CH681053A5 - Energy recovery solar panel for water heating - has cells mounted on elastomer mat having formed channels through which liquid is circulated - Google Patents

Energy recovery solar panel for water heating - has cells mounted on elastomer mat having formed channels through which liquid is circulated Download PDF

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CH681053A5 CH2389/90A CH238990A CH681053A5 CH 681053 A5 CH681053 A5 CH 681053A5 CH 2389/90 A CH2389/90 A CH 2389/90A CH 238990 A CH238990 A CH 238990A CH 681053 A5 CH681053 A5 CH 681053A5
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Abstract

The solar energy panel has a matrix of cells (1) that are bonded onto an elastomer mat (3) located on top of the cells is a transparent plate (2) of glass or plastic that is bonded into position. Two such assemblies can be mounted side by side on a wooden base (5) and are held in position by bridging elements (10) with fixing screws (9). The elastomer mat is produced with a cross section that is formed with channels through which a fluid may be circulated. At the same time that the solar cells are cooled, the fluid is heated and this may be used for some form of external heating, i.e. a swimming bath. USE/ADVANTAGE - Allows recovery of additional energy. Can be used to heat water in swimming pool or as primary circuit of water heat pump.

Description

1 1

CH 681 053 A5 CH 681 053 A5

2 2nd

Beschreibung description

Solarzellen wurden ursprünglich zur Stromversorgung von Satelliten entwickelt. Heute aber ist die Technik zur Herstellung von Solarzellen schon so weit fortgeschritten, dass solche Zellen auch auf der Erde an vielen Orten eingesetzt werden, an denen man mit der Zuleitung von elektrischem Strom Schwierigkeiten hat. Derartige Solarzeilen bestehen üblicherweise aus einer lichtempfindlichen, das Sonnenlicht in elektrische Ladung umwandelnden Schicht, die auf einer Metallplatte, also z.B. einer Aluminiumplatte aufgebracht und durch eine durchsichtige Scheibe, z.B. eine Glasscheibe aus natürlichem Glas oder Kunstglas, abgedeckt, d.h. geschützt ist. Solar cells were originally developed to power satellites. Today, however, the technology for producing solar cells has progressed so far that such cells are also used on earth in many places where it is difficult to supply electrical current. Such solar cells usually consist of a light-sensitive layer which converts sunlight into electrical charge and which is placed on a metal plate, e.g. an aluminum plate and through a transparent pane, e.g. a sheet of natural or artificial glass, covered, i.e. is protected.

Es wurde nun gefunden, dass sich die Ausbeute des Sonnenlichts durch eine derartige Einrichtung zur Energiegewinnung dadurch wesentlich verbessern lässt, dass man die Solarzellen auf der der Sonnenbestrahlung abgewandten Seite mit einer Gummimatte versieht, die Kanäle für eine Kühlflüssigkeit aufweist. Unter einer Gummimatte versteht man in diesem Zusammenhang irgend ein Gebilde aus Gummi oder einem Gummiersatzstoff, also einem elastischen Kunststoff, der mit Kanälen für eine Kühlflüssigkeit, z.B. gewöhnliches Wasser, versehen ist. Zweckmässig ist es, wenn die Solarzellen auf der der Sonnenbestrahlung zugewandten Seite mit einer durchsichtigen Scheibe, also z.B. einer Glasscheibe oder einer Scheibe aus durchsichtigem Kunststoff versehen sind, mit der sie verschweisst oder auf die sie mittels eines durchsichtigen Klebers aufgeklebt sein können. It has now been found that the yield of sunlight can be significantly improved by such a device for generating energy by providing the solar cells on the side facing away from the sun with a rubber mat which has channels for a cooling liquid. In this context, a rubber mat is understood to mean any structure made of rubber or a rubber substitute, i.e. an elastic plastic, which is provided with channels for a cooling liquid, e.g. ordinary water. It is expedient if the solar cells on the side facing the sun radiation with a transparent pane, i.e. e.g. a glass pane or a pane made of transparent plastic with which they are welded or to which they can be glued by means of a transparent adhesive.

Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungs-Beispiel der Erfindung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Energiegewinnung, die gleichzeitig eine Dachhaut eines Gebäudes bildet, wobei zur bessern Anschaulichkeit die einzelnen Bestandteile der Einrichtung in unterschiedlichen Massstäben dargestellt sind. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. The single figure of the drawing shows a cross section through an inventive device for energy generation, which at the same time forms a roof skin of a building, the individual components of the device being shown on different scales for better clarity.

Die Solarzellen 1 an sich bekannter Konstruktion sind auf der der Sonnenbestrahlung zugewandten Seite mitteis einer durchsichtigen Glasplatte 2 oder einer durchsichtigen Platte aus einem Kunststoff gegen jegliche mechanische Beschädigung geschützt. Die Solarzellen können mit dieser Platte verschweisst oder mittels einem durchsichtigen Kleber mit ihr verbunden sein, wie das bei vielen Anwendungen üblich ist. Das Neue und Erfinderische und für die Erhöhung der Energieausbeute wesentliche Merkmal ist nun die Tatsache, dass die Solarzeilen 1 auf der der Sonnenbestrahlung abgewandten Seite auf einer Gummimatte 3 aufliegen, die mit Kanälen 4 für eine Kühlflüssigkeit versehen ist. Im gezeichneten Ausführungs-Beispiel besteht die Gummimatte aus einer Oberschicht 3a, einer Unterschicht 3b und Stegen 3c, die die beiden Schichten in konstantem Abstand halten und mit diesen Schichten Kanäle 4 für eine Kühiflüssigkeit begrenzen. Die Wandstärke dieser Kanäle beträgt vorzugsweise 1-2 mm, die Gesamtdicke der Matte ca. 10 mm. Der technische Vorteil, der sich durch die Gummimatte, die natürlich nicht notwendigerweise aus Gummi bestehen muss, sondern aus irgend einem gummiähnlichen oder als Gummiersatz dienenden Kunststoff, also einem sogenannten künstlichen Gummi bestehen kann, erreichen lässt, besteht nun darin, dass es einerseits möglich ist, mittels einer durch die Kanäle strömenden Kühlflüssigkeit die durch die Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme abzuführen, sodass sie sich anderswo nutzbringend verwenden lässt, also beispielsweise zum direkten Beheizen eines Schwimmbades oder als Primärkreis einer Wärmepumpe, und dass andererseits dadurch, dass die Wärme abgeführt und die Solarzelle kühl gehalten wird, diese mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet, d.h. pro einfallende Lichtmenge mehr Strom abgibt. Das vorstehend beschriebene Gebilde lässt sich nun, wie das in der Zeichnung dargestellt ist, als Dachhaut verwenden. In der Zeichnung ist mit 5 ein durch eine Bretterunterlage gebildetes Unterdach bezeichnet. Diese ist, wie üblich, auf Dachsparren befestigt, von denen in der Zeichnung einer dargestellt und mit 6 bezeichnet ist. Selbstverständlich kann das Unterdach 5 auch aus Kunststoffteilen angefertigt oder es kann auf der Ober- oder Unterseite der Bretter eine harte oder weiche Kunststoff-Isolationsschicht angebracht sein. The solar cells 1 of known construction are protected on the side facing the sun by means of a transparent glass plate 2 or a transparent plate made of plastic against any mechanical damage. The solar cells can be welded to this plate or connected to it by means of a transparent adhesive, as is common in many applications. The new and inventive feature that is essential for increasing the energy yield is the fact that the solar rows 1 lie on the side facing away from the sun radiation on a rubber mat 3 which is provided with channels 4 for a cooling liquid. In the exemplary embodiment shown, the rubber mat consists of an upper layer 3a, a lower layer 3b and webs 3c, which keep the two layers at a constant distance and use these layers to delimit channels 4 for a cooling liquid. The wall thickness of these channels is preferably 1-2 mm, the total thickness of the mat is approximately 10 mm. The technical advantage that can be achieved by the rubber mat, which of course does not necessarily have to be rubber, but can be made of any rubber-like or plastic that serves as a rubber substitute, i.e. a so-called artificial rubber, is that it is possible on the one hand to dissipate the heat generated by the solar radiation by means of a coolant flowing through the channels, so that it can be used elsewhere, e.g. for direct heating of a swimming pool or as the primary circuit of a heat pump, and on the other hand because the heat is dissipated and the solar cell cools is kept, this works with a higher efficiency, ie emits more electricity per incident amount of light. The structure described above can now, as shown in the drawing, be used as a roof skin. In the drawing, 5 denotes an under-roof formed by a wooden underlay. This is, as usual, attached to rafters, one of which is shown in the drawing and designated 6. Of course, the sub-roof 5 can also be made from plastic parts or a hard or soft plastic insulation layer can be attached to the top or bottom of the boards.

Die Gummimatte 3, die so verlegt ist, dass ihre Kanäle in der Fallrichtung des Daches verlaufen, weist an ihren beiden Längsrändern je einen kanalfreien Längsstreifen 7 auf. Bei der Montage werden zwei aneinander anstossende Streifen 7 durch eine ebenfalls in der Fallinie verlaufende Längsschiene 8 fest und dicht zusammengehalten. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, statt einer einzigen, sich über die ganze Länge der Gummibahn erstreckende Schiene mehrere Schienenabschnitte zu verwenden, deren Enden einander überlappen. Zur Befestigung aller vorstehend beschriebenen Teile werden Schrauben 9 und Spannklammern 10 verwendet: Die Schrauben 9 dienen dazu, die Längsschiene 8 oder die sie bildenden Schienenabschnitte festzuhalten, während die Spannklammern 10 die Glasplatten 2 gegen das Unterdach pressen. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle von Spannklammern 10, die beispielsweise alle 50 cm angebracht sein können, ein sich über die ganze Länge der Bahn erstreckendes Abdeckblech oder eine Mehrzahl von sich schindelartig überdeckenden Abdeckblechen anzubringen. The rubber mat 3, which is laid so that its channels run in the direction of the roof, has a channel-free longitudinal strip 7 on each of its two longitudinal edges. During assembly, two abutting strips 7 are held tightly and tightly together by a longitudinal rail 8 also running in the falling line. It is of course readily possible to use several rail sections, the ends of which overlap one another, instead of a single rail which extends over the entire length of the rubber track. Screws 9 and clamps 10 are used to fasten all the parts described above: The screws 9 serve to hold the longitudinal rail 8 or the rail sections forming them, while the clamps 10 press the glass plates 2 against the sub-roof. Of course, it is also possible, instead of tension clamps 10, which can be attached, for example, every 50 cm, to attach a cover plate extending over the entire length of the web or a plurality of cover plates covering one another in a shingle-like manner.

Für die gute Zirkulation des Kühlwassers klebt oder schweisst man am untern und am obern Ende jeder Gummimatte 3 ein die Kanäle 4 miteinander verbindendes im Querschnitt U- oder Halbkreisförmiges Abschlussstück an, wobei das Abschlussstück am untern Ende mit einer Zufluss-Leitung und das Abschlussstück am obern Ende mit einer Ab-fluss-Leitung versehen ist. Je nach den vorliegenden Verhältnissen genügt die durch die Erwärmung des Wassers in den Kanälen erzeugte Strömung oder es kann oder muss noch zusätzlich eine Umwälzpumpe vorgesehen werden. Mit dieser Anordnung ist es also möglich, die Solarzelle in einem für sie optimalen Temperaturbereich zu betreiben, also aus ihr eine grössere Leistung zu erhalten als beim For the good circulation of the cooling water, one glues or welds to the lower and upper ends of each rubber mat 3 a cross-sectionally U-shaped or semicircular end piece connecting the channels 4 to each other, the end piece at the lower end with an inflow pipe and the end piece at the top End is provided with a drain pipe. Depending on the prevailing conditions, the flow generated by the heating of the water in the channels is sufficient, or a circulation pump can or must also be provided. With this arrangement it is therefore possible to operate the solar cell in a temperature range that is optimal for it, that is to say to obtain a higher output from it than in the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

CH 681 053 A5 CH 681 053 A5

bisherigen Betrieb, und zu sätzlich Wärmeenergie zu beziehen. previous operation, and additional heat energy.

Selbstverständlich lässt sich die erfindungsge-mässe Einrichtung zur Energiegewinnung nicht nur als Dachhaut verwenden. Sie kann auch zur Verkleidung einer Mauer aber auch als isoliertes Ener-giegewinnungs-Element irgendwo befestigt werden. Of course, the device according to the invention for generating energy can not only be used as a roof skin. It can also be attached somewhere to clad a wall or as an isolated energy recovery element.

Claims (12)

PatentansprücheClaims 1. Einrichtung zur Energiegewinnung mit Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) auf ihrer der Sonnenbestrahlung abgewandten Fläche mit einem Kühler versehen sind, der einen Zuflussanschiuss und einen Auslaufanschluss für eine Kühlflüssigkeit aufweist.1. Device for generating energy with solar cells, characterized in that the solar cells (1) are provided on their surface facing away from the sun with a cooler which has an inflow connection and an outlet connection for a cooling liquid. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) auf ihrer der Sonnenbestrahlung zugewandten Seite durch eine durchsichtige Scheibe (2) bedeckt sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the solar cells (1) on their side facing the solar radiation are covered by a transparent pane (2). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) mittels eines durchsichtigen Klebers mit der durchsichtigen Scheibe (2) unlösbar verbunden sind.3. Device according to claim 2, characterized in that the solar cells (1) are non-detachably connected to the transparent pane (2) by means of a transparent adhesive. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1 ) auf die durchsichtige Scheibe (2) aufgeschweisst sind.4. Device according to claim 2, characterized in that the solar cells (1) are welded onto the transparent pane (2). 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) auf dem Kühler aufliegen.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solar cells (1) rest on the cooler. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) mit dem Kühler lösbar verbunden sind.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solar cells (1) are detachably connected to the cooler. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (1) mit dem Kühler unlösbar verschweisst oder verklebt sind.7. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solar cells (1) are permanently welded or glued to the cooler. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler durch zwei an seinen Rändern und an mehreren weiteren Stellen miteinander verbundene Bleche gebildet wird.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooler is formed by two sheets connected to one another at its edges and at a plurality of further locations. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Bleche verbindenden Stellen vom Zuflussanschiuss zum Auslaufanschluss führende Kanäle begrenzen.9. Device according to claim 8, characterized in that the points connecting the sheets from the inflow connection to the outlet connection lead channels. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler durch eine mit Kanälen für die Kühlflüssigkeit versehene Gummimatte gebildet wird.10. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooler is formed by a rubber mat provided with channels for the cooling liquid. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummimatte (3) ca. 1 cm dick ist und aus einer Ober- (3a) und einer Unterschicht (3b) sowie die beiden Schichten in konstantem Abstand haltenden Stegen (3c) gebildet wird.11. The device according to claim 10, characterized in that the rubber mat (3) is about 1 cm thick and is formed from an upper (3a) and a lower layer (3b) and the two layers at a constant spacing webs (3c) . 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten (3a, 3b) und die Stege (3c) je ca. 1-2 mm dick sind.12. Device according to claim 11, characterized in that the two layers (3a, 3b) and the webs (3c) are each about 1-2 mm thick. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd
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