PL69450Y1 - Element pokrycia dachu wyposazony wumieszczony nanim element fotowoltaiczny - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest element pokrycia dachu wyposażony w umieszczony na nim element fotowoltaiczny. Z udzielonego patentu europejskiego nr EP2401448B1 znana jest dachówka ceramiczna z zamocowanym do niej na elementach dystansowych ogniwem fotowoltaicznym. Każde ogniwo ma indywidualne styki elektryczne. Układanie takich dachówek jest więc dość uciążliwe i wymaga wykonywania wielokrotnych podłączeń, co często dzieje się w pośpiechu. Statystycznie część z takich połączeń okazuje się niedoskonała lub też psuje się z czasem wskutek utleniania, co skutkuje stratami energii i spadkiem sprawności w sposób trudny do wykrycia. Z publikacji europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP2815433A1 znany jest moduł pokrycia dachowego zawierający ramę, w której układa się macierz ogniw fotowoltaicznych. Dzięki temu część połączeń można wykonać fabrycznie i uniknąć redukcji sprawności wynikającej z ich niedoskonałości. Wadą tego rozwiązania jest jednak kłopotliwy sposób wykonywania oraz to, że taki moduł niekoniecznie dobrze pasuje do standardowego pokrycia dachu. Jego montaż wymaga docinania i obróbek blacharskich.

Celem wzoru użytkowego jest zapewnienie elementu pokrycia dachu wyposażonego w umieszczony na nim element fotowoltaiczny, który będzie łatwy w montażu, prosty w wykonaniu oraz zapewni wysoką sprawność pozyskiwania energii, również na połaciach dachu zorientowanych w kierunku odbiegającym od południa.

Element pokrycia dachu według wzoru jest wyposażony w umieszczony na nim element fotowoltaiczny. Element ten charakteryzuje się tym, że zawiera dwanaście dachówek wytłoczonych w jednym arkuszu blachy, ułożonych w równoległych płaszczyznach i rozmieszczonych w dwa rzędy po sześć. Po skonfigurowaniu linii produkcyjnej produkcja takich elementów jest prosta. Ponadto takie rozwiązanie sprawia, że elementy fotowoltaiczne umieszczone na poszczególnych dachówkach są łączone fabrycznymi połączeniami elektrycznymi, dzięki czemu unika się strat energii na niedoskonałych połączeniach elektrycznych wykonywanych na bieżąco w trakcie montażu dachu. Całkowita wysokość elementu pokrycia dachu mieści się w zakresie od 800 mm do 1000 mm, zaś całkowita szerokość elementu pokrycia dachu mieści się w zakresie od 1500 mm do 2000 min. Eksperymenty pokazały, że przy takich wymiarach statystycznie osiąga się najwyższą sprawność. Chociaż przy założeniu stałego nasłonecznienia można stwierdzić, że im element jest większy tym więcej połączeń można wykonać fabrycznie i tym wyższa jest sprawność, w praktyce zdarza się, że wskutek zacienienia lub zaśmiecenia dachu niektóre elementy fotowoltaiczne nie dają pełnego napięcia. W takiej sytuacji sprawność całego elementu pokrycia dachu spada. Optymalne wymiary wskazane powyżej dobrano eksperymentalnie. Każda z dachówek ma przekrój poprzeczny zawierający pierwszy łukowy fragment brzegowy i drugi łukowy fragment brzegowy, pomiędzy którymi znajduje się otoczone płaskim i usytuowanym w całości w jednej płaszczyźnie rantem zagłębienia. Nad zagłębieniem jest umieszczony element fotowoltaiczny, natomiast w dachówce powyżej zagłębienia znajduje się rowek przystosowany do umieszczenia przewodów przeprowadzonych wzdłuż panelu i wprowadzonych do rowka. Element fotowoltaiczny zawiera pierwszą płytkę ze szkła solarnego, umieszczone na niej ogniwo fotowoltaiczne oraz drugą płytkę ze szkła solarnego przykrywającą ogniwo fotowoltaiczne, połączone przez laminowanie i mające wymiary dobrane tak, że szerokość pierwszej płytki ze szkła solarnego jest mniejsza od szerokości zagłębienia i większa od szerokości ogniwa fotowoltaicznego, natomiast szerokość drugiej płytki ze szkła solarnego jest większa od szerokości zagłębienia tak, że druga płytka ze szkła solarnego częściowo zachodzi na płaski rant, z którym jest połączona warstwą kleju. Długość drugiej płytki ze szkła solarnego jest mniejsza od długości zagłębienia, tak że pomiędzy górną i dolną krawędzią drugiej płytki ze szkła solarnego oraz odpowiednio górną i dolną krawędzią zagłębienia pozostają pierwsza szpara i druga szpara o szerokości większej lub równej 5 mm. Dzięki takiej konfiguracji pod ogniwem fotowoltaicznym tworzy się kanał powietrzny, przez który powietrze może swobodnie przepływać chłodząc ogniwo fotowoltaiczne i zwiększając tym samym jego sprawność. Element pokrycia dachu jest ponadto wyposażony u góry w zaczep, a u dołu we wpust umożliwiające modułowe łączenie z innymi elementami pokrycia dachu.

Korzystnie płaszczyzna rantu każdej z dachówek jest nachylona względem płaszczyzny, w której ułożone są dachówki pod kątem mieszczącym się w zakresie od 10° do 15°. W zależności od tego, w którą stronę płaszczyzna ta jest nachylona uzyskuje się dachówkę lewoskrętną lub prawoskrętną. Zastosowanie dachówki lewoskrętnej na połaci dachu, która jest zorientowana w kierunku odchylonym od południa ku wschodowi zapewnia, że elementy fotowoltaiczne są skierowane bardziej ku południowi, a w rezultacie lepiej zbierają energię słońca. Zastosowanie dachówki prawoskrętnej na połaci dachu, która jest zorientowana w kierunku odchylonym od południa ku zachodowi zapewnia, że elementy fotowoltaiczne są skierowane bardziej ku południowi, i również w rezultacie lepiej zbierają energię słońca. Wprowadzenie dachówek według wzoru w trzech odmianach: prostej, lewoskrętnej i prawoskrętnej zapewnia montażystom dobór takich, które zapewnią najbardziej efektywne wykorzystanie dachu. Zakres kątów nachylenia został dobrany eksperymentalnie. Zastosowanie zbyt dużego kąta nachylenia skutkuje wzajemnym zacienianiem się dachówek.

Klej korzystnie zawiera domieszkę opiłek nano miedzi. Dzięki temu ma lepszą przewodność cieplną a jednocześnie wykazuje w tym zakresie anizotropię, dobrze odprowadza ciepło od elementu fotowoltaicznego do metalu dachówki a gorzej od metalu dachówki do elementu fotowoltaicznego.

Korzystnie element pokrycia dachu według wzoru jest wyposażony w zamocowaną od spodu skrzynkę przyłączeniową, do której są wprowadzone przewody, co ułatwia montaż. Dodatkowo w skrzynce można zamieścić układ diod bocznikowych, umożliwiający odcinanie zacienionych łańcuchów ogniw podłączonych szeregowo, dzięki czemu optymalizuje się sprawność całej powierzchni elementu na przypadek spadku mocy pojedynczych ogniw.

Przedmiot wzoru został ukazany na rysunku, na którym Fig. 1a przedstawia element pokrycia dachu według wzoru w widoku z góry, Fig. 1b przedstawia element pokrycia dachu według wzoru w przekroju poprzecznym w płaszczyźnie a-a, Fig. 1c przedstawia element pokrycia dachu według wzoru w przekroju w płaszczyźnie b-b, Fig. 2a przedstawia w powiększeniu element fotowoltaiczny na dachówce w widoku z góry, Fig. 1b w powiększeniu element fotowoltaiczny na dachówce w przekroju poprzecznym w płaszczyźnie a-a, Fig. 1c przedstawia w powiększeniu element fotowoltaiczny na dachówce w przekroju w płaszczyźnie b-b, natomiast Fig. 3 przedstawia element pokrycia dachu według wzoru w widoku od dołu. W pierwszej, prostej odmianie wzoru element pokrycia dachu według wzoru stanowi arkusz blachy, na którym jest wytłoczone dwanaście blaszanych dachówek 1, jak ukazano na Fig. 1a. Każda z dachówek 1 ma szerokość 276 mm i wysokość 344 mm. Są ułożone w dwóch rzędach po sześć dachówek, tak, że dachówki w rzędzie sąsiadują ze sobą dłuższymi bokami. Szerokość całego elementu pokrycia dachowego wynosi 1736 mm, natomiast wysokość 900 mm. Szerokość jest większa niż wynikałoby z mnożenia 276 mm przez 6 dachówek z uwagi na to, że skrajne dachówki są nieco szersze. Element pokrycia dachu jest wyposażony u góry w zaczep 15, a u dołu we wpust 16. Dzięki temu można modułowo łączyć wiele elementów pokrycia dachu.

Pojedyncza dachówka 1 jest zakończona z lewej strony pierwszym łukowym fragmentem brzegowym 11 i drugim łukowym fragmentem brzegowym 12 z prawej strony, jak ukazano w przekroju na Fig. 1b. Pomiędzy pierwszym łukowym fragmentem brzegowym 11 i drugim łukowym fragmentem brzegowym 12 znajduje się zagłębienie 3 otoczone płaskim rantem 13. Plaski rant 13 mieści się w całości w jednej płaszczyźnie, dzięki czemu można do niego zamocować płaski element fotowoltaiczny 2. Jak pokazano na Fig. 1a pierwsze łukowe fragmenty brzegowe dachówek skrajnych z lewej strony są dłuższe i kontynuowane tak, że mogą na zakładkę pasować do typowej blachodachówki. Analogicznie drugie łukowe fragmenty brzegowe dachówek po prawej stronie są przedłużone tak, że pasują „na zakładkę” do typowej blachodachówki.

Element fotowoltaiczny 2 zawiera pierwszą płytkę 21 ze szkła solarnego, oraz szerszą od niej drugą płytkę 23 ze szkła solarnego. Pomiędzy pierwszą płytką 21 a drugą płytką 23 znajduje się ogniwo fotowoltaiczne 22. Pierwsza płytka 21, druga płytka 23 i ogniwo fotowoltaiczne są połączone przez laminowanie.

Jak pokazano na Fig. 2a i 2b, druga płytka 23 jest umieszczona względem pierwszej tak, że z lewej i z prawej strony wystaje ponad nią marginesem o szerokości 10 mm. Margines ten jest połączony z rantem 13 dachówki klejem 14 zawierającym opiłki nano miedzi. Dzięki temu klej ten lepiej przewodzi ciepło lecz ma właściwości anizotropowe, dobrze odprowadza ciepło z ogniwa do metalowej dachówki a gorzej od metalowej dachówki do ogniwa.

Wysokość drugiej płytki 23 jest mniejsza od wysokości zagłębienia 3. W konsekwencji, jak pokazano na Fig. 2b, pomiędzy górną krawędzią drugiej płytki 23 i górną krawędzią zagłębienia 3 powstaje pierwsza szpara 31, zaś pomiędzy dolną krawędzią drugiej płytki 23 a dolną krawędzią zagłębienia 3 powstaje druga szpara 32. Szpary 31 i 32 mają szerokość 10 mm. Dzięki temu powstaje kanał powietrzny i przez szparę 31, zagłębienie 3 i szparę 32 przepływa strumień powietrza chłodzący od dołu ogniwo fotowoltaiczne 22, jak pokazano na Fig. 2c.

Szpary 31 i 32 można nieco zmniejszyć, nie powinny być one jednak węższe niż 5 mm. Ogniwa fotowoltaiczne mają kształt dwóch kwadratów o ściętych rogach połączonych ze sobą jednym bokiem. Wzdłuż ogniw, przez środek biegną elektrody 5a, 5b co uwidoczniono na Fig. 2a. Do tych elektrod są podłączone przewody, które są wprowadzane do rowka 4 znajdującego się powyżej zagłębienia 3. Dzięki temu przewody ze wszystkich dachówek w panelu można łatwo zebrać w jednym punkcie. W punkcie tym, od spodu elementu pokrycia dachu jest zamocowana skrzynka przyłączeniowa 6, co uwidoczniono na Fig. 3. W lewoskrętnej postaci wzoru wysokość prawego, drugiego elementu łukowego elementu brzegowego 12 jest większa niż wysokość lewego, pierwszego elementu podporowego 11. Wskutek tego płaski rant 13 każdej dachówki 1 nachyla się a wraz z nim nachyla się element fotowoltaiczny 2. Kąt nachylenia wynosi 13°. W rezultacie element fotowoltaiczny jest nachylony względem płaszczyzny połaci dachu i można go umieścić tak by był bardziej zwrócony ku słońcu niż ta połać, jeżeli jest ona odchylona od południa ku zachodowi. Kąt nachylenia został dobrany eksperymentalnie. Zastosowanie zbyt dużego kąta nachylenia skutkuje wzajemnym zacienianiem się dachówek, a zbyt małego nie daje oczekiwanego wzrostu sprawności przy montażu na połaciach odchylonych od kierunku południowego. W prawoskrętnej postaci wzoru to wysokość lewego, pierwszego elementu łukowego jest większa. Zastosowanie dachówki lewoskrętnej na połaci dachu, która jest zorientowana w kierunku odchylonym od południa ku wschodowi zapewnia, że elementy fotowoltaiczne są skierowane bardziej ku południowi, a w rezultacie lepiej zbierają energię słońca. Zastosowanie dachówki prawoskrętnej na połaci dachu, która jest zorientowana w kierunku odchylonym od południa ku zachodowi zapewnia, że elementy fotowoltaiczne są skierowane bardziej ku południowi, i również w rezultacie lepiej zbierają energię słońca. Wprowadzenie dachówek według wzoru w trzech odmianach: prostej, lewoskrętnej i prawoskrętnej zapewnia montażystom dobór takich, które zapewnią najbardziej efektywne wykorzystanie dachu. Element pokrycia dachu według wzoru stanowi cały moduł. Dzięki jego zastosowaniu upraszcza się montaż ogniw fotowoltaicznych na dachu i unika się wielokrotnego łączenia pojedynczych ogniw na dachówkach. Jednocześnie moduł ten mało odróżnia się od typowego pokrycia dachu i pasuje wymiarem do typowych blachodachówek, dzięki czemu jego montaż nie wymaga docinania i dodatkowych obróbek blacharskich.

Claims (4)

Zastrzeżenia ochronne

1. Element pokrycia dachu wyposażony w umieszczony na nim element fotowoltaiczny (2), znamienny tym, że zawiera dwanaście dachówek (1) wytłoczonych w jednym arkuszu blachy, ułożonych w równoległych płaszczyznach i rozmieszczonych w dwa rzędy po sześć dachówek (1), tak że całkowita wysokość elementu pokrycia dachu mieści się w zakresie od 800 mm do 1000 mm, zaś całkowita szerokość elementu pokrycia dachu mieści się w zakresie od 1500 mm do 2000 mm, przy czym każda z dachówek (1) ma przekrój poprzeczny zawierający pierwszy łukowy fragment brzegowy (11) i drugi łukowy fragment brzegowy (12), pomiędzy którymi znajduje się otoczone płaskim i usytuowanym w całości w jednej płaszczyźnie rantem (13) zagłębienie (3), nad którym jest umieszony element fotowoltaiczny (2), a w dachówce (1) powyżej zagłębienia (3) znajduje się rowek (4) przystosowany do umieszczenia przewodów (5) przeprowadzonych wzdłuż panelu i wprowadzonych do rowka (4), przy czym element fotowoltaiczny (2) zawiera pierwszą płytkę (21) ze szkła solarnego, umieszczone na niej ogniwo fotowoltaiczne (22) oraz drugą płytkę (23) ze szkła solarnego przykrywającą ogniwo fotowoltaiczne (22), połączone przez laminowanie i mające wymiary dobrane tak, że szerokość pierwszej płytki (21) ze szkła solarnego jest mniejsza od szerokości zagłębienia (3) i większa od szerokości ogniwa fotowoltaicznego (22), natomiast szerokość drugiej płytki (23) ze szkła solarnego jest większa od szerokości zagłębienia (3) tak, że druga płytka (23) ze szkła solarnego częściowo zachodzi na płaski rant (13), z którym jest połączona warstwą kleju (14), natomiast wysokość drugiej płytki (23) ze szkła solarnego jest mniejsza od wysokości zagłębienia (3), tak że pomiędzy górną i dolną krawędzią drugiej płytki (23) ze szkła solarnego oraz odpowiednio górną i dolną krawędzią zagłębienia (3) pozostają pierwsza szpara (31) i druga szpara (32) o szerokości większej lub równej 5 mm, przy czym element pokrycia dachu jest wyposażony u góry w zaczep (15) a u dołu we wpust (16).

2. Element pokrycia dachu według zastrz. 1, znamienny tym, że płaszczyzna rantu (13) każdej z dachówek (1) jest nachylona względem płaszczyzny, w której ułożone są dachówki (1) pod kątem mieszczącym się w zakresie od 10° do 15°.

3. Element pokrycia dachu według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że klej (14), zawiera domieszkę opiłek nano miedzi.

4. Element pokrycia dachu według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że jest wyposażony w zamocowaną od spodu skrzynkę przyłączeniową (6), do której są wprowadzone przewody (5).