Star Unity Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S20/69—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of shingles or tiles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Definitions

  • the present invention relates to a component according to the preamble of claim 1.
  • Components with a plastic or glass plate with or without an aluminum frame of approximately 45 x 100 cm and approximately 80 x 160 cm as a load-bearing element and with a photovoltaic module are known as part of a roof skin. They are installed on tile roofs in corresponding gaps in the tile roof skin, and they can overlap like bricks with their upper and lower edge areas. Such solar collectors have the appearance of oversized skylights and adversely affect the beauty of the architecture of a house to such an extent that they are not installed or that installation is prohibited due to local building regulations.
  • the object of the present invention is to eliminate these disadvantages in a component of the type mentioned.
  • FIG. 1 is a plan view of an individual component
  • Fig. 2 is a longitudinal section along the line II-II in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a cross section through FIG. 1 corresponding to the
  • FIGS. 4 and 5 a plan view of a section of a component equipped with components according to the invention at least in sections
  • the roof skin shown in sections in FIGS. 4 and 5 consists at least in sections of goat-shaped components 1, which are laid like bricks on the counter battens of the roof chair and can be installed with conventional bricks with the same appearance.
  • the component 1 consists essentially of a supporting element 2 and a photovoltaic module 3.
  • the supporting element 2 has the dimensions (length x width) and the shape of a conventional roof tile, such as slate tiles , Flat sliding bricks, heart bricks, Mulden ⁇ bricks, pan bricks, Coppino bricks, beaver tail bricks or the like.
  • the element 2 is preferably shell-shaped like a commercially available acrylic glass brick, so that its external shape or appearance is identical to a clay brick.
  • the load-bearing element 1 forms a cavity on the back which is open towards the underside and which serves for the recessed mounting of the module 3.
  • the load-bearing element 1 forms a cavity on the back which is open towards the underside and which serves for the recessed mounting of the module 3.
  • claw-like projections 4 At the bottom of the element 2 there are claw-like projections 4, between which the module 3 is inserted and which it in
  • the module 3 could also be poured into the brick wall, pressed in or vapor-deposited on its underside.
  • the edge sections of the supporting element 2 projecting laterally beyond the module 3 are provided on their top or bottom with a color coating corresponding to the roof color, that is to say the color of the adjacent clay tiles, or colored with such a color. However, these edge sections can also be translucent if heat-absorbing collectors are attached under the brick or the counter battens supporting it.
  • the circuit of a heat transfer medium can be designed to be reversible from or to the collectors in order to heat the components when covered by snow or ice in winter.
  • the photovoltaic module 3 has at least one photovoltaic cell.
  • the cells can be amorphous or crystalline (polycrystalline or monocrystalline) or they belong to another technology (gruel egg cells, Texas instrument cells or the like). Modules with armophen cells as well as with crystalline ones
  • each module 3 includes one or more diodes (not shown) are installed in each module 3, so that the direct current generated by the incidence of light can either flow only from the cell, but not into the cell, or around the cell (s). This prevents if a drop shadow moves over a roof skin during the course of a sunny day and only a part of the elements 2 generates electricity, so that part of the electricity generated by the sun-kissed elements flows into the shaded elements and heats them.
  • the cells of each module 3 (including the diode or diodes) are surrounded by a shell, the top of which is transparent and which protects the cell against damage from the ambient atmosphere, such as corrosion and the like.
  • each module 3 is each provided with two connections, which are combined in a cable 5 and are led to a four-pole plug socket 6 which is designed to be protected against polarity reversal.
  • the modules 3 of a row of bricks are electrically connected by an arcade-shaped connecting cable 7. This consists of cable sections 7 1 , each of which connects two adjacent modules 3. Between each of these cable sections 7 1 is connected a plug 8, which corresponds to the plug sockets 6 and is protected against polarity reversal.
  • the modules 3 of a row of bricks can be connected in parallel if a certain current output is desired. If a high voltage is required, they are connected in series. Each of these types of circuit corresponds to a connecting cable 7 with corresponding connections to the poles of the plug 8.
  • connection line 10 leading to the respective consumer is connected to the interconnection point 9.
  • the type of connection depends on whether the solar power obtained should be stored in a battery, used to feed a consumer such as a heat pump or to be fed back into the public grid.
  • each module 3 can also be provided directly with corresponding sockets, not shown, which are embedded in the module in a fixed and corrosion-resistant manner.
  • the connecting cable 7 with the cable sections 7 'and the plugs 8 is then connected directly to the individual modules of each row of bricks.
  • corresponding busbars can be arranged instead of the connecting cable 7.

Landscapes

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Abstract

Der Bauteil weist ein tragendes Element und einen photovoltaischen Modul auf, welcher eine oder mehrere Solarzellen sowie Anschlusselemente (5) zur elektrischen Verschaltung mit Bauteilen gleicher Art aufweist. Das tragende Element (2) des Bauteils (1) ist in Form und Grösse wie ein Dachziegel bekannter Art aufgebaut.

Description

Bauteil zum Aufbau einer Dachhaut
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bauteile mit einer Kunststoff- oder Glasplatte mit oder ohne einem Aluminiumrahmen von zirka 45 x 100 cm und zirka 80 x 160 cm als tragendes Element und mit einem photovoltaischen Modul sind als Teil einer Dachhaut bekannt. Sie werden auf Ziegeldächern in entsprechende Lücken der Ziegeldachhaut eingebaut, wobei sie sich mit ihren oberen und unteren Rand¬ bereichen ziegelartig überlappen können. Solche Sonnen¬ kollektoren haben das Erscheinungsbild überdimensionierter Dachfenster und beeinträchtigen die Schönheit der Architek- tur eines Hauses meist so stark, dass auf deren Einbau ver¬ zichtet wird, oder dass der Einbau aufgrund der örtlichen Bauvorschriften untersagt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, an einem Bauteil der genannten Art diese Nachteile zu beseitigen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kenn¬ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen einzelnen Bauteil, Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Fig. 1 entsprechend der
Linie III-III, Fig. 4 und 5 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer mit mindestens abschnittweise mit erfindungsgemässen Bauteilen bestückten
Ziegeldachhaut. Die in den Fig. 4 und 5 ausschnittsweise gezeigte Dachhaut besteht zu mindestens abschnittsweise aus ziegeiförmigen Bauteilen 1, die wie Ziegel auf der Konterlattung des Dach¬ stuhls verlegt und mit herkömmlichen Ziegeln mit gleichem Erscheinungsbild verbaubar sind. ie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht das Bauteil 1 im wesentlichen aus einem tragenden Element 2 und einem photovoltaischen Modul 3. Das tragende Element 2 hat die Abmessungen (Länge x Breite) und die Form eines konventionellen Dachziegels, wie zum Beispiel Schieferziegel, Flach-Schiebeziegel, Herzziegel, Mulden¬ ziegel, Pfannenziegel, Coppinoziegel , Biberschwanzziegel oder dgl. Das Element 2 ist vorzugsweise wie ein handels¬ üblicher Acrylglasziegel schalenartig geformt, so dass seine Aussenform bzw. sein Erscheinungsbild einem Tonziegel gleich ist. Wegen der gegenüber einem herkömmlichen Ziegel etwas geringeren Wandstärke bildet das tragende Element 1 rück¬ seitig einen zur Unterseite offenen Hohlraum, der der ver¬ senkten Aufnahme des Moduls 3 dient. An der Unterseite des Elementes 2 sind klauenartige Vorsprünge 4 vorhanden, zwischen die der Modul 3 eingeschoben ist und die ihn in
Anlage mit dem Element 2 halten. Der Modul 3 könnte auch in die Ziegelwand eingegossen, eingepresst oder auf dessen Unterseite aufgedampft sein. Die den Modul 3 seitlich über¬ ragenden Randabschnitte des tragenden Elementes 2 sind auf ihrer Ober- oder Unterseite mit einem der Dachfarbe, das heisst der Farbe der benachbarten Tonziegel, entsprechenden Farbüberzug versehen oder mit einer solcher Farbe einge¬ färbt. Diese Randabschnitte können aber auch lichtdurch¬ lässig sein, wenn unter dem Ziegel bzw. der ihn tragenden Konterlattung Wärme absorbierende Kollektoren angebracht werden. Der Kreislauf eines Wärmeträgermediums kann hierbei von bzw. zu den Kollektoren umkehrbar ausgebildet sein, um die Bauteile bei winterlicher Bedeckung durch Schnee oder Eis zu beheizen. Der photovoltaische Modul 3 hat mindestens eine photovol- taische Zelle. Die Zellen können amorph oder kristallin (poly- oder monokristallin) sein oder einer anderen Techno¬ logie angehören (Grützeizellen, Texas Instrumentszellen oder dgl.). Module mit armophen Zellen sowie mit kristallinen
Zellen sind handelsüblich und werden am Markt beispielsweise durch die Firmen NAPS, Siemens, BP, KYOCERA und Solarex angeboten. In jedem Modul 3 sind eine oder mehrere Dioden (nicht dargestellt) eingebaut, damit der durch einen Licht- einfall erzeugte Gleichstrom entweder nur aus der Zelle, nicht aber in die Zelle, oder aber um die Zelle(n) fliessen kann. Dies verhindert dann, wenn im Laufe eines Sonnentages ein Schlagschatten über eine Dachhaut wandert und nur ein Teil der Elemente 2 Strom erzeugt, dass ein Teil des von den besonnten Elementen erzeugten Stromes in die beschatteten Elemente fliesst und diese beheizt. Die Zellen jedes Moduls 3 (einschliesslich der Diode bzw. Dioden) sind von einer Hülle umgeben, deren Oberseite transparent ist und welche die Zelle gegen Schäden durch die Umgebungsatmosphäre, wie Korrosion und dgl. schützt.
Die Pole jedes Moduls 3 sind je mit zwei Anschlüssen ver¬ sehen, die in einem Kabel 5 zusammengefasst und zu einer somit vierpoligen, verpolungssicher ausgebildeten Stecker- buchse 6 geführt sind. Die elektrische Verbindung der Module 3 einer Ziegelreihe erfolgt durch ein arkadenförmig verleg¬ tes Verbindungskabel 7. Dieses besteht aus Kabelabschnitten 71, die jeweils zwei benachbarte Module 3 verbinden. Zwischen jeweils zwei dieser Kabelabschnitte 71 ist ein den Steckerbuchsen 6 entsprechender, verpolungssicher ausgebil¬ deter Stecker 8 geschaltet. Die Module 3 einer Ziegelreihe können parallel geschaltet sein, wenn eine bestimmte Strom¬ abgabe erwünscht ist. Ist eine hohe Spannung erwünscht, werden sie in Serie geschaltet. Jeder dieser Schaltungsarten entspricht ein Verbindungskabel 7 mit entsprechenden Anschlüssen an die Pole des Steckers 8. Am Ende jeder Ziegelreihe ist das Verbindungskabel 7 zu einer Verschal- tungsstelle 9 geführt, wo die miteinander verbundenen Module 3 der einzelnen Ziegelreihen wahlweise seriell oder parallel verschaltet werden können. Mit der Verschaltungsstelle 9 ist eine zum jeweiligen Verbraucher führende Anschlussleitung 10 verbunden. Die Art der Verschaltung hängt davon ab, ob der gewonnene Solarstrom in einer Batterie gespeichert, zur Speisung eines Verbrauchers wie z.B. einer Wärmepumpe oder zur Rückspeisung ins öffentliche Netz verwendet werden soll.
Anstelle der dargestellten äusseren Verbindung jedes Moduls 3 über das mit der Steckerbuchse 6 versehene Kabel 5 kann jedes Modul 3 auch direkt mit entsprechenden, nicht darge¬ stellten Buchsen versehen sein, die in das Modul fest und korrosionssicher eingelassen sind. Das Verbindungskabel 7 mit den Kabelabschnitten 7 ' und den Steckern 8 wird dann direkt mit den einzelnen Modulen jeder Ziegelreihe ver¬ bunden. Ferner können anstelle der Verbindungskabel 7 ent¬ sprechende Sammelschienen angeordnet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil zum Aufbau einer Dachhaut mit einem tragenden Element und einem photovoltaischem Modul, welcher Modul (3) eine oder mehrere Solarzellen sowie Anschluss¬ elemente (5) zur elektrischen Verschaltung mit Bauteilen gleicher Art aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Element (12) des Bauteils (1) in Form und Grosse wie ein Dachziegel bekannter Art aufgebaut ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen Breite x Länge des tragenden Elementes in grober Näherung 25 x 45 cm betragen.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Bauteil auf einem konventionellen Dach¬ unterbau mit Ziegeln bekannter Art zu einer Dachhaut verbau¬ bar ist.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Element (2) aus lichtdurchlässigem, vorzugsweise Glas oder glasartigem Material besteht und dass der photovoltaische Modul (3) im Element (2) oder auf dessen der Witterung abgewandten Seite angeordnet ist.
5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul (3) eine die Solar¬ zellen gegen schädliche klimatische Einflüsse (wie Oxyda- tion, Nässe und dgl.) schützende Hülle aufweist.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul (3) in einer rück¬ seitigen Vertiefung form-, kraft- und/oder materialschlüssig (wie z.B. aufgedampft, eingeschweisst, eingegossen oder dgl.) gehalten ist.
7. Bauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen Länge x Breite und vorzugsweise x Höhe des Moduls (3) kleiner als jene des Elementes (2) sind.
8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich über den Modul (3) vorstehenden Randabschnitte des Elementes (2) gleich gefärbt sind wie ein damit verbaubarer konventioneller Ziegel.
9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Modul (3) mindestens eine Diode integriert ist, derart, dass der photovoltaische Strom nur aus dem Modul (3), oder aber um den Modul (3), nicht aber in diesen fliessen kann.
10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul (3) amorphe oder kristalline photovoltaische Zellen oder photovolatische Zellen anderer Technologie aufweist.
11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole des Moduls je min¬ destens einen Anschluss aufweisen.
12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Pole des Moduls mindestens zwei Anschlüsse aufweisen, die vorzugsweise in einer mehrpoligen, verpo¬ lungssicher ausgebildeten Buchse (6) vereint sind.
13. Bauteil nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein zugeordnetes Verbindungskabel (7) mit verpolungssicherem Stecker (8) zwecks paralleler oder serieller Verschaltung mit den Modulen (3) weiterer Bauteile.
14. Ziegeldach, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Ziegel Bauteile gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 sind.
15. Ziegeldach nach Anspruch 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass unter den Bauteilen bzw. unter einer die Bauteile tragenden Konterlattung wärmeabsorbierende Kollek¬ toren angeordnet sind.
16. Ziegeldach nach Anspruch 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Kreislauf eines Wärmeträgermediums zwischen den Kollektoren und einem Mediumreservoir von bzw. zu den Kollektoren zwecks Beheizung der Bauteile umkehrbar ausgebildet ist.
EP96900236A 1995-01-30 1996-01-17 Bauteil zum aufbau einer dachhaut Withdrawn EP0749557A1 (de)

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