WO2001069689A1 - Energieelement mit fotovoltaïscher schicht - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an energy element with a photovoltaic layer.
  • a flexible photovoltaic film which can be laminated onto sheet iron. This film, which heats up together with the sheet metal, has a lower efficiency than crystalline photocells. However, the efficiency drops much less at high temperatures than at these.
  • the reduction of the efficiency of a known photo volta 'ischer layers should be minimized due to the heat development in sunlight.
  • An energy element with a photovoltaic layer that can be irradiated by the sun is characterized according to the invention by a heat exchanger for cooling the photovoltaic layer.
  • a heat exchanger for cooling the photovoltaic layer.
  • the heat exchanger is preferably a flow through the entire surface
  • the heat exchange medium flowing therein is preferably water, optionally water with suitable additives.
  • other media are also such as air or oil possible.
  • a particularly advantageous energy element consists of a photovoltaic element cooled by means of a heat exchanger element.
  • the heat exchanger element and the photovoltaic element together form a unit in that the photovoltaic element is conductively applied to the heat exchanger element. It is also possible to combine two independent elements with one another in such a way that the photovoltaic element can be cooled with the heat exchanger element.
  • the photovoltaic layer is advantageously thermally connected to the heat exchanger. This can e.g. done with an adhesive with which the layer or the support of the layer is glued to a flat heat exchanger. This can ensure that the entire surface of the photovoltaic layer is cooled and is hardly warmer than the surface of the heat exchanger.
  • Heat exchangers suitable for this purpose are provided with an interior space for a heat transport medium, which is formed between two parallel walls made of sheet metal that are tightly connected at their edges. Like walls, each have a mutually interacting connection surface at a connection point arranged at a distance from the edge. The walls are connected to one another via this connecting surface. A stiffening edge is formed in each of the plates around the connection points in the surface of the heat exchanger. This prevents peeling deformation of the sheet in the area of the connection points, so that soldered or glued connection points can withstand an increased internal pressure.
  • a heat transport medium which is formed between two parallel walls made of sheet metal that are tightly connected at their edges. Like walls, each have a mutually interacting connection surface at a connection point arranged at a distance from the edge. The walls are connected to one another via this connecting surface.
  • a stiffening edge is formed in each of the plates around the connection points in the surface of the heat exchanger. This prevents peeling deformation of the sheet in the area of the connection points, so that sold
  • the two walls can also be interlocked at the connection points within the surface between the edges of the hollow body by deforming the material. Explicitly here is the unpublished PCT
  • Registration PCT / CH 00/00434 referenced.
  • Press-fit connection means that the material of the two sheet metal walls has been deformed with one another or into one another in such a way that there is a kind of non-detachable push-button connection between the sheet metal walls.
  • the material of the one sheet metal wall grips behind the material of the other sheet metal wall.
  • connection points are arranged at intervals of at most 4 cm, preferably about 2.5 cm from one another, two 0.55 mm thick copper sheet walls can be connected so stably that an overpressure of up to 5 bar can be built up without them the connections are torn apart or the sheets deform in an uncontrolled manner.
  • Such heat exchanger surfaces can therefore be practically flat. This makes them particularly suitable for holding a photovoltaic layer.
  • Such heat exchangers have practically the same temperature over their entire heat exchanger surface, since the walls are in direct contact with the
  • Heat transfer medium are available. Therefore, they are particularly suitable for the area cooling of photo photocells.
  • such an energy element can be arranged in a vacuum tube. This can reduce heat loss.
  • the photo volta 'ic layer is arranged in an embodiment of the invention together with a carrier of fotovolta ⁇ schen layer at a distance to the flat heat exchanger. This allows the use of crystalline cells with high efficiency and a variety of different commercially available photovoltaic elements.
  • a photo volta 'ic film can not be bonded with a thermally conductive adhesive directly to the flat heat exchanger, but also be arranged at a distance to the heat exchanger behind a supporting glass. In the latter case, the film is advantageous with the Glued glass.
  • cover plates As a rule, expensive solar glass covers are to be provided for solar heat collectors. Without cover plates there is no greenhouse effect and the collector temperatures that can be reached are much lower than with a cover plate. It is therefore proposed as a cover plate to mount a photovoltaic plate at a distance from the heat collector. Alternatively, it is proposed to apply a coating of a solar heat collector, a photo volta 'ic film directly on the heat collector.
  • the photo volta 'ic layer has no or only a bad thermal connection to the heat collector, the highest possible heat penetration is to seek the Fotovolta ⁇ kelements.
  • a thermally conductive connection between the photovoltaic element and the heat exchanger element allows the use of photovoltaic elements that collect heat radiation. Cooling the photovoltaic element with the heat exchanger element as directly as possible brings about an increase in the efficiency of the photovoltaic element. Equipping the heat exchanger with a photovoltaic element increases the energy gain of the heat exchanger on the same surface practically by the total electrical energy obtained.
  • the energy element with the elastic profile fits on two opposite sides between the walls of the formation in such a way that the energy element is held there.
  • the energy element necessarily has at least one connection for a line for the energy transfer from Energy element away on.
  • this connection consists of an electrical line.
  • solar heat collectors or air-water heat exchangers require a connection with supply and discharge for the heat exchange medium.
  • the elastic profile is advantageously matched to the cross section of the formation in which the energy element is to be fastened in such a way that the elastic profile can be arranged between two constrictions provided in the formation.
  • the constrictions are formed on the walls by protrusions directed towards one another, the shape generally being internal and one of the constrictions being provided by a channel bottom. Again, it is useful that a tension in the elastic profile is achieved between the constriction and the channel bottom, or between the two constrictions, thanks to which the profile clamps in the formation.
  • the coordination between the profile height (dimension perpendicular to the plane of the disk-shaped energy element) of the elastic profile and the distance between the constrictions has the effect that the energy element cannot be moved in the direction perpendicular to the plane of the disk. Wind and snow loads are therefore transferred to the component, in particular the gutter, and do not lead to a displacement of the energy element with respect to the component.
  • a component that forms a gutter and is suitable for accommodating energy elements is a profiled sheet roofing membrane.
  • Profiled sheet metal facade cladding is also to be designed in a gutter shape.
  • inner shapes for accommodating energy elements in e.g. masonry or concrete parts of the building are provided.
  • the length of the channel can correspond to the length of the element or exceed it as desired. This has the advantage that the length of the element can be selected independently of the length of the shape on the component.
  • a long gutter e.g. Several, in particular standardized energy elements can also be arranged in a row.
  • the elastic profile is advantageously designed to encircle the energy element. Because the profile is arranged on the four sides of a right-angled, disc-shaped energy element, a certain completion of the element is achieved. This creates an insulating air cushion between the energy element and the channel floor. Thanks to this air cushion, the thermal insulation of the thermal insulation can also be used, for example, in a roof structure. In the case of energy elements arranged in profiled sheet metal roofs with beads formed in the channel bottom, the strips filling the deep beads can be arranged between the elastic profile and the profiled sheet and the energy element can then be arranged at the ridge area.
  • a ridge cover can adjoin the element so that rainwater or meltwater does not flow under the energy element and does not cool the energy elements from the rear.
  • a wind seal in particular at the lower end of an energy element, can be expedient.
  • a swiveling flap can be useful as a wind seal, which allows water to drain off and is closed by wind pressure. This prevents wind from driving under the disc-shaped element and tearing it out of its anchoring.
  • a groove is advantageously formed in the elastic profile, with which the edge of the energy element engages.
  • a series of recesses can also be provided in the profile, into which extensions arranged on the energy element engage.
  • a groove is easier to form in a profile than a series of recesses.
  • the energy element is held in the groove or the recesses and can experience length changes under the influence of temperature differences. The changes in length are absorbed by the profile and / or by sliding between the profile and the energy element and / or between the profile and the wall.
  • Two grooves are advantageously formed side by side on the elastic profile.
  • the edges of the energy element are arranged in a first inner groove, which is to be arranged in particular towards the groove bottom of a groove-shaped formation.
  • a translucent pane or a photovoltaic element is arranged in a second, outer groove.
  • Special ones are particularly suitable as the translucent pane Solar energy glasses, acrylic glass and the like.
  • Suitable photo Volta 'ikmaschine are known in large numbers. These do not have to be translucent or particularly translucent to heat radiation.
  • Heat exchanger element behind the Fotovolta ⁇ kelement is that the resulting heat is removed behind the Fotovolta ⁇ kelement, so that the photo Volta 'ikelement a lower temperature and thus has a higher efficiency. Incidentally, heat recovery is another advantage.
  • the groove or at least the outer groove, can advantageously be widened by elastically deforming a groove side wall in such a way that the groove intended for engagement in the groove
  • Disk translucent disk or disk-shaped energy element
  • Disk can be inserted into or removed from the groove transversely to the plane of the disk.
  • the arrangement of a pane in front of the energy element creates a so-called heat trap provided the space between the pane and the energy element is closed.
  • an elastic profile in particular an elastomer or rubber profile, is advantageously used as an intermediate profile between a disk-shaped energy element and a shape of a building part with two opposite walls in order to fasten the energy element to the building part.
  • a profile is advantageously used, which has at least one groove for receiving the edge of the energy element and a back for an essentially form-fitting seat on the wall of the formation.
  • a formation having two opposite walls on a part of the building, with an essentially disk-shaped energy element between the walls of the formation is characterized in accordance with the invention in that on two opposite pane edges of the energy element, an elastic profile is arranged between the wall and the energy element, which on the Energy element lies on the wall opposite the outside of the profile.
  • This shape expediently has constrictions between which the profile or part of the profile is stuck.
  • the shape is preferably channel-shaped. It is advantageously formed in a profiled sheet of building cladding.
  • a particularly preferred embodiment of the gutter with energy element consists in the gutter walls being formed by the standing seams of a profiled sheet standing seam roofing membrane. These standing seams generally have an area that narrows the channel.
  • the energy element is embedded in the sheet metal with an elastic profile, it is not only visually unobtrusive in the roof area. It is also galvanically separated from the roof surface, which increases the freedom of choice of materials for profile sheet and energy element. If the profiled sheet is the upper shell of a warm roof, the thermal insulation of the roof structure also insulates the energy element.
  • an essentially disk-shaped energy element of a certain length, width and thickness is to be fastened to a part of a building with two walls opposite one another at a distance, then the width or length of the energy element is matched to the distance between the walls, an elastic profile is arranged on the energy element and the energy element with the profile is arranged between the walls in such a way that one outer side of the profile facing the wall rests on one of the two walls.
  • a gutter can also be formed in the part of the building.
  • the channel is formed accordingly with a channel bottom and at a distance from the channel bottom narrowing the distance between the channel walls. The elastic profile is then placed between the channel floor and the constriction.
  • a channel-shaped shape of a profiled sheet of building cladding, or another shape with two opposite walls, is advantageous as a holding frame for an energy element according to the invention with an elastic element arranged on at least two sides of the energy element and held by the energy element at a distance that is matched to the dimension of the shape Profile used.
  • Such a panel consisting of a profiled sheet metal cladding element and an energy element therein can be set up independently of the usual determination of the cladding element or can be arranged anywhere on a building.
  • FIG. 1 shows a section of a part of a building with a channel-shaped depression and an energy element arranged therein
  • FIG. 2 shows a section through a facade section of a building with two T-
  • Fig. 3 shows a section through two spaced-apart steel profiles with an energy element arranged between them
  • Fig. 4 shows a section through a warm roof with a standing seam sheet metal covering and equipped with an energy element fastened according to the invention
  • 5 shows a section through two possible rubber profiles, which are used for standing seam
  • Fig. 8 is a plan view of the surface of a plate heat exchanger with circular
  • FIG. 10 to 21 schematic sections through connection points with connection surfaces glued or soldered to one another
  • FIG. 22 a detailed section through a connection point at which the walls are interlocked by means of a press connection
  • FIG. 23 an energy element according to the invention in a vacuum tube.
  • an inventive Energypaneel 10 is shown schematically with a cooled heat exchanger with a photo Volta 'ikelement 36 and this circumferential rubber profile 13 shown. This is arranged in a shape 15 of a component.
  • the formation 15 has two mutually opposite walls 17, 18.
  • the width of the energy panel 10 corresponds to the distance between the two walls 17, 18.
  • the formation 15 is channel-shaped and therefore has a channel bottom 19 in addition to the walls 17 and 18.
  • the rubber profile 13 bears against both the walls 17, 18 and the channel bottom 19.
  • the energy panel 10 is held in the formation 15 by holding elements 21.
  • the holding elements 21 are fastened to the component and prevent displacement of the energy panel 10. They are shown here as a metal bracket and plate which are screwed onto the component and press against the rubber profile from the outside. Other holding parts and other arrangements of the holding parts 21 are easily possible, for example as shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a section through a facade with T-profiles 23 and facade panels 24.
  • the energy panel 10 consisting of a disc-shaped heat exchanger 11 covered with a photovoltaic film 73, with its connections and two elastomer profile pieces 13 arranged on the side, has a width, which is matched to the distance between the T-profiles.
  • the length of the energy panel 10, is independent of the length of the channel-shaped formation 15 formed by the T-profiles 23 and the facade panels 24.
  • the elastomer profiles 13 have a groove 25 for receiving the edge 27 of the occupied heat exchanger 11, and this first groove 25 opposite a second groove 29.
  • Holding parts 21 connected to the T-profiles reach into this second groove 29 from the wall 17, 18 and prevent the energy panel 10 from shifting in the formation 15.
  • the second groove 19 can also be omitted and the holding parts 21 e.g. be screwed into the elastomer profile 13.
  • the shape 15 need not be channel-shaped.
  • An energy element 11 according to the invention can be fixed with elastic profiles. Thanks to flanges 37, 38 on the steel profile 33, the elastic profile 13 can be arranged and clamped between these flanges 37, 38.
  • the flanges 37, 38 form narrowing of the distance between the two walls 17 and 18.
  • the elastic profile 13 is on the The distance between the two constrictions formed by the flanges 37, 38 is matched, so that it abuts both flanges.
  • two grooves 25,26 are provided.
  • One groove 25 is provided for the heat exchanger element 11 and the other groove 26 for a photovoltaic element 36. It is also possible to provide three or more grooves so that a photovoltaic element 36 is to be arranged on one side of the heat exchanger 11 and an insulating rear wall is to be arranged on the other
  • FIG 4 shows a cross section through a profiled sheet roof with a supporting structure 41, above it a vapor diffusion brake 43, a thermal barrier layer 45 and a channel-shaped profiled sheet 47 lying directly on the dam layer 45.
  • the profiled sheets are attached in a known manner to holders, which in turn e.g. are attached directly to the supporting structure 41 on Z-profiles resting on the supporting structure or with screws or rivets.
  • Each profile plate 47 has two lateral flanks 48, 49, which have walls 17, 18 opposite one another, and with which flanks 48, 49 the profile plates 47 are fastened to one another on a channel bottom 53.
  • the flanks 48, 49 have a head region 51 for fastening the profiled sheets 47 to one another on the wall 17, 18.
  • one flank 48 encompasses the other flank 49 of the adjacent profiled sheet.
  • the two flanks 48, 49 of adjacent profiled sheets 47 thus form a common web 50.
  • the head region 51 protrudes toward the energy element via the wall 17, 18.
  • the disk-shaped energy element 11 is clamped between the webs 50 by means of elastic profiles 13 at its edges 27 parallel to the web 50.
  • the cantilevering of the head region 51 has the effect that the elastic profiles 13 can become stuck between the head region 51 and the groove bottom 53 of the profile plate 47
  • Liner 55 inserted. This is adapted to the shape of the channel bottom 53, which can have raised and lowered beads. It can also have a cavity in the case of the beads leaving open, just lying on the raised beads. This allows water between the intermediate layer 55 and the profiled sheet 47 to run off unhindered.
  • the intermediate layer 55 keeps the disk-shaped heat exchanger 11 at a constant distance from the channel bottom 53 of the profiled sheet 47 in one way or another. Even without the intermediate layer 55, the heat exchanger 11 is thermally insulated, since thermal insulation 45 is arranged directly below the profiled sheet 47.
  • Figure 5 shows two possible configurations of the elastic profiles 13 left and right of a ridge 50.
  • the two profiles have two grooves 57,59, of which an outer of a glass sheet 35 or a photo Volta 'ikelement 36 and an interior of a disk-shaped heat exchanger 11.
  • the the photo Volta 'ikelement 36 has a crystalline photo volta' ic layer in a glass carrier.
  • a glass pane 35 can also be provided with a photovoltaic film 73 on the outside or the inside.
  • a photovoltaic film 73 can also be arranged directly on the heat exchanger 11. In any case, heat is extracted from the photovoltaic layer by the heat exchanger 11, thereby keeping its temperature low.
  • One profile 13a has a third groove, in which a press-in cord 61 filling and spreading this groove is arranged.
  • the other profile 13b has lips 63, 65. These lips 63, 65 are pressed against the web 50 by the glass 35 and the heat exchanger 11. As a result, the grooves 57, 59 for the glass and the heat exchanger 11 are pressed together via compressive forces in the elastic profile 13b. As a result, both the elastic profile 13b between the head region of the web 50 and the channel bottom 53 and the disk-shaped elements 11, 36 hold in the grooves 57, 59.
  • the inner groove 59 in which the edge 27 of the heat exchanger 11 is seated, is expediently matched to the shape of this edge 27. As shown in FIG. 5, the groove does not have to encompass this edge 27 in such a way that the heat exchanger can only be inserted into the groove or pulled out of the groove by deforming the elastic profile.
  • Figure 6 shows an elastic profile 13c, in which the groove 59 for the heat exchanger is adapted to the cylindrical edge 27 of the heat exchanger 11, is approximately semi-cylindrical recessed. This semi-cylindrical recess 59 is sufficient to hold the heat exchanger 11 in the direction perpendicular to the plane of the channel bottom 53.
  • a rectangular recess 57 is provided for a photovoltaic element 36.
  • This lip 71 holds the photo Volta 'ikelement 36 in the groove 57, but can be raised to the photo Volta' ikelement 36 to be removed from the groove or insert into it.
  • the elastic profile 13c can be placed in the profile plate with the groove for the energy element 11 toward the channel bottom or arranged outwards.
  • the performance of the photovoltaic film 73 can be increased by cooling.
  • the heat medium preheated as a result can then be further heated, for example, in adjacent heat exchangers 11 which are covered with glass.
  • Photo Volta 'ikiata are temperature sensitive, that is, their efficiency decreases with increasing operating temperature. As a result, their efficiency is low and high, especially in high sunlight
  • cover plate 36 or as a coating 73 of a solar heat collector 11 is therefore proposed that a photo volta 'ical disk 36 at a distance in front of the Heat collector 11 or to attach directly to the heat collector 11, a photo volta 'ic film 73rd
  • the highest possible thermal permeability of the photovoltaic element 36 should be aimed at if it has no or only a poor thermal connection to the heat collector.
  • a thermally conductive connection allows. ikelement use of thermal radiation collecting Fotovolta ⁇ kissen between photo Volta '73 and heat exchange element 73.
  • the 11 most direct cooling of the Fotovolta ⁇ kelements 36, 73 effected by the heat exchanger element 11 to increase the efficiency of the fotovolta ⁇ schen element.
  • FIG. 7 shows a section of a plate heat exchanger 11 made of copper sheet with a cross section through a connection point 113.
  • Two walls 115 and 117 are arranged opposite one another in parallel.
  • a connecting surface 119 has been embossed in each wall 115, 117 by cold deformation of the sheet.
  • the connecting surface 119 is arranged at a distance from the wall plane and directed parallel to it.
  • the connecting surface has an outline shape with the smallest possible possible attack for forces that peel the sheets from one another.
  • Straight sections in the outline 121 are not advantageous. This is because the one stiffening edge 127, 129 arranged along the outline 121 of the connecting surface 119 has a stiffening effect on the connecting surface 119, the more the contour of the connecting point 113 is curved. This is because the peeling forces are hindered less by that area of the stiffening edge which lies on a line transverse to the peeling direction than by that which is directed in the peeling direction.
  • the wall 115, 117 progressively bulges from the outside to the center of the connection point.
  • the bulge is formed transversely to the peeling direction in that the two walls are further apart at a point farther from the connection point than at a point closer to the connection point.
  • This bulge is now but by a stiffening edge in the direction of the progressive development of the bulge Wall hindered better than by such a cross. Therefore, connecting points with round or polygonal outline lines, as shown in FIGS. 8 and 9, are preferred over straight lines according to FIG. 1.
  • square, triangular, star-shaped, fish-bubble-shaped, rome-shaped, irregular etc. outline lines 121 are also possible.
  • the transitions between two straight portions of the outline 121 are to be made as continuous as possible.
  • the more spatially shaped the connection surfaces of the soldered or adhesive connection the less high the risk of peeling off, and the less the continuous shape of the outline is important.
  • the connecting surfaces 119 are parallel to the wall 115, 117 and lie between the two walls.
  • the stiffening formations 123, 123 ' have a height which corresponds to half the distance between the walls 115, 117.
  • the two walls 115, 117 can be shaped the same or opposite.
  • the height of the stiffening formation depends on the height of the interior 125 between the walls 115, 117. With small distances between the walls 115, 117, the stiffening effect of the relatively low shape 123, 123 'is less than with larger distances.
  • connection points are shown in FIGS. 8 and 9.
  • the diameter of the connection points is advantageously between 5 and 20 mm and is practically the same in any direction for a connection point 113.
  • the particularly preferred Urruissline 121 is shown in Figure 8. It is circular. However, it can also be elliptical or oval, or, as shown in FIG. 9, polygonally approximated to the circle.
  • Another possible design of outline and connecting surface star with several, For example, 3.5, 12 or 10 peaks, triangular or square outline with a pyramidal shape, round cone or truncated cone, convex shape in concave shape etc.
  • the arrangement of punctiform connection points 113 in the surface of the plate heat exchanger 11 can preferably be orthogonal (FIG. 8) or hexagonal (Fig. 9), but it can also be chaotic, for example.
  • the stiffening shape 123 can be designed very differently in cross section.
  • the joining shape according to FIG. 7 in which the connecting surfaces lie parallel to and between the walls, the joining shape can also form connecting surfaces at an angle of up to 90 degrees to the plane of the
  • the connecting surfaces 119 can also be outside the area of the interior 125.
  • the connection points 113 projecting above the surface plane of the heat exchanger can e.g. serve as a spacer between two adjacent plate heat exchangers or as holding knobs in an insulating material.
  • the walls 115, 117 are continuous and have a connecting surface 119 parallel to the wall in the plane of the one wall 117 of the plate heat exchanger 11.
  • the stiffening shapes 123, 123 'in the walls 115, 117 are different.
  • the stiffening edge or pool edge 127 forms the stiffening shape and has a height corresponding to the distance between the walls.
  • the stiffening rim 27 is almost vertical to the wall 115.
  • the shape 123 'in the lower wall 117 is annular. As shown, the height of the annular formation 123 'can be the distance between the
  • the annular shape 123 ' has two stiffening edges 129, 129', which are generally arranged concentrically.
  • An inner stiffening edge 129 of the formation 123 'in the lower wall comprises the stiffening edge 127 of the stiffening formation 23 in the upper wall 115.
  • the connecting surface 119 comprises at least the area of the formations 123, 123' parallel to the wall 115, 117.
  • Foreign material for example solder or solder, can be connected very easily to this area of the upper wall 115 Glue, are applied because it protrudes from the surface of the wall 115.
  • the annular surface 133 of the formation 123 'in the lower wall 117 could be coated with connecting foreign material.
  • the connection surface can also, additionally or exclusively, comprise the stiffening edges 127 and 129.
  • This connecting control can also be connected to a compression mold connection according to FIG. 22.
  • two basin-shaped formations 123, 123 ' are formed in the same direction.
  • the formation 123 in the upper wall 115 has a height which, by the height of the formation 123 'in the lower wall 117, the distance between the
  • Walls exceeds 115, 117.
  • the height of the lower formation 123 ' is correspondingly lower.
  • the formations are dimensioned such that the two basin-shaped formations 123, 123 'with the pelvic floors 135, 135' lie against one another.
  • the connecting surface 119 can also lie here between the pool floors and / or can be provided between the areas of the pool edges 127, 129 which abut one another.
  • FIG. 12 shows a variation of the connection control according to FIG. 11.
  • the pool edges 127, 129 are slightly conical, so that the pool edge 127 in the upper wall 115 with its outer surface is stuck to the inner surface of the pool edge 129 in the lower wall 117 at a selected distance between the walls 115, 117.
  • a small bulge 137 in the pool edge 127 or 129 can also be formed, which forms a stop.
  • the connecting surface 119 lies between the pool edges 127, 129.
  • FIG. 13 shows the connection point according to Figure 12, but without the pelvic floor, but an opening 139 on the SteUe the pelvic floor.
  • the annular connecting surface 119 between the stiffening edges 127, 129, which in this case are opening edges, can be made tight. Therefore the pelvic floor is not necessary.
  • the stiffening edges 127, 129 do not have to be of the same height, as shown in FIG. 13.
  • connection point with different high stiffening edges 127, 219 is shown in FIG.
  • the connecting surface 119 now lies between the abutting stiffening edges 127, 129 of the connecting point 113.
  • a wall 115 or 117 can have a pelvic floor at the connecting point.
  • the heat exchanger can be drilled through and can be fastened with conventional fastening means.
  • FIG. 15 shows how a connection point 113 with an opening 139 can additionally be secured against tearing apart under the effect of excess pressure inside the heat exchanger 11.
  • the stiffening edges are widened together, so that their outermost edge has a larger circumference than the smallest opening width.
  • FIG. 16 shows an exemplary embodiment in which the stiffening, angled edges are directed towards one another around a connecting control 113.
  • the one tubular stiffening edge on the upper wall 115 passes through the opening 139, which is formed by the other tubular stiffening edge 129 on the lower wall 117.
  • the opening edge of the stiffening edge 127 on the upper wall 115 projects beyond the lower wall 117.
  • the projecting area is folded parallel to the lower wall 117.
  • Stiffening edge 129 on the lower wall 117 is conically tapered and the stiffening edge 127 on the upper wall 115 within the Opening l39 of the stiffening edge 129 is arranged on the lower wall 117 and is flared out in a conically divergent manner.
  • the conical widening of the upper stiffening edge must be done after joining the two walls.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 18 and 19 are to be understood as modifications of the exemplary embodiments according to FIGS. 11 and 10.
  • the walls are also continuous, but the stiffening edges 127, 129 are conical in such a way that there is no or an insignificant pelvic floor.
  • the cone-apex angle is advantageously between 30 and 120 degrees.
  • the connecting surface lies in the abutting region of the conical jacket-shaped stiffening edges 127, 129 of the stiffening shape 123, 123 'of each connecting point 113.
  • FIG. A A round design of the variant according to FIG. 18 is shown in FIG. A e.g. Hemispherical bulge 123 in the inside of the upper wall 115 sits in a hollow spherical hollow 123 ′ with a corresponding radius, for example 2 mm less deep. Round shapes can also be joined together with the curves with the appropriate connecting material, as shown in FIG. 115.
  • FIG. 22 shows the joining shape according to FIG. 7 again in a schematic detailed section.
  • the connection between the sheet metal walls is not achieved here by gluing or soldering, but rather with an annular deformation of the two walls 115 and 117 one inside the other. At the junction they are
  • Wall of the heat exchanging sheets 115 and 117 deformed circularly.
  • the formations 123, 123 ' form a depression on the outside and an elevation on the inside of the plate 115, 117 with a connecting surface 119 parallel to the rest of the plate surface.
  • the raised surface of the formation forms a support surface for the support of the second plate (113, 115). Compared to the rest of the wall, it is increased by 1 mm, in all cases by 1.5 to 2 mm.
  • Such deformations can be worked into the sheet metal in series by means of roller presses or also by means of individual presses become. This deformed surface is advantageously pressed in and the material of the connecting surface 119 is stiffened with a torque applied to the surface.
  • the stiffened material of two backs to backs with the deformed connecting surfaces 119 of sheets 115, 117 placed one on top of the other can now be connected centrally within this recessed connecting surface 119, as shown, or by means of another type of connection.
  • the formations ensure a defined flow area 125 and, in connection with a grid-shaped arrangement of the formations and a maximum distance between the connection points 113, a dimensionally stable surface of the heat exchanger 11.
  • the compression connection 141 in FIG. 22 is additionally equipped with parts 142, 144 securing the connection. These parts 142, 144 are made of brass, since this is harder than copper and has a lower temperature-dependent expansion coefficient.
  • a washer 142 is pressed into the stamped-in depression in the compression mold connection 141 and a ring 144 comprises the protuberance of the compression mold connection 141 pressed into a die.
  • the disc and ring together secure the curvature between the depression edge 146 and the crown 148.
  • This stabilization of the compression mold connection 141 permits a higher one Load related to temperature fluctuations and ensures a higher connecting force. It can expediently be used in high-pressure heat exchangers or in heat exchangers with high temperature differences.
  • Joining shapes with connecting surfaces 119 arranged over the inside of the wall 115, 117 have the advantage that the connecting surface 119 can easily be coated with connecting material or FHeasuring means or immersed in such.
  • Troughs in the inside of the wall 115, 117 can hold a quantity of liquid or liquefiable connecting material as in a shell, into which connecting material the opposite connecting surface 119 can be pressed or immersed for connection.
  • connection points 113 can be connected individually, in rows or in elements.
  • heaters for example in the form of a soldering flame or a soldering iron, can be directed or pressed onto the connection point 113.
  • soldering the two walls 115, 117 are held together until the solder has cooled and hardened again.
  • heat exchanger elements 11 can be held together with a tool in the desired relative position of the walls 15, 17 and heated as whole elements. Heating can cause the solder or adhesive to melt. This connecting material must then cool again and solidify before the tool can be detached from the heat exchanger element 11. Heating can also be used to set an adhesive. This has the advantage that the heat exchanger element does not necessarily have to remain in the tool during the subsequent cooling.
  • the opposite parallel walls 115, 117 are made of a metal sheet with high thermal conductivity, preferably copper, with a stiffening edge 127, 129 in each of the sheets around the connection points 113 in the surface of the heat exchanger is exhausted. This prevents peeling deformations of the sheet in the area of the connecting controls 113, so that e.g. withstand soldered or glued connection controls to an increased internal pressure.
  • FIG 23 is schHessHch an inventive energy element with a heat exchanger 11 which carries a photo volta 'ic layer 73 in a vacuum tube 151 dargesteUt.
  • the vacuum tube 151 is shown as a multi-flat hollow body, but it can also be a hollow cylindrical body, for example.
  • the vacuum tube 151 can also be assembled so that it has, for example, a transparent front part and a mirrored back.

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Abstract

Ein Energieelement weist eine mit einem Wärmetauscher (11), insbesondere einem Flachwärmetauscher, gekühlte fotovoltaïsche Schicht auf. Die fotovoltaïsche Schicht ist vorzugsweise Teil einer flexiblen Folie (73) auf der Oberfläche des Flachwärmetauschers (11), oder Teil eines fotovoltaïschen Elements (36), welches parallel in einem Abstand zur Oberfläche des Wärmetauschers (11) angeordnet ist.

Description

Energieelement mit f otovoltaϊscher Schicht
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Energieelement mit einer fotovoltaϊschen Schicht.
Stand der Technik
Fotovolta'ikelemente sind temperaturempfindlich, d.h. ihr Wirkungsgrad sinkt bei steigender Betriebstemperatur. Dadurch ist gerade bei hoher Sonneneinstrahlung ihr Wirkungsgrad niedrig und der Stromertrag entsprechend relativ gering. Die Entwicklung in der Fotovolta'ik geht dahin, die Temperaturempfindlichkeit der Fotovolta'ikelemente zu reduzieren.
Es ist eine flexible Fotovoltaϊkf olie bekannt, die auf Eisenblech auflaminiert werden kann. Diese sich zusammen mit dem Blech stark erhitzende Folie besitzt zwar einen niedrigeren Wirkungsgrad als kristalline Fotozellen. Jedoch sinkt bei ihr der Wirkungsgrad bei hohen Temperaturen wesentlich weniger ab als bei diesen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung die Energiegewinnung pro Flächeneinheit eines von der Sonne beschienenen Solarenergieelements zu maximieren. Insbesondere soll die Reduktion des Wirkungsgrads bekannter fotovolta'ischer Schichten infolge der Wärmeentwicklung bei Sonneneinstrahlung minimiert werden.
Beschreibung der Erfindung Ein Energieelement mit einer durch die Sonne bestrahlbaren fotovoltaϊschen Schicht, zeichnet sich erfindungsgemäss durch einen Wärmetauscher zur Kühlung der fotovoltaϊschen Schicht aus. Durch die Kühlung der fotovoltaϊschen Schicht wird der Wirkungsgrad hoch gehalten, da die Schicht sich weniger erwärmt. Zudem wird Wärme gewonnen, die z.B. zur Warmwasseraufbereitung genutzt werden kann. Der Wärmetauscher ist dabei vorzugsweise ein ganzflächig durchströmter
Flachwärmetauscher. Das darin strömende Wärmetauschermedium ist vorzugsweise Wasser, gegebenenfalls Wasser mit geeigneten Zusätzen. Jedoch sind auch andere Medien wie z.B. Luft oder Öl möglich.
Ein besonders vorteilhaftes Energieelement besteht aus einem mittels eines Wärmetauscherelements gekühlten Fotovoltaϊkelement. Dabei bilden Wärmetauscherelement und Fotovoltaϊkelement zusammen eine Einheit, indem das Fotovoltaϊkelement Wärme leitend auf das Wärme tauscher element aufgebracht ist. Ebenso ist es möglich zwei unabhängige Elemente derart miteinander zu kombinieren, dass das Fotovoltaϊkelement mit dem Wärmetauscherelement gekühlt werden kann.
Vorteilhaft ist die fotovoltaische Schicht thermisch verbunden mit dem Wärmetauscher. Dies kann z.B. über einen Kleber geschehen, mit dem die Schicht oder der Träger der Schicht auf einen Flachwärmetauscher geklebt ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die fotovoltaische Schicht ganzflächig gekühlt ist und kaum wärmer als die Oberfläche des Wärmetauschers wird.
Dazu geeignete Wärmetauscher sind mit einem Innenraum für ein Wärmetransportmedium versehen, welcher zwischen zwei an deren Rand dicht verbundenen, parallelen Wandungen aus Metallblech ausgebildet ist. Wie Wandungen weisen an einer in einem Abstand zum Rand angeordneten Verbindungsstelle je eine gegenseitig zusammenwirkende Verbindungsfläche auf. Über diese Verbindungsfläche sind die Wandungen miteinander verbunden. Um die Verbindungsstellen in der Fläche des Wärmetauschers herum ist in jedem der Bleche ein Versteifungsrand ausgebildet. Dadurch lassen sich abschälende Verformungen des Bleches im Bereich der Verbindungsstellen verhindern, so dass auch verlötete oder verklebte Verbindungsstellen einem erhöhten Innendruck standhalten. In diesem Zusammenhang wird auf das nicht vorveröffentlichte Schweizer Patengesuch Nr. 2000 2155/00 verwiesen, in welchem ein solcher Wärmetauscher beschrieben ist.
Die beiden Wandungen können an den Verbindungsstellen innerhalb der Fläche zwischen den Rändern des Hohlkörpers auch durch Verformung des Materials ineinander verzahnt werden. Explizit wird hier auf die nicht vorveröffentlichte PCT-
Anmeldung PCT/CH 00/00434 verwiesen. Darin ist ein Wärmetauscher oder besser ein Flächenströmungswärmetauscher beschrieben, bei welchem aus Blech, insbesondere Kupferblech, ein schichtf örmiger Durchströmungsraum für ein Wärmetauschermedium gebildet ist, indem zwei Blechwände mittels regel ässig beabstandeten punktuellen Pressformverbindungen miteinander verbunden sind. Pressformverbindung besagt, dass das Material der beiden Blechwände derart miteinander, bzw. ineinander verformt worden ist, dass eine Art unlösbare Druckknopfverbindung zwischen den Blechwänden besteht. Das Material der einen Blechwand hintergreif t dabei ringförmig Material der anderen Blechwand. Sind diese Verbindungspunkte in Abständen von höchstens 4 cm, bevorzugt etwa 2,5 cm voneinander angeordnet, so können damit zwei 0,55 mm starke Kupferblechwände so stabil miteinander verbunden werden, dass darin ein Überdruck von bis zu 5 bar aufgebaut werden kann, ohne dass die Verbindungen auseinander gerissen werden oder die Bleche sich unkontrolliert verformen.
Solche Wärmetauscherflächen können deshalb praktisch ebenflächig ausgebildet sein. Dadurch eignen sie sich besonders zur Aufnahme einer fotovoltaϊschen Schicht. Solche Wärmetauscher weisen auf ihrer gesamten Wärmetauscherfläche praktisch die gleiche Temperatur auf, da die Wandungen in direktem Kontakt mit dem
Wärmetransportmedium stehen. Daher eignen sie sich besonders zur flächigen Kühlung von Fotovotaϊkschichten.
Wenn die fotovoltaische Schicht auf die Wärmetauscherfläche aufgebracht ist, kann ein solches Energieelement in einem Vakuumrohr angeordnet sein. Dadurch kann der Wärmeverlust vermindert werden.
Die fotovolta'ische Schicht ist in einer Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem Träger der fotovoltaϊschen Schicht in einem Abstand zum Flachwärmetauscher angeordnet. Dies erlaubt die Verwendung von kristallinen Zellen mit hohem Wirkungsgrad und einer Vielzahl von unterschiedlichen handelsüblichen fotovoltaϊschen Elementen.
Eine fotovolta'ische Folie kann nicht nur mit einem thermisch leitenden Kleber direkt auf den Flachwärmetauscher geklebt sein, sondern auch mit Abstand zum Wärmetauscher hinter einem Trägerglas angeordnet sein. In letzterem Fall ist die Folie vorteilhaft mit dem Glas verklebt.
Bei Sonnenwärmekollektoren sind in der Regel teure Solarglas-Abdeckscheiben vorzusehen. Ohne Abdeckscheiben entsteht kein Treibhauseffekt und sind die zu erreichenden Kollektortemperaturen wesentlich niedriger als mit einer Abdeckscheibe. Als Abdeckscheibe wird daher vorgeschlagen, eine fotovoltaische Scheibe mit Abstand vor dem Wärmekollektor anzubringen. Alternativ wird vorgeschlagen, als Beschichtung eines Sonnenwärmekollektors eine fotovolta'ische Folie direkt auf den Wärmekollektor anzubringen.
Falls die fotovolta'ische Schicht keine oder lediglich eine schlechte thermische Verbindung zum Wärmekollektor aufweist, ist eine möglichst hohe Wärmedurchlässigkeit des Fotovoltaϊkelements anzustreben. Andererseits erlaubt eine wärmeleitfähige Verbindung zwischen Fotovoltaϊkelement und Wärmetauscherelement eine Verwendung von Wärmestrahlung sammelnden Fotovoltaϊkelementen. Die möglichst direkte Kühlung des Fotovoltaϊkelements mit dem Wärmetauscherelement bewirkt eine Erhöhung des Wirkungsgrades des fotovoltaϊschen Elements. Die Bestückung des Wärmetauschers mit einem fotovoltaϊschen Element erhöht den Energiegewinn des Wärmetauschers auf derselben Fläche praktisch um die gesamte gewonnene elektrische Energie.
Zur Befestigung solcher scheibenförmiger Energieelemente mit Wärmetauscher und Fotovoltaϊkschicht an einem Bauteil wird vorgeschlagen ein elastisches Elastomer- oder Gummi-Profil wenigstens an zwei gegenüberliegenden Rändern des Energieelements mit dem Energieelement zu verbinden. Das Profil ist dadurch in einem Abstand gehalten, der auf den Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden einer Ausformung im
Bauteil abgestimmt ist. Dadurch passt das Energieelement mit dem elastischen Profil an zwei gegenüberliegenden Seiten derart zwischen die Wände der Ausformung, dass das Energieelement dort gehalten ist.
Vorteilhaft besteht eine Spannung innerhalb Energieelement und Profil, so dass das Energieelement zwischen den Wänden klemmt. Notwendigerweise weist das Energieelement zumindest einen Anschluss für eine Leitung für den Energietransfer vom Energieelement weg auf. Dieser Anschluss besteht im Falle von fotovoltaϊschen Elementen aus einer elektrischen Leitung. Bei Wärmetauschern wie
Sonnenwärmekollektoren oder Luft-Wasser-Warmetauschern ist dafür ein Anschluss mit Zuleitung und Ableitung für das Wärmetauschermedium notwendig.
Vorteilhaft ist das elastische Profil auf den Querschnitt der Ausformung, in welcher das Energieelement befestigt werden soll, derart abgestimmt, dass das elastische Profil zwischen zwei in der Ausformung vorgesehenen Verengungen angeordnet werden kann. Die Verengungen sind durch gegeneinander gerichtete Vorsprünge an den Wänden gebildet, wobei in der Regel die Ausformung πnnenförmig ist und eine der Verengungen durch einen Rinnenboden gegeben ist. Auch hier ist wieder zweckmässig, dass zwischen der Verengung und dem Rinnenboden, bzw. zwischen den beiden Verengungen, eine Spannung im elastischen Profil erreicht wird, dank welcher das Profil in der Ausformung klemmt. Die Abstimmung zwischen Profilhöhe (Abmessung senkrecht zur Ebene des scheibenförmigen Energieelements) des elastischen Profils auf den Abstand zwischen den Verengungen bewirkt, dass das Energieelement in Richtung senkrecht zur Scheibenebene nicht verrückbar ist. Wind- und Schneelasten werden daher auf das Bauteil, insbesondere die Rinne übertragen und führen nicht zu einer Verschiebung des Energieelements bezüglich des Bauteils.
Ein eine Rinne bildendes und zur Aufnahme von Energieelementen geeignetes Bauteil ist eine Profilblech-Dachbahn. Auch Profilblech-Fassadenbekleidungen sind rinnenförmig auszubilden. Weiter ist auch vorstellbar, dass πnnenförmige Ausformungen für die Aufnahme von Energieelementen in z.B. gemauerten oder betonierten Gebäudeteilen vorgesehen sind. Die Länge der Rinne kann der Länge des Elements entsprechen oder diese beliebig übersteigen. Dies hat den Vorteil, dass die Länge des Elements unabhängig von der Länge der Ausformung am Bauteil wählbar ist. In einer langen Rinne z.B. können auch mehrere, insbesondere normierte Energieelemente in einer Reihe angeordnet sein.
Ist das Energieelement in einer rinnenförmigen Ausformung befestigt, so ist das elastische Profil vorteilhaft das Energieelement umlaufend ausgebildet. Dadurch, dass das Profil auf den vier Seiten eines rechtwinkligen, scheibenförmigen Energieelements angeordnet ist, wird ein gewisser Abschluss des Elements erreicht. Zwischen Energieelement und Rinnenboden ergibt sich dadurch ein isolierendes Luftkissen. Dank diesem Luftkissen kann zudem die thermische Isolation der Wärmedämmung z.B. in einem Dachaufbau genutzt werden. Bei in Profilblechdächern mit im Rinnenboden ausgebildeten Sicken angeordneten Energieelementen können die Tiefsicken ausfüllende Streifen zwischen elastisches Profil und Profilblech angeordnet und das Energieelement an den Firstbereich anschliessend angeordnet werden. Bei einer Anordnung der Elemente am First kann eine Firstabdeckung auf das Element anschliessen, so dass Regenwasser oder Schmelzwasser nicht unter dem Energieelement hindurch fliesst und die Energieelemente von der Rückseite her nicht abkühlt. Da bei Regen jedoch kaum Solarenergie gewonnen wird, besteht kein wesentlicher Vorteil im wasserdichten Verschliessen des Raumes zwischen Energieelement und Dachhaut. Hingegen kann eine Windabdichtung, insbesondere am unteren Ende eines Energieelements zweckmässig sein. Als Winddichtung kann eine schwenkbare Klappe zweckmässig sein, welche Wasser abfliessen lässt und durch Winddruck geschlossen wird. Damit wird verhindert, dass Wind unter das scheibenförmige Element fährt und dieses aus seiner Verankerung reisst.
Im elastischen Profil ist vorteilhaft eine Nut ausgebildet, mit welcher der Rand des Energieelementes in Eingriff steht. Alternativ können auch eine Reihe von Ausnehmungen im Profil vorgesehen sein, in welche am Energieelement angeordnete Fortsätze eingreifen. Eine Nut ist in einem Profil jedoch einfacher auszubilden als eine Reihe von Ausnehmungen. In der Nut oder den Ausnehmungen findet das Energieelement halt und kann Längenveränderungen unter Einfluss von Temperaturunterschieden erfahren. Die Längenveränderungen werden durch das Profil und/ oder durch ein Gleiten zwischen Profil und Energieelement und/ oder zwischen Profil und Wand aufgenommen.
Vorteilhaft sind am elastischen Profil zwei Nuten nebeneinander ausgebildet. In einer ersten, insbesondere zum Rinnenboden einer rinnenförmigen Ausformung hin anzuordnenden inneren Nut sind die Ränder des Energieelements angeordnet. In einer zweiten, äusseren Nut ist eine lichtdurchlässige Scheibe oder ein Fotovoltaϊkelement angeordnet. Als lichtdurchlässige Scheibe eignen sich insbesondere spezielle Sonnenenergiegläser, Acrylglas und dergleichen. Geeignete Fotovolta'ikelemente sind in grosser Zahl bekannt. Diese müssen weder lichtdurchlässig noch besonders wärmestrahlungsdurchlässig sein. Der Vorteil der Anordnung eines
Wärmetauscherelements hinter dem Fotovoltaϊkelement besteht darin, dass die anfallende Wärme hinter dem Fotovoltaϊkelement abgeführt wird, so dass das Fotovolta'ikelement eine niedrigere Temperatur und dadurch einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Nebenbei ist die Wärmegewinnung ein weiterer Vorteil.
Die Nut, oder wenigstens die äussere Nut, ist vorteilhaft durch elastisches Verformen einer Nutseitenwand derart aufweitbar, dass die zum Eingriff in die Nut bestimmte
Scheibe (lichtdurchlässige Scheibe oder scheibenförmiges Energieelement) quer zur Ebene der Scheibe in die Nut einsetzbar bzw. aus der Nut entfernbar ist. Durch die Anordnung einer Scheibe vor dem Energieelement wird, sofern der Raum zwischen Scheibe und Energieelement geschlossen ist, eine sogenannte Wärmefalle geschaffen.
Vorteilhaft wird demnach ein elastisches Profil, insbesondere ein Elastomer- oder Gummiprofil als Zwischenprofil zwischen einem scheibenförmigen Energieelement und einer Ausformung eines Gebäudeteils mit zwei gegenüberliegenden Wänden verwendet, um das Energieelement am Gebäudeteil zu befestigen. Vorteilhaft wird dabei ein Profil verwendet, welches wenigstens eine Nut zur Aufnahme des Randes des Energieelements und einen Rücken zum im Wesentlichen formschlüssigen Sitz an der Wand der Ausformung aufweist.
Entsprechend ist eine zwei gegenüberliegende Wände aufweisende Ausformung an einem Gebäudeteil, mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Energieelement zwischen den Wänden der Ausformung, erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Scheibenrändern des Energieelements jeweils zwischen Wand und Energieelement ein elastisches Profil angeordnet ist, welches auf der dem Energieelement gegenüberhegenden Aussenseite des Profils an der Wand anliegt. Diese Ausformung weist zweckmässigerweise Verengungen auf, zwischen welchen das Profil oder ein Teil des Profils festsitzt. Vorzugsweise ist die Ausformung rinnenförmig. Sie ist vorteilhaft in einem Profilblech einer Gebäudebekleidung ausgebildet. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Rinne mit Energieelement besteht darin, dass die Rinnenwände durch die Stehfälze einer Profilblech-Stehfalz-Dachbahn gebildet sind. Diese Stehfälze weisen in der Regel einen die Rinne verengenden Bereich auf. Dieser ist durch einen Überlappungsbereich zweier benachbarter Profilbleche gebildet. Ist das Energieelement mit einem elastischen Profil in das Profilblech eingebettet, so ist es nicht nur optisch unaufdringlich in die Dachfläche eingebunden. Es ist auch galvanisch von der Dachfläche getrennt, was die Freiheit der Materialwahl für Profilblech und Energieelement vergrössert. Ist das Profilblech die obere Schale eines Warmdaches, so dämmt die Wärmedämmung des Dachaufbaus auch das Energieelement.
Soll ein im Wesentlichen scheibenförmiges Energieelement einer bestimmten Länge, Breite und Dicke an einem Gebäudeteil mit zwei einander in einem Abstand gegenüberliegenden Wänden befestigt werden, so wird demnach die Breite oder Länge des Energieelements auf den Abstand der Wände abgestimmt, am Energieelement ein elastisches Profil angeordnet und das Energieelement mit dem Profil derart zwischen den Wänden angeordnet, dass jeweils eine der Wand zugewandte Aussenseite des Profils an einer der beiden Wände anliegt. Es kann auch eine Rinne im Gebäudeteil ausgebildet sein. Die Rinne wird entsprechend mit einem Rinnenboden und in einem Abstand zum Rinnenboden einer Verengung des Abstandes zwischen den Rinnenwänden ausgebildet. Das elastische Profil wird danach zwischen Rinnenboden und Verengung angeordnet.
Vorteilhaft wird eine rinnenförmige Ausformung eines Profilbleches einer Gebäudebekleidung, oder auch eine andere Ausformung mit zwei gegenüberliegenden Wänden, als Halterahmen für ein erfindungsgemässes Energieelement mit einem wenigstens an zwei Seiten des Energieelements angeordneten und durch das Energieelement in einem auf die Abmessung der Ausformung abgestimmten Abstand gehaltenen elastischen Profil verwendet. Ein solches Paneel aus einem Profilblech- Bekleidungselement und einem Energieelement darin kann unabhängig von der üblichen Bestimmung des Bekeidungselements frei aufgestellt oder irgendwo an einem Bau angeordnet werden. Kurzbeschreibung der Figuren
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, welche mittels schematischer Zeichnungen veranschaulicht sind. Es zeigt: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Gebäudeteil mit einer rinnenförmigen Vertiefung und darin angeordnetem Energieelement,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Fassadenausschnitt eines Gebäudes mit zwei T-
Profilen und einem dazwischen angeordneten Energieelement, Fig. 3 einen Schnitt durch zwei in Abstand zueinander angeordnete Stahlprofile mit dazwischen angeordnetem Energieelement, Fig. 4 einen Schnitt durch ein Warmdach mit einer Stehf alz-Profilblech-Eindeckung und ausgerüstet mit einem erfindungsgemäss befestigten Energieelement, Fig. 5 einen Schnitt durch zwei mögliche Gummiprofile, welche für Stehfalz-
Profilblech-Dachbahnen geeignet sind, Fig. 6 einen Schnitt durch ein weiteres für Stehfalz-Profilblech-Dachbahnen geeignetes Gummiprofil, welches auf zwei Arten verwendbar ist,
Fig. 7 einen perspektivischen Ausschnitt aus einem geeigneten Wärmetauscher,
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Fläche eines Plattenwärmetauschers mit kreisrunden
Verbindungsflächen, Fig. 9 eine Draufsicht auf die Fläche eines Plattenwärmetauschers mit achteckigen Verbindungsflächen,
Fig. 10 bis 21 schematische Schnitte durch Verbindungsstellen mit miteinander verklebten oder verlöteten Verbindungsflächen, Fig. 22 einen Detailschnitt durch eine Verbindungsstelle, an welcher die Wandungen mittels Pressformverbindung ineinander verkrallt sind, Fig. 23 ein erfindungsgemässes Energieelement in einem Vakuumrohr .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist schematisch ein erfindungsgemässes Energiepaneel 10 mit einem mit einem Wärmetauscher gekühlten Fotovolta'ikelement 36 und einem dieses umlaufenden Gummiprofil 13 dargestellt. Dieses ist in einer Ausformung 15 eines Bauteils angeordnet. Die Ausformung 15 weist zwei einander gegenüberliegende Wände 17,18 auf. Die Breite des Energiepaneels 10 entspricht dem Abstand der beiden Wände 17,18. Die Ausformung 15 ist rinnenförmig und besitzt daher neben den Wänden 17 und 18 auch einen Rinnenboden 19. Das Gummiprofil 13 liegt sowohl an den Wänden 17,18 wie auch am Rinnenboden 19 an. Durch Halteelemente 21 ist das Energiepaneel 10 in der Ausformung 15 gehalten. Die Halteelemente 21 sind am Bauteil befestigt und verhindern eine Verschiebung des Energiepaneels 10. Sie sind hier als Metallwinkel und Platte dargestellt, welche an das Bauteil angeschraubt sind und von aussen gegen das Gummiprofil pressen. Andere Halteteile und andere Anordnungen der Halteteile 21 sind leicht möglich, z.B. wie in Figur 2 dargestellt.
Figur 2 stellt einen Schnitt durch eine Fassade mit T-Prof ilen 23 und Fassadenplatten 24 dar. Das erfindungsgemässe Energiepaneel 10, bestehend aus einem mit einer Fotovoltaϊkfolie 73 belegten, scheibenförmigen Wärmetauscher 11 mit seinen Anschlüssen und zwei seitlich angeordneten Elastomerprofilstücken 13, hat eine Breite, welche auf den Abstand der T-Profile abgestimmt ist. Die Länge des Energiepaneels 10 ist hingegen unabhängig von der Länge der durch die T-Profile 23 und die Fassadenplatten 24 gebildeten, rinnenförmigen Ausformung 15. Die Elastomerprofile 13 weisen eine Nut 25 zur Aufnahme des Randes 27 des belegten Wärmetauschers 11, und dieser ersten Nut 25 gegenüberliegend eine zweite Nut 29 auf. Mit den T-Profilen verbundene Halteteile 21 greifen von der Wand 17,18 her in diese zweite Nut 29 hinein und verhindern, dass sich das Energiepaneel 10 in der Ausformung 15 verschiebt. Es kann die zweite Nut 19 auch weggelassen werden und die Halteteile 21 z.B. in das Elastomerprofil 13 eingeschraubt werden.
Aus der in Figur 3 dargestellten schematischen Schnittzeichnung ist ersichtlich, dass die Ausformung 15 nicht rinnenförmig sein muss. Zwischen den parallelen Wänden 17,18, welche durch die Stege 31 von zwei zueinander beabstandeten Stahlprofilen 33 (neben den dargestellten I- Profilen sind z.B. auch L-, U- oder H-Profile gleichermassen wie Holzträger oder gemauerte und gegossene Mauern und Pfeiler möglich), ist ein erfindungsgemässes Energieelement 11 mit elastischen Profilen fixierbar. Dank Flanschen 37, 38 am Stahlprofil 33 kann das elastische Profil 13 zwischen diesen Flanschen 37,38 angeordnet und festgeklemmt werden. Die Flansche 37,38 bilden Verengungen des Abstandes zwischen den zwei die Wände 17 und 18. Das elastische Profil 13 ist auf den Abstand zwischen den beiden durch die Flansche 37,38 gebildeten Verengungen abgestimmt, so dass es an beiden Flanschen ansteht.
Im elastischen Profil 13 in Figur 3 sind zwei Nuten 25,26 vorgesehen. Die eine Nut 25 ist für das Warmetauscherelement 11 und die andere Nut 26 für ein Fotovoltaikelement 36 vorgesehen Es ist auch möglich drei oder mehr Nuten vorzusehen, so dass auf einer Seite des Wärmetauschers 11 ein Fotovoltaikelement 36 und auf der andern eine isolierende Ruckwand anzuordnen sind
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Profilblechdach mit emer Tragkonstruktion 41, darüber emer Dampf diffusionsbremse 43, emer Warmedammschicht 45 und direkt auf der Dammschicht 45 aufliegenden rinnenförmigen Profilblechen 47. Die Profilbleche sind in bekannter Art auf Halter aufgesteckt, welche ihrerseits z.B. an auf der Tragkonstruktion aufliegenden Z-Profilen oder mit Schrauben oder Nieten direkt an der Tragkonstruktion 41 befestigt sind. Em jedes Profilblech 47 weist anschhessend an einen Rinnenboden 53 zwei seitliche Flanken 48,49 auf, welche einander gegenüberliegende Wände 17,18 aufweisen, und mit welchen Flanken 48,49 die Profilbleche 47 aneinander befestigt sind. Die Flanken 48,49 weisen zur gegenseitigen Befestigung der Profilbleche 47 anschhessend an die Wand 17,18 emen Kopfbereich 51 auf. In diesem Kopfbereich 51 umgreift die eine Flanke 48 die andere Flanke 49 des benachbarten Profilbleches. Die beiden Flanken 48,49 benachbarter Profilbleche 47 bilden so einen gemeinsamen Steg 50. Der Kopfbereich 51 kragt zum Energieelement hin über die Wand 17,18 aus. Das scheibenförmige Energieelement 11 ist mittels elastischer Profile 13 an seinen zum Steg 50 parallelen Rändern 27 zwischen die Stege 50 geklemmt. Das Auskragen des Kopfbereiches 51 bewirkt, dass die elastischen Profile 13 zwischen Kopfbereich 51 und Rinnenboden 53 des Profilblechs 47 festsitzen können
In den elastischen Profilen 13 sind zwei Nuten ausgebildet. In der emen, ausseren, ist ein Fotovoltaϊkelement 36, in der anderen, inneren der Wärmetauscher 11 angeordnet. Zwischen dem Wärmetauscher 11 und dem Rinnenboden 53 ist eine dammende
Zwischenlage 55 eingelegt. Diese ist der Form des Rinnenbodens 53, welcher Hoch- und Tiefsicken aufweisen kann, angepasst. Sie kann auch, bei den Tiefsicken emen Hohlraum offenlassend, lediglich auf den Hochsicken aufliegen. Dies erlaubt, dass zwischen Zwischenlage 55 und Profilblech 47 anfallendes Wasser ungehindert ablaufen kann. Die Zwischenlage 55 hält so oder anders den scheibenförmigen Wärmetauscher 11 in konstantem Abstand zum Rinnenboden 53 des Profilblechs 47. Auch ohne die Zwischenlage 55 ist der Wärmetauscher 11 wärmegedämmt, da unter dem Profilblech 47 direkt eine Wärmedämmung 45 angeordnet ist.
Figur 5 zeigt zwei mögliche Ausgestaltungen von elastischen Profilen 13 links und rechts eines Steges 50. Beide Profile weisen zwei Nuten 57,59 auf, davon eine äussere für eine Glasscheibe 35 oder ein Fotovolta'ikelement 36 und eine innere für einen scheibenförmigen Wärmetauscher 11. Die Das Fotovolta'ikelement 36 besitzt eine kristalline fotovolta'ische Schicht in einem gläsernen Träger. Eine Glasscheibe 35 kann hingegen auch auf der Aussenseite oder der Innenseite mit einer Fotovoltaϊkfolie 73 versehen sein. Eine Fotovoltaϊkfolie 73 kann auch direkt auf dem Wärmetauscher 11 angeordnet sein. In jedem Fall wird durch den Wärmetauscher 11 der fotovoltaischen Schicht Wärme entzogen und dadurch ihre Temperatur niedrig gehalten.
Das eine Profil 13a weist eine dritte Nut auf, in welcher eine diese Nut ausfüllende und aufspreizende Einpressschnur 61 angeordnet ist. Das andere Profil 13b weist Lippen 63,65 auf. Diese Lippen 63,65 werden durch das Glas 35 und den Wärmetauscher 11 gegen den Steg 50 gepresst. Dadurch werden über Druckkräfte im elastischen Profil 13b die Nuten 57,59 für Glas und Wärmetauscher 11 zusammengepresst. Dadurch hält sowohl das elastische Profil 13b zwischen Kopfbereich des Steges 50 und Rinnenboden 53 als auch die scheibenförmigen Elemente 11,36 in den Nuten 57,59.
Die innere Nut 59, in welcher der Rand 27 des Wärmetauschers 11 sitzt, ist zweckmässigerweise auf die Form dieses Randes 27 abgestimmt. Die Nut muss nicht, wie in Figur 5 gezeigt, diesen Rand 27 derart umfassen, dass der Wärmetauscher nur unter Verformung des elastischen Profils in die Nut eingeführt bzw. aus der Nut herausgezogen werden kann. Figur 6 zeigt ein elastisches Profil 13c, bei welchem die Nut 59 für den Wärmetauscher dem zylindrischen Rand 27 des Wärmetauschers 11 angepasst, etwa halbzylindrisch vertieft ist. Diese halbzylindrische Vertiefung 59 reicht aus, um den Wärmetauscher 11 in Richtung senkrecht zur Ebene des Rinnenbodens 53 zu halten. Für ein Fotovoltaϊkelement 36 ist eine rechteckige Ausnehmung 57 vorgesehen. Diese ist auf der Aussenseite durch eine anhebbare Lippe 71 begrenzt. Diese Lippe 71 hält das Fotovolta'ikelement 36 in der Nut 57, kann aber angehoben werden, um das Fotovolta'ikelement 36 aus der Nut herauszunehmen oder in sie einzulegen. Mit dem Wärmetauscherelement 11 wird der Raum zwischen Fotovoltaϊkelement 36 und Rinnenboden 53 gekühlt, so dass das Fotovolta'ikelement bei niedriger wie bei hoher Wärmeeinstrahlung mit praktisch konstantem Wirkungsgrad arbeiten kann.
Das elastische Profil 13c kann je nach Verwendung mit der Nut für das Energieelement 11 zum Rinnenboden hin oder nach Aussen angeordnet in das Profilblech eingelegt werden. Dadurch kann ein Wärmetauscher 11 mit einem Fotovolta'ikelement 36 gedeckt werden, oder unter Verwendung des gleichen Profils mit einer darauf angebrachten Fotovoltaϊkfolie 73 in der selben Ebene wie das Fotovolta'ikelement 36 angeordnet werden. Die Leistung der Fotovoltaϊkfolie 73 kann durch Kühlung erhöht werden. Das dadurch vorgeheizte Wärmemedium kann anschhessend z.B. in benachbart angeordneten, mit Glas gedeckten Wärmetauschern 11 weiter aufgeheizt werden.
Eine Kombination von Fotovoltaϊkelementen 36, 73 mit Wärmtauscherelementen 11 ist unabhängig von deren Befestigung von Interesse. Fotovolta'ikelemente sind temperaturempfindlich, d.h. ihr Wirkungsgrad sinkt bei steigender Betriebstemperatur. Dadurch ist gerade bei hoher Sonneneinstrahlung ihr Wirkungsgrad niedrig und der
Stromertrag entsprechend relativ gering. Die Entwicklung in der Fotovoltaϊk geht dahin, die Temperaturempfindlichkeit der Fotovolta'ikelemente zu reduzieren. Auf der anderen Seite sind bei Sonnenwärmekollektoren 11 in der Regel teure Solarglas- Abdeckscheiben 35 vorzusehen. Ohne Abdeckscheiben 35 entsteht kein Treibhauseffekt und sind die zu erreichenden KoUektortemperaturen wesenthch niedriger als mit einer Abdeckscheibe. Als Abdeckscheibe 36 oder als Beschichtung 73 eines Sonnenwärmekollektors 11 wird daher vorgeschlagen, eine fotovolta'ische Scheibe 36 mit Abstand vor dem Wärmekollektor 11 oder eine fotovolta'ische Folie 73 direkt auf den Wärmekollektor 11 anzubringen. Dabei ist eine möglichst hohe Wärmedurchlässigkeit des Fotovoltaϊkelements 36 anzustreben, falls dieses keine oder lediglich eine schlechte thermische Verbindung zum Wärmekollektor aufweist. Andererseits erlaubt eine wärmeleitfähige Verbindung. zwischen Fotovolta'ikelement 73 und Wärmetauscherelement 11 eine Verwendung von Wärmestrahlung sammelnden Fotovoltaϊkelementen 73. Die möglichst direkte Kühlung des Fotovoltaϊkelements 36, 73 mit dem Wärmetauscherelement 11 bewirkt eine Erhöhung des Wirkungsgrades des fotovoltaϊschen Elements.
In Figur 7 ist ein Ausschnitt eines Plattenwärmetauschers 11 aus Kupferblech mit einem Querschnitt durch eine Verbindungsstelle 113 dargestellt. Zwei Wandungen 115 und 117 sind einander parallel gegenüber angeordnet. In jeder Wandung 115, 117 ist eine Verbindungsfläche 119 durch Kaltverformung des Bleches eingeprägt worden. Die Verbindungsfläche 119 ist in einem Abstand zur Wandungsebene angeordnet und parallel zu dieser gerichtet. Die Verbindungsfläche hat eine Umrissform mit möglichst kleinen Angriffsmöglichkeiten für Kräfte, die die Bleche voneinander abschälen.
Gerade Abschnitte in der Umrisslinie 121 sind nicht vorteilhaft. Denn der entlang der Urnrisslinie 121 der Verbindungsfläche 119 angeordnete ein Versteifungsrand 127,129 wirkt umso stärker versteifend auf die Verbindungsfläche 119, je stärker die Umrisslinie der Verbindungsstelle 113 gekrümmt ist. Dies kommt daher, dass die abschälenden Kräfte weniger durch denjenigen Bereich des Versteifungsrandes gehindert werden, welcher auf einer Linie quer zur Abschälrichtung liegt, als durch jenen, welcher in Abschälrichtung gerichtet ist.
Beim Abschälen erfolgt nämlich eine fortschreitende Aufwölbung der Wandung 115, 117 von ein Aussen zum Zentrum der Verbindungsstelle hin. Die Aufwölbung formt sich quer zur Abschälrichtung aus, indem die beiden Wandungen an einer von der Verbindungsstelle entfernteren Stelle weiter auseinander Hegen als an einer der Verbindungsstelle näheren Stelle. Diese Aufwölbung wird nun aber durch einen Versteifungsrand in Richtung der fortschreitenden Entwicklung der Aufwölbung der Wandung besser behindert als durch einen solchen quer dazu. Daher werden Verbindungsstellen mit runden oder polygonen Umrisslinien, wie in Figur 8 und 9 dargestellt, bevorzugt gegenüber geradlinigen gemäss Figur 1. Es sind jedoch auch viereckige, dreieckige, sternförmige, fischblasenförmige, rombenförmige, unregelmässige etc. Umrisslinien 121 möglich.
Bei Verbindungsstellen 113 mit teilweise geradliniger Umrisslinie 121 sind die Übergänge zwischen zwei geradlinigen Abschnitten der Umrisslinie 121 möglichst kontinuierlich zu gestalten. Wie in Figur 7 gezeigt, kann eine Vergrösserung der Verbindungsfläche 119 in einem Bereich der Winkeländerung in der Umrisslinie notwendig werden, um die gewünschte Kontinuität der Urnrisslinie zu erhalten. Dies ist insbesondere bei Verbindungsstellen zu berücksichtigen, bei denen der Versteifungsrand niedrig ist und die Löt- oder Klebeverbindung praktisch parallel zur Ebene der Blechwandung gerichtet ist. Je räumlicher jedoch die Verbindungsflächen der Löt- oder Klebeverbindung geformt sind, desto weniger hoch ist das Risiko des Abschälens, und desto weniger ist die kontinuierliche Form der Umrisslinie von Bedeutung.
In Figur 7 und in Figur 22 sind die Verbindungsflächen 119 parallel zur Wandung 115,117 und hegen zwischen den beiden Wandungen. Die versteifenden Ausformungen 123,123' weisen eine Höhe auf, die dem halben Abstand zwischen den Wandungen 115,117 entspricht. Dadurch können die beiden Wandungen 115,117 gleich oder gegengleich ausgeformt sein. Die Höhe der versteifenden Ausformung ist jedoch abhängig von der Höhe des Innenraumes 125 zwischen den Wandungen 115,117. Bei kleinen Abständen zwischen den Wandungen 115,117 ist die versteifende Wirkung der relativ niedrigen Ausformung 123,123' geringer als bei grösseren Abständen.
In Figur 8 und 9 sind punktuelle Verbindungsstellen dargestellt. Der Durchmesser der Verbindungsstellen liegt vorteilhaft zwischen 5 und 20 mm und ist bei einer Verbindungsstelle 113 in jede Richtung praktisch gleich. Die besonders bevorzugte Urruisslinie 121 ist in Figur 8 dargestellt. Sie ist kreisrund. Sie kann aber auch elHptisch oder oval, oder wie in Figur 9 dargestellt, polygon an den Kreis angenähert sein. Weitere mögliche Ausgestaltung von Umrisslinie und Verbindungsfläche: Stern mit mehreren, z.B. 3,5,12 oderlδ Zacken, Dreieckige oder viereckiger Umriss mit pyramidaler Formgebung, runder Kegel oder Kegelstumpf, konvexe Form in konkaver Form etc. Die Anordnung von punktuellen Verbindungsstellen 113 in der Fläche des Plattenwärmetauschers 11 kann vorzugsweise ortogonal (Fig. 8) oder hexagonal (Fig. 9) sein, sie kann aber auch z.B. chaotisch sein.
Die versteifende Ausformung 123 kann, wie die Figuren 10 bis 17 zeigen, im Querschnitt sehr unterschiedlich gestaltet sein. Neben der Fügegestalt gemäss Figur 7, bei welcher die Verbindungsflächen parallel zu und zwischen den Wandungen liegen, kann die Fügegestalt auch Verbindungsflächen in einem Winkel bis zu 90 Grad zur Ebene der
Wandung aufweisen. Die Verbindungsflächen 119 können auch ausserhalb des Bereichs des Innenraums 125 Hegen. Die über die Oberflächenebene des Wärmetauschers vorstehenden Verbindungsstellen 113 können z.B. als Distanzhalter zwischen zwei benachbarten Plattenwärmetauschern oder als Haltenoppen in einem isoherenden Material dienen.
In Figur 10 sind die Wandungen 115,117 durchgehend und Hegt eine zur Wandung parallele Verbindungsfläche 119 in der Ebene der einen Wandung 117 des Plattenwärmetauschers 11. Die versteifenden Ausformungen 123,123' in den Wandungen 115,117 sind unterschiedlich. In der oberen Wandung 115 ist eine z.B. kreisrunde, beckenförmige Einprägung ausgebildet, deren Versteifungsrand oder Beckenrand 127 die versteifende Ausformung bildet und eine dem Abstand der Wandungen entsprechende Höhe aufweist. Der Versteifungsrandl 27 steht nahezu vertikal zur Wandung 115. Die Ausformung 123' in der unteren Wandung 117 hingegen ist ringförmig ausgebildet. Die Höhe der ringförmigen Ausformung 123' kann wie dargesteUt dem Abstand der
Wandungen entsprechen, oder aber auch geringer ausgebildet sein. Die ringförmige Ausformung 123' weist zwei Versteifungsränder 129, 129' auf, welche in der Regel konzentrisch angeordnet sind. Ein innerer Versteifungsrand 129 der Ausformung 123' in der unteren Wandung umfasst den Versteifungsrand 127 der versteifenden Ausformung 23 in der oberen Wandung 115. Die Verbindungsfläche 119 umfasst wenigstens den zur Wandung 115,117 parallelen Bereich der Ausformungen 123,123'. Auf diesen Bereich der oberen Wandung 115 kann sehr einfach verbindendes Fremdmaterial, z.B. Lot oder Kleber, aufgetragen werden, weil er die Fläche der Wandung 115 übersteht. Ebenso könnte die Ringfläche 133 der Ausformung 123' in der unteren Wandung 117 mit verbindendem Fremdmaterial bestrichen werden. Die Verbindungsfläche kann aber auch, zusätzlich oder ausschHesslich, die Versteifungsränder 127 und 129 umfassen. Ebenso kann diese VerbindungssteUe mit einer Pressformverbindung gemäss Figur 22 verbunden werden.
In Figur 11 sind zwei beckenförmige Ausformungen 123, 123' gleichgerichtet ausgebildet. Die Ausformung 123 in der oberen Wandung 115 weist eine Höhe auf, die um die Höhe der Ausformung 123' in der unteren Wandung 117 den Abstand zwischen den
Wandungen 115,117 übersteigt. Die Höhe der unteren Ausformung 123' ist entsprechend geringer. Die Ausformungen sind derart dimensioniert, dass die beiden beckenförmigen Ausformungen 123,123' mit den Beckenböden 135,135' aneinander anliegen. Die Verbindungsfläche 119 kann auch hier zwischen den Beckenböden liegen und/ oder zwischen den aneinander anliegenden Bereichen der Beckenrändern 127,129 vorgesehen sein.
In Figur 12 ist eine Variation der VerbindungssteUe gemäss Figur 11 dargestellt. Die beiden beckenförmigen Ausformungen 123, 123' sind ebenfaUs gleichgerichtet, und zudem gleichgestaltet. Die Beckenränder 127,129 sind leicht konisch geformt, so dass der Beckenrand 127 in der oberen Wandung 115 mit seiner äusseren Fläche bei einem gewählten Abstand zwischen den Wandungen 115,117 an der inneren Fläche des Beckenrandes 129 in der unteren Wandung 117 festsitzt. Zur Definition des Abstandes zwischen den Wandungen kann auch eine kleine Ausbuchtung 137 im Beckenrand 127 oder 129 ausgeformt sein, die einen Anschlag büdet. Die Verbindungsfläche 119 Hegt in diesem Beispiel aUein zwischen den Beckenrändern 127,129. SoUten die Beckenränder, z.B. in Folge der Ausbuchtungl 37, nicht dicht aneinander anschhessen, kann sich der Hohlraum zwischen den beiden Beckenböden 135,135' mit Wärmetransportmedium füllen. Verluste des Wärmetransportmediums bei der VerbindungssteUe 113 sind jedoch ausgeschlossen, da die Wandungen 115 und 117 beide durchgehend sind und somit im Bereich der VerbindungssteUe keine Öffnung vorHegt. Figur 13 zeigt die Verbindungsstelle gemäss Figur 12, jedoch ohne Beckenboden, jedoch einer Öffnung 139 an der SteUe des Beckenbodens. Die ringförmige Verbindungsfläche 119 zwischen den Versteifungsrändern 127,129, welche in diesem FaU Öffnungsränder sind, kann dicht ausgebildet werden. Deshalb ist der Beckenboden nicht notwendig. Die Versteifungsränder 127,129 müssen nicht, wie in Figur 13 dargesteUt, gleich hoch sein. In Figur 14 ist eine entsprechende Verbindungsstelle mit unterschiedliche hohen Versteifungsrändern 127,219 dargestellt. Die Verbindungsfläche 119 liegt nun zwischen den aneinander anliegenden, Versteifungsrändern 127, 129 der Verbindungsstelle 113. Anstelle der Öffnung 139 kann eine Wandung 115 oder 117 einen Beckenboden an der Verbindungsstelle aufweisen. An einer solchen Verbindungsstelle ist der Wärmetauscher durchbohrbar und kann mit herkömmlichen Befestigungsmitteln befestigt werden.
Figur 15 zeigt, wie eine Verbindungsstelle 113 mit einer Öffnung 139 zusätzHch gegen ein Auseinanderreissen unter der Einwirkung von Überdruck im Innern des Wärmetauschers 11 gesichert werden kann. Dazu sind die Versteifungsränder miteinander aufgeweitet, so dass deren äusserster Rand einen grösseren Umfang aufweist, als die kleinste Öffnungs weite.
Dasselbe Prinzip der formschlüssigen Verbindung der beiden Wandungen 115,117 kann auch angewendet werden, wenn die Versteifungsränder 127,129 nicht in die gleiche
Richtung gerichtet sind. In Figur 16 ist ein Ausführungsbeispiel dargesteUt, bei welchem die versteifenden, abgewinkelten Ränder um eine VerbindungssteUe 113 herum gegeneinander gerichtet sind. Der eine rohrförmig ausgeformte Versteifungsrand an der oberen Wandung 115 tritt dabei durch die Öffnung 139, welche durch den anderen rohrförmig ausgeformten Versteifungsrand 129 an der unteren Wandung 117 gebüdet ist. Der Öffnungsrand des Versteifungsrandes 127 an der oberen Wandung 115 übersteht die untere Wandung 117. Der überstehende Bereich ist parallel zur unteren Wandung 117 an diese anhegend umgelegt.
Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, wenn, wie in Figur 17 dargesteUt, der
Versteifungsrand 129 an der unteren Wandung 117 nach oben konisch zusammenlaufend ausgebüdet ist und der Versteifungsrand 127 an der oberen Wandung 115 innerhalb der Öffnungl39 des Versteifungsrandes 129 an der unteren Wandung 117 angeordnet ist und nach unten konisch auseinanderlaufend ausgebüdet ist. Die konische Aufweitung des oberen Versteifungsrandes muss nach dem zusammenfügen der beiden Wandungen geschehen.
Die Ausführungsbeispiele gemäss Figur 18 und 19 sind als Abwandlungen der Ausführungsbeispiele gemäss Figur 11 und 10 zu verstehen. Bei ersteren sind die Wandungen jeweils ebenfalls durchgehend, jedoch sind die Versteifungsränder 127,129 derart kegelförmig zusammenlaufend ausgebildet, dass sich kein oder ein unwesentlicher Beckenboden ergibt. Der Kegel-Scheitelwinkel Hegt vorteilhaft zwischen 30 und 120 Grad. Die Verbindungsfläche Hegt im aneinander anliegenden Bereich der kegelmantelförmigen Versteifungsränder 127,129 der versteifenden Ausformung 123,123' jeder Verbindungsstelle 113.
In Figur 20 ist eine runde Ausgestaltung der Variante gemäss Figur 18 dargesteUt. Eine z.B. halbkugelförmige Auswölbung 123 in der Innenseite der oberen Wandung 115 sitzt in einer um beispielsweise 2 mm weniger tiefen hohlkugeHgen Mulde 123' mit entsprechendem Radius. Runde Ausformungen können bei entsprechendem Verbindungsmaterial auch mit den Rundungen gegeneinander zusammengefügt werden, wie dies in Figur 115 dargestellt ist.
In Figur 22 ist die Fügeform gemäss Figur 7 in einem schematischen Detaü-Schnitt nochmals dargesteUt. Die Verbindung zwischen den Blechwandungen ist jedoch hier nicht durch Kleben oder Löten erreicht, sondern mit einer ringförmigen Verformung der beiden Wandungen 115 und 117 ineinander. An der Verbindungsstelle sind die die
Wandung des Wärmetauschers büdenden Bleche 115 und 117 kreisrund verformt. Die Ausformungen 123,123' büden eine Vertiefung auf der Aussenseite und eine Erhöhung auf der Innenseite des Bleches 115,117 mit einer zur übrigen Blechfläche parallelen Verbindungsfläche 119. Die erhöhte Fläche der Ausformung büdet eine Auflagefläche für die Auflage des zweiten Bleches (113,115). Sie ist gegenüber der übrigen Wandung um 1 mm, allenfaüs um 1,5 bis 2 mm erhöht. Solche Verformungen können mittels Rollenpressen serienweise oder auch mittels Einzelpressen in das Blech gearbeitet werden. Vorteilhaft wird diese verformte Fläche eingepresst und mit einem auf die Fläche aufgebrachten Drehmoment das Material der Verbindungsfläche 119 versteift. Das versteifte Material zweier Rücken gegen Rücken mit den verformten Verbindungsflächen 119 aufeinander gelegter Bleche 115,117 kann nun mittels eines Pressformpunktes wie dargestellt zentral innerhalb dieser vertieften Verbindungsfläche 119 oder mittels einer anderen Verbindungsart verbunden werden. Die Ausformungen gewährleisten einen definierten Durchströmungsraum 125 und, in Verbindung mit einer rasterförmigen Anordnung der Ausformungen und einem maximalen Abstand zwischen den Verbindungsstellen 113, eine formstabüe Oberfläche des Wärmetauschers 11. Die Pressformverbindung 141 in Figur 22 ist zusätzHch mit die Verbindung sichernden Teüen 142,144 ausgerüstet. Diese Teile 142,144 sind aus Messing, da dieses härter als Kupfer ist und einen geringeren temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Eine Scheibe 142 ist in die eingestempelte Vertiefung in der Pressformverbindung 141 eingepresst und ein Ring 144 umfasst die in eine Matrize gepresste Ausstülpung der Pressformverbindung 141. Scheibe und Ring zusammen sichern die VerkraUung zwischen Vertiefungsrand 146 und Krone 148. Diese Stabilisierung der Pressformverbindung 141 erlaubt eine höhere Belastung bezügHch Temperaturschwankungen und gewährleistet eine höhere Verbindungskraft. Sie kann zweckmässigerweise bei Hochdruckwärmetauschern oder bei Wärmetauschern mit hohen Temperaturunterschieden angewendet werden.
Fügeformen mit über der Innenseite der Wandung 115,117 angeordneten Verbindungsflächen 119 haben den Vorteil, dass die Verbindungsfläche 119 leicht mit Verbindungsmaterial oder FHessmittel bestrichen oder in solches getaucht werden kann. Mulden in der Innenseite der Wandung 115,117 können hingegen eine Menge flüssiges oder zu verflüssigendes Verbindungsmaterial wie in einer Schale aufnehmen, in welches Verbindungsmaterial die gegenüberhegende Verbindungsfläche 119 zum Verbinden eingepresst oder getaucht werden kann.
Die Verbindungsstellen 113 können einzeln, reihenweise oder elementweise verbunden werden. Dazu können Erhitzer, z.B. in der Art einer Lötflamme oder eines Lötkolbens auf die Verbindungsstelle 113 gerichtet bzw. gepresst werden. Beim Löten müssen dabei die beiden Wandungen 115,117 zusammengehalten werden, bis das Lot wieder abgekühlt und ausgehärtet ist.
Insbesondere kleinere Formate von Wärmetauscherelementen 11 können mit einem Werkzeug in der gewünschten Relativstellung der Wandungen 15,17 zusammengehalten und als ganze Elemente erhitzt werden. Durch das Erhitzen kann Lot oder Kleber zum Schmelzen gebracht werden. Dieses Verbindungsmaterial muss danach wieder abkühlen und sich verfestigen können, bevor das Werkzeug vom Wärmetauscherelement 11 gelöst werden kann. Mit dem Erhitzen kann aber auch ein Kleber zum Abbinden gebracht werden. Dies hat den Vorteü, dass das Wärmetauscherelement während dem anschhessenden Abkühlen nicht unbedingt im Werkzeug verbleiben muss.
Es kann somit gesagt werden, dass bei einem für die Erfindung geeigneten Plattenwärmetauscher 11 die gegenüberhegenden parallelen Wandungen 115,117 aus einem MetaUblech mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer hergesteUt sind, wobei um die Verbindungsstellen 113 in der Fläche des Wärmetauschers herum in jedem der Bleche ein Versteifungsrand 127,129 ausgebüdet ist. Dadurch lassen sich abschälende Verformungen des Bleches im Bereich der VerbindungssteUen 113 verhindern, so dass auch z.B. verlötete oder verklebte VerbindungssteUen einem erhöhten Innendruck standhalten.
In Figur 23 ist schHessHch ein erfindungsgemässes Energieelement mit einem Wärmetauscher 11, der eine fotovolta'ische Schicht 73 trägt, in einem Vakuumrohr 151 dargesteUt. Das Vakuumrohr 151 ist als ein vielflacher Hohlkörper dargesteUt, es kann aber auch z.B. ein hohlzylindrischer Körper sein. Das Vakuumrohr 151 kann auch zusammengesetzt sein, so dass es z.B. ein transparentes Vorderteil und einen verspiegelten Rücken aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Energieelement mit einer durch die Sonne bestrahlbaren fotovoltaischen Schicht, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher zur Kühlung dieser Schicht.
2. Energieelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fotovolta'ische Schicht thermisch verbunden ist mit einem Flachwärmetauscher.
3. Energieelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fotovolta'ische Schicht zusammen mit einem Träger der fotovoltaischen Schicht in einem Abstand zum Flachwärmetauscher angeordnet ist.
4. Energieelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fotovolta'ische Schicht Teü einer FoHe ist.
5. Energieelement nach Anspruch 4 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die FoHe direkt auf dem Flachwärmetauscher angeordnet ist.
6. Energieelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die FoHe mit einem thermisch leitenden Kleber aufgeklebt ist.
7. Energieelement nach Anspruch 4 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die FoHe hinter einem Trägerglas angeordnet ist.
8. Energieelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die FoHe mit dem Glas verklebt ist.
9. Energieelement nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Scheibe mit einer kristaUinen fotovoltaϊschen Schicht., welche in einem Abstand vor dem Flachwärmetauscher angeordnet ist.
10. Energieelement (11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (13) des Energieelements aus wenigstens einem elastischen Profü (13) besteht, welches wenigstens an zwei gegenüberhegenden Rändern (27) des Energieelements (11) angeordnet ist und durch das Energieelement (11) in einem durch die Breite oder Länge des
Energieelements (11) bestimmten Abstand gehalten ist, um zwischen zwei etwa in diesem Abstand einander gegenüberliegenden Wänden (17,18) an einem Bauteil (47) angeordnet zu werden.
11. Energieelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Profil (13) das Energieelement (11) umlaufend ausgebildet ist.
12. Energieelement nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im elastischen Profü (13) eine Nut (25,59) ausgebüdet ist, mit welcher der Rand (27) des Energieelementes (11) in Eingriff steht.
13. Energieelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am elastischen Profil (13) wenigstens zwei paraUele Nuten (57,59) nebeneinander ausgebildet sind, wobei in einer ersten Nut (59) die Ränder (27) des Wärmetauschers (11) und in einer zweiten (57) die Ränder des fotovoltaϊschen
Elements (36) angeordnet sind.
14. Energieelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (25), oder eine der Nuten (57,59), durch elastisches Verformen einer Nutseitenwand (z.B. 71) derart aufweitbar ist, dass das zum Eingriff in die Nut bestimmte Element quer zu seiner Ebene in die Nut einsetzbar bzw. aus der Nut entfernbar ist.
15. Energieelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spreizvorrichtung vorgesehen ist und der Wärmetauscher entlang einer Linie zweigeteilt ist und die beiden Teüe durch die Spreizvorrichtung auseinanderspreizbar sind.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002014771A3 (de) * 2000-08-16 2002-08-29 Max Roth Wärmetauscher
WO2008113800A1 (de) * 2007-03-20 2008-09-25 ETA 86 Solar Steel AG Absorber für solarthermie und verfahren zur herstellung eines absorbers
FR2951254A1 (fr) * 2009-10-13 2011-04-15 Claude Jacquot Dispositif pour fixer un panneau solaire a une structure porteuse ayant des longerons
WO2012051732A2 (de) 2010-10-21 2012-04-26 Max Roth Hybrid-kollektor
US8222680B2 (en) 2002-10-22 2012-07-17 Advanced Micro Devices, Inc. Double and triple gate MOSFET devices and methods for making same
DE102014113390A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Erk Eckrohrkessel Gmbh Wärmeübertragungseinrichtung, Verfahren zur Übertragung von Wärme, Photovoltaikanlage, Plattenwärmeübertrager, Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und Verfahren zur Bereitstellung von Wärme
CN105423569A (zh) * 2012-09-07 2016-03-23 张启果 多用途平板式太阳能装置制作方法及其制品
WO2021032518A1 (en) 2019-08-19 2021-02-25 Basf Se A process for the production of fingerprint texture free liquid crystal films
EP4343225A1 (de) * 2022-09-26 2024-03-27 Boisurel Aerothermisches solarpaneel mit pflanzenisolierung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2604879A1 (de) * 1976-02-07 1977-08-11 Gerhard & Rauh Plattenheiz- bzw. -kuehlkoerper
EP0335261A2 (de) * 1988-03-28 1989-10-04 Ykk Corporation Sonnenenergiesammeleinrichtung
WO1995008194A1 (de) * 1993-09-16 1995-03-23 Blue Planet Ag Solar-dachziegel/dachstein
JPH0814669A (ja) * 1994-06-24 1996-01-19 Ig Tech Res Inc ソーラーパネル
JPH09209531A (ja) * 1996-02-07 1997-08-12 Sekisui Chem Co Ltd 屋根パネルならびにその屋根パネルを用いた建物の屋根構造
WO1999010934A1 (en) * 1997-08-25 1999-03-04 Technische Universiteit Eindhoven A panel-shaped, hybrid photovoltaic/thermal device
DE19740818A1 (de) * 1997-09-17 1999-03-18 Hubert De Vries Plattenförmiger Wärmeaustauscher
EP0905795A2 (de) * 1997-09-24 1999-03-31 Matsushita Electric Works, Ltd. Befestigungsvorrichtung zur Installation von plattenförmigen Solarbatteriemodulen auf einem Dach

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2604879A1 (de) * 1976-02-07 1977-08-11 Gerhard & Rauh Plattenheiz- bzw. -kuehlkoerper
EP0335261A2 (de) * 1988-03-28 1989-10-04 Ykk Corporation Sonnenenergiesammeleinrichtung
WO1995008194A1 (de) * 1993-09-16 1995-03-23 Blue Planet Ag Solar-dachziegel/dachstein
JPH0814669A (ja) * 1994-06-24 1996-01-19 Ig Tech Res Inc ソーラーパネル
JPH09209531A (ja) * 1996-02-07 1997-08-12 Sekisui Chem Co Ltd 屋根パネルならびにその屋根パネルを用いた建物の屋根構造
WO1999010934A1 (en) * 1997-08-25 1999-03-04 Technische Universiteit Eindhoven A panel-shaped, hybrid photovoltaic/thermal device
DE19740818A1 (de) * 1997-09-17 1999-03-18 Hubert De Vries Plattenförmiger Wärmeaustauscher
EP0905795A2 (de) * 1997-09-24 1999-03-31 Matsushita Electric Works, Ltd. Befestigungsvorrichtung zur Installation von plattenförmigen Solarbatteriemodulen auf einem Dach

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 05 31 May 1996 (1996-05-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 12 25 December 1997 (1997-12-25) *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002014771A3 (de) * 2000-08-16 2002-08-29 Max Roth Wärmetauscher
US8222680B2 (en) 2002-10-22 2012-07-17 Advanced Micro Devices, Inc. Double and triple gate MOSFET devices and methods for making same
US8580660B2 (en) 2002-10-22 2013-11-12 Advanced Micro Devices, Inc. Double and triple gate MOSFET devices and methods for making same
WO2008113800A1 (de) * 2007-03-20 2008-09-25 ETA 86 Solar Steel AG Absorber für solarthermie und verfahren zur herstellung eines absorbers
EP2314951A1 (de) * 2007-03-20 2011-04-27 ETA 86 Solar Steel AG Absorber für Solarthermie und Verfahren zur Herstellung eines Absorbers
FR2951254A1 (fr) * 2009-10-13 2011-04-15 Claude Jacquot Dispositif pour fixer un panneau solaire a une structure porteuse ayant des longerons
WO2012051732A2 (de) 2010-10-21 2012-04-26 Max Roth Hybrid-kollektor
CN105423569A (zh) * 2012-09-07 2016-03-23 张启果 多用途平板式太阳能装置制作方法及其制品
CN105423569B (zh) * 2012-09-07 2017-06-27 何泽波 多用途平板式太阳能装置制作方法及其制品
DE102014113390A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Erk Eckrohrkessel Gmbh Wärmeübertragungseinrichtung, Verfahren zur Übertragung von Wärme, Photovoltaikanlage, Plattenwärmeübertrager, Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und Verfahren zur Bereitstellung von Wärme
WO2021032518A1 (en) 2019-08-19 2021-02-25 Basf Se A process for the production of fingerprint texture free liquid crystal films
EP4343225A1 (de) * 2022-09-26 2024-03-27 Boisurel Aerothermisches solarpaneel mit pflanzenisolierung

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AU2001240395A1 (en) 2001-09-24

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