CH684202A5 - Roof covering and structural element with solar cells - Google Patents
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Abstract
Description
1 1
CH 684 202 A5 CH 684 202 A5
2 2nd
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Dacheindeckung aus einer Vielzahl von überlappenden und auf einer Unterdachkonstruktion aufliegenden Dachdeckelemen-ten und/oder Bauelementen mit Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie mittels Solarzellen an einem geneigten Dach sowie ein Bauelement mit Solarzellen für Dacheindeckungen. The invention relates to a roof covering made of a plurality of overlapping roof cover elements and / or components resting on a sub-roof construction with devices for utilizing solar energy by means of solar cells on an inclined roof, as well as a component with solar cells for roof coverings.
Es ist bekannt, auf Dächern von Gebäuden sogenannte Solargeneratoren zur Umwandlung der Sonnenenergie in elektrischen Strom mittels Solarzellen anzubringen. Diese Solargeneratoren bestehen aus einem oder mehreren plattenförmigen Bauelementen, bzw. Soiarmodulen, welche in einer speziellen Tragkonstruktion gehalten und befestigt sind. Diese Tragkonstruktion besteht bei geneigten Dächern zumeist aus einem Metallrahmen, welcher die Solarmodule vor Wind und Witterungsbelastungen schützt. Dieser Metallrahmen ist über der normalen Dacheindeckung, z.B. in der Form einer Dachziegelfläche, angeordnet. Da der Metallrahmen und die darin eingelegten Solarmodule ziemlich schwer sind, muss der Metallrahmen auf der tragenden Dachkonstruktion abgestützt werden, wozu Durchbrüche in der Dacheindeckung, bzw. der Dachziegelfläche, notwendig sind. Je nach Grösse der gesamten Generatorfläche wird eine tragfähige und damit aufwendige Tragkonstruktion, bzw. Rahmenkonstruktion benötigt. Entsprechend stark und aufwendig müssen auch die AbStützungen auf der tragenden Dachkonstruktion sein. Das Montieren derartiger Solargeneratorflächen auf geneigten Dachflächen ist mit erheblichem Aufwand verbunden und muss sorgfältig ausgeführt werden, damit die Dichtigkeit der Dachfläche gewährleistet bleibt. Die Montage muss von Spezialisten und zumeist mit zusätzlichen Hilfsmitteln ausgeführt werden, da die Tragkonstruktion voluminös und schwer ist. Bei vormontierten Solargeneratorflächen sind die einzelnen Bauelemente so schwer, dass sie von einer einzelnen Person nicht mehr gehandhabt werden können. Ein weiterer Nachteil derartiger Konstruktionen mit über der Dacheindeckung angeordneten Solargeneratoren besteht darin, dass zwischen dem Rahmen, bzw. den Bauelementen des Solargenerators und der Dacheindeckung, z.B. der Ziegeloberfläche, ein Zwischenraum entsteht, welcher nicht mehr zugänglich und kontrollierbar ist. Bei allfälligen Schäden an der Dacheindeckung, bzw. den Ziegeln in diesem Bereiche, müssen die Bauelemente des Solargenerators mit grossem Aufwand demontiert, und erst dann kann eine Reparatur ausgeführt werden. Auch vom architektonischen Standpunkte her sind derartige auf die Dacheindeckung aufgebaute Solargeneratorflächen unbefriedigend, da sie die visuelle Wirkung der Dachfläche stören und als Aufbauten wirken. It is known to install so-called solar generators on the roofs of buildings to convert solar energy into electrical power using solar cells. These solar generators consist of one or more plate-shaped components, or solar modules, which are held and fastened in a special supporting structure. With sloping roofs, this support structure usually consists of a metal frame that protects the solar modules from wind and weather loads. This metal frame is over the normal roof covering, e.g. in the form of a roof tile surface. Since the metal frame and the solar modules inserted in it are quite heavy, the metal frame must be supported on the load-bearing roof structure, which requires breakthroughs in the roof covering or the roof tile surface. Depending on the size of the entire generator area, a stable and therefore complex supporting structure or frame structure is required. The supports on the load-bearing roof structure must also be correspondingly strong and complex. The installation of such solar generator surfaces on inclined roof surfaces involves considerable effort and must be carried out carefully so that the tightness of the roof surface remains guaranteed. The assembly must be carried out by specialists and usually with additional aids, since the supporting structure is bulky and heavy. With preassembled solar generator surfaces, the individual components are so heavy that they can no longer be handled by a single person. Another disadvantage of such constructions with solar generators arranged over the roof covering is that between the frame or the components of the solar generator and the roof covering, e.g. on the surface of the brick, an intermediate space is created which is no longer accessible and controllable. In the event of any damage to the roof covering or the tiles in this area, the components of the solar generator have to be dismantled with great effort, and only then can a repair be carried out. Also from an architectural point of view, such solar generator surfaces built on the roof covering are unsatisfactory because they interfere with the visual effect of the roof surface and act as structures.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dacheindeckung zu schaffen, bei welcher die Dachdeckelemente wie z.B. Dachziegel, und die Bauelemente mit den Solarzellen gleichwertige Bestandteile der Dacheindeckung bilden, die Bauelemente mit den Solarzellen ohne zusätzliche Hilfsmittel auf der Unterdachkonstruktion verlegt werden können und mit den benachbarten Dachziegeln und/oder Bauelementen mit Solarzellen einen formschlüssigen Verbund bilden und ein Bauelement mit Solarzellen für Dacheindeckungen an geneigten Dächern zu schaffen, welches eine verlegungsfertige Einheit bildet und von einer einzelnen Person in gleicher oder mindestens ähnlicher Weise wie die übrigen Dachdeckelemente verlegt werden kann, ohne dass eine Hilfs- oder Zusatzkonstruktion notwendig ist. It is an object of the present invention to provide a roof covering in which the roof covering elements, e.g. Roof tiles, and the components with the solar cells form equivalent components of the roof covering, the components with the solar cells can be laid on the sub-roof structure without additional aids and form a positive connection with the neighboring roof tiles and / or components with solar cells and a component with solar cells for roof coverings to create on sloping roofs, which forms a ready-to-install unit and can be installed by a single person in the same or at least similar manner as the other roofing elements, without the need for an auxiliary or additional construction.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und des Patentanspruches 8 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche. This object is achieved by the features defined in the characterizing part of patent claim 1 and patent claim 8. Advantageous developments of the invention result from the features of the dependent claims.
Die erfindungsgemässe Dacheindeckung weist verschiedene Vorteile auf. Dadurch, dass die Bauelemente mit Solarzellen direkt auf der Unterdachkonstruktion aufliegen und formschlüssig mit dieser verbunden sind, ist im Bereiche der Bauelemente mit Solarzellen keine zusätzliche Dacheindeckung, z.B. mit Dachziegeln, notwendig. Dadurch ergibt sich eine Einsparung an Material und Verlegearbeit. Da die Bauelemente am unteren und oberen Ende Bereiche aufweisen, welche mit den benachbarten Dachdeckelementen oder Bauelementen überlappende Bereiche bilden, ergibt sich für die Bauelemente mit Solarzellen das gleiche Verlegeprinzip wie für ziegelbeschichtete Dacheindeckungen. Für die Verlegung und Abstützung der Bauelemente mit Solarzellen findet somit die gleiche Unterdachkonstruktion Verwendung wie bei bekannten Dacheindeckungen mit üblichen Dachdeckelementen. Zusätzliche Tragwerkskonstruktionen sind nicht notwendig, da die Bauelemente mit Solarzellen in sich geschlossene Einheiten bilden und direkt auf der Unterdachkonstruktion aufliegen. Mit den über den seitlichen Randbereichen eines Bauelementes und den Randbereichen benachbarter Dachdeck- oder Bauelemente angeordneten Abdeckelementen ergibt sich eine geschlossene Dacheindeckung, bzw. Dachhaut, welche in der üblichen und geforderten Weise Schutz vor Witterungseinflüssen bietet. Da die Bauelemente mit Solarzellen wie normale Dach-deckelemente verlegt werden können, lassen sich Dachflächen abhängig von der gewünschten Grösse eines Solargenerators vollständig oder teilweise mit Bauelementen mit Solarzellen eindecken. In vielen Fällen ist ein Teil der Dachfläche von üblichen Dachdeckelementen, z.B. Dachziegeln bedeckt, und die für den Solargenerator benötigte Fläche ist von Bauelementen mit Solarzellen bedeckt. Dadurch, dass die Bauelemente mit Solarzellen in die Fläche der Dacheindeckung integriert sind ergibt sich ein wesentlich besserer visueller Gesamteindruck. Dieser wird noch dadurch verbessert, dass die mit Solarzellen bestückten Platten der Bauelemente von einem Rahmen umschlossen sind und diese Rahmen die Gesamtfläche eines grossflächigen Solargenerators strukturieren und in ähnlicher Weise unterbrechen wie die Trennfugen der Dachdeckelemente in einer normalen Dacheindeckung. The roof covering according to the invention has various advantages. Because the components with solar cells lie directly on the sub-roof structure and are positively connected to it, there is no additional roof covering in the area of the components with solar cells, e.g. with roof tiles, necessary. This results in a saving in material and laying work. Since the components have areas at the lower and upper ends that form areas that overlap with the adjacent roofing elements or components, the same installation principle results for the components with solar cells as for tile-coated roof coverings. The same sub-roof construction is used for the laying and supporting of the components with solar cells as in the case of known roof coverings with conventional roof covering elements. Additional supporting structures are not necessary because the components with solar cells form self-contained units and rest directly on the sub-roof structure. With the covering elements arranged over the lateral edge areas of a component and the edge areas of adjacent roofing or building elements, a closed roof covering or roof skin is obtained, which offers protection against the weather in the usual and required manner. Since the components can be installed with solar cells like normal roof covering elements, roof areas can be covered completely or partially with components with solar cells depending on the desired size of a solar generator. In many cases, part of the roof area is of common roofing elements, e.g. Roof tiles covered, and the area required for the solar generator is covered by components with solar cells. The fact that the components are integrated with solar cells in the surface of the roof covering gives a much better overall visual impression. This is further improved by the fact that the panels of the components equipped with solar cells are enclosed by a frame and these frames structure the entire area of a large-area solar generator and interrupt it in a manner similar to the separating joints of the roofing elements in a normal roof covering.
Das erfindungsgemässe Bauelement weist unter anderem den Vorteil auf, dass es leicht und in einfacher Weise von einer einzelnen Person verlegt werden kann. Am Rahmen des Bauelementes sind The component according to the invention has the advantage, among other things, that it can be easily and easily installed by a single person. Are on the frame of the component
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alle für die Auflage auf dem Unterdach und für die Verbindung mit der Unterdachkonstruktion notwendigen Elemente vorhanden. Um die Verlegung durch eine einzelne Person zu gewährleisten, ist die Grösse eines einzelnen Bauelementes mit Solarzellen so zu wählen, dass das Gewicht und die Aussenabmessungen ein normales Handling ermöglichen. Weisen beispielsweise die Dachdeckelemente, bzw. Dachziegel, eine Länge von ca. 42 cm und eine Breite von ca. 25 cm auf, so erweist es sich als zweckmässig, für die Bauelemente mit den Solarzellen jeweils die zweifache Abmessung für die Länge und die Breite zu wählen. Bauelemente dieser Grösse lassen sich relativ leicht wie übliche Dachdeckelemente anordnen und bei Bedarf auch wieder aus der Dachfläche entfernen. In Abhängigkeit von der visuellen Gestaltung der Dachfläche und der Art der Verlegung der Bauelemente sind andere ganzzählige oder gebrochene Vielfache der Längen- und Breitenverhältnisse der normalen Dachdeckelemente anwendbar. Die zweiteilige Ausbildung des Rahmens der Bauelemente ermöglicht einerseits eine zweckmässige Produktion der Rahmenteile und der Bauelemente und anderseits eine relativ einfache Anpassung der einzelnen Rahmenteile an unterschiedliche Bedürfnisse, z.B. im Bereiche der Verbindungselemente zur Unterdachkonstruktion. Beim Verschrauben des unteren einstückigen Rahmenteiles mit dem oberen einstückigen Rahmenteil kann eine Beschädigung der mit den Solarzellen bestückten Trägerplatte vermieden werden, wodurch die Qualität der Bauelemente erheblich erhöht und der Ausschuss reduziert werden kann. Bei allfälligen Defekten ist es auch möglich, eine defekte Trägerplatte unter Wiederverwendung des Rahmens auszutauschen. Die Verwendung von Kunststoff für die Herstellung des Rahmens für die einzelnen Bauelemente führt zu einer kostengünstigen Produktion und ermöglicht die Herstellung der Rahmenteile im Spritzgiessverfahren. Damit lassen sich auch komplizierte Querschnittsformen herstellen, so dass der Rahmen die gestellten Forderungen an Dichtigkeit und Witterungsbeständigkeit erfüllen kann. Durch entsprechende Zusätze lassen sich in bekannter Weise die Eigenschaften des Kunststoffes verändern, wobei das obere Teil des Rahmens licht-, bzw. UV-beständig ausgerüstet wird, und das untere Teil des Rahmens bei Bedarf Zusätze aufweist, welche flammhemmend wirken. Diese vorteilhafte Möglichkeit der unterschiedlichen Ausrüstung des Kunststoffes mit Zusätzen für das Ober- und Unterteil des Rahmens ergibt sich ebenfalls aus der zweiteiligen Ausführung des Rahmens. Andernfalls müsste ein Kompromiss zwischen den verschiedenen gewünschten Eigenschaften geschlossen werden, da z.B. flammhemmende Zusätze die UV-Beständigkeit herabsetzen. Im erfin-dungsgemässen Rahmen kann jedoch das Unterteil des Rahmens ohne Schwierigkeiten mit flammhemmenden Zusätzen versehen sein, da dieses Unterteil des Rahmens nicht von Licht beaufschlagt wird. Als besonders zweckmässiges Material für die Herstellung der Rahmenteile erweisen sich Kunststoffe aus der Gruppe der Polymerisat-Thermoplaste, z.B. Polymethyl-Methacrylat. all elements necessary for the support on the sub-roof and for the connection with the sub-roof construction. In order to ensure installation by a single person, the size of a single component with solar cells must be selected so that the weight and the external dimensions enable normal handling. If, for example, the roofing elements or tiles have a length of approx. 42 cm and a width of approx. 25 cm, it proves to be expedient to assign twice the dimensions for the length and the width for the components with the solar cells choose. Components of this size can be arranged relatively easily like conventional roofing elements and can also be removed from the roof surface if necessary. Depending on the visual design of the roof surface and the way the components are laid, other integer or fractional multiples of the length and width ratios of the normal roof covering elements can be used. The two-part design of the frame of the components enables, on the one hand, a suitable production of the frame parts and the components and, on the other hand, a relatively simple adaptation of the individual frame parts to different needs, e.g. in the area of the connecting elements for the sub-roof construction. When the lower, one-piece frame part is screwed to the upper, one-piece frame part, damage to the carrier plate fitted with the solar cells can be avoided, as a result of which the quality of the components can be considerably increased and the waste can be reduced. If there are any defects, it is also possible to replace a defective carrier plate while reusing the frame. The use of plastic for the production of the frame for the individual components leads to cost-effective production and enables the production of the frame parts using the injection molding process. This also allows complex cross-sectional shapes to be produced, so that the frame can meet the requirements for tightness and weather resistance. Appropriate additives can be used to change the properties of the plastic in a known manner, the upper part of the frame being made resistant to light or UV, and the lower part of the frame having additives which have a flame-retardant effect if required. This advantageous possibility of different equipment of the plastic with additives for the upper and lower part of the frame also results from the two-part design of the frame. Otherwise a compromise would have to be made between the various desired properties, e.g. flame retardant additives that reduce UV resistance. In the frame according to the invention, however, the lower part of the frame can be provided with flame-retardant additives without difficulty, since this lower part of the frame is not exposed to light. Plastics from the group of polymer thermoplastics have proven to be a particularly useful material for the production of the frame parts, e.g. Polymethyl methacrylate.
Da sich die erfindungsgemässen Bauelemente bei einer erfindungsgemässen Dacheindeckung leicht und auch durch Hilfskräfte verlegen lassen, ergibt sich eine erhebliche Reduktion der Verlegekosten. Die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Bauelementen, bzw. Solarmodulen, und die Zusammenführung dieser Anschlüsse in einen Sammelstrang für die Abführung des elektrischen Stromes erfolgt in bekannter Weise an der Unterseite der Bauelemente. Änderungen oder Reparaturen an den elektrischen Verbindungsleitungen lassen sich auch bei fertiggestellten Solargeneratoranlagen einfach durchführen, da einzelne Bauelemente leicht aus dem Verbund der Dacheindeckung ausgebaut und anschliessend wieder eingebaut werden können. Das erfindungsgemässe Bauelement mit Solarzellen ermöglicht auch in einfacher Weise, eine bestehende geneigte Dachfläche mit einer üblichen Dacheindeckung aus z.B. Dachziegeln umzubauen und durch den Einbau eines Solargenerators bestehend aus den erfindungsgemässen Bauelementen eine erfindungsgemässe Dacheindeckung zu bilden. Dies ist möglich, ohne dass die Unterdachkonstruktion geändert werden müsste oder zusätzliche Trag-, bzw. Hilfskonstruktionen notwendig werden. Since the construction elements according to the invention can be easily installed with a roof covering according to the invention and also by auxiliary personnel, there is a considerable reduction in installation costs. The electrical connections between the individual components, or solar modules, and the merging of these connections in a collecting line for the dissipation of the electrical current takes place in a known manner on the underside of the components. Changes or repairs to the electrical connecting cables can also be carried out easily with completed solar generator systems, since individual components can easily be removed from the roof covering and then reinstalled. The component according to the invention with solar cells also makes it possible in a simple manner to construct an existing inclined roof surface with a conventional roof covering, e.g. Convert roof tiles and form a roof covering according to the invention by installing a solar generator consisting of the components according to the invention. This is possible without having to change the sub-roof construction or without additional supporting or auxiliary structures.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Dacheindeckung an einem geneigten Dach bestehend aus Dachziegeln und Bauelementen mit Solarzellen, 1 is a roof covering on a pitched roof consisting of tiles and components with solar cells,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den oberen Übergangsbereich von den Bauelementen mit Solarzellen zu den Dachziegeln mit der Unterdachkonstruktion, 2 shows a cross section through the upper transition area from the components with solar cells to the roof tiles with the sub-roof construction,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Rahmenbereiche zweier benachbarter Bauteile mit Solarzellen im Überlappungsbereich, 3 shows a cross section through the frame areas of two adjacent components with solar cells in the overlap area,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die seitlichen Rahmenbereiche zweier benachbarter Bauelemente mit Solarzellen, 4 shows a cross section through the lateral frame areas of two adjacent components with solar cells,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus den seitlichen Randbereichen zweier benachbarter Bauelemente mit einem Distanzelement. Fig. 5 shows a section of the lateral edge areas of two adjacent components with a spacer.
Das in Fig. 1 dargestellte geneigte Dach weist eine Dacheindeckung 1 auf, welche aus Dachdeckelementen in der Form von Dachziegeln 2 und aus Bauelementen 6 mit Solarzellen 7 gebildet ist. Die Bauelemente 6 bedecken einen relativ grossen Bereich 15 der Dachfläche und bilden einen Solargenerator. Jedes der Bauelemente 6 weist einen Rahmen 8 auf, welcher im oberen, bzw. unteren Bereich 10,11 mit den benachbarten Bauelementen 6 oder Dachziegeln 2 überlappt. Die seitlichen Randbereiche 14 der Rahmen 8, bzw. der Bauelemente 6 sind durch Abdeckelemente 16 miteinander verbunden, wodurch die Trennfugen zwischen benachbarten Bauelementen 6 oder Bauelementen 6 und Dachziegeln 2 abgedeckt werden. Alle Bauelemente 6 liegen wie die Dachziegel 2 direkt auf der Unterdachkonstruktion auf, und zur Befestigung ist keine The sloping roof shown in FIG. 1 has a roof covering 1, which is formed from roofing elements in the form of roof tiles 2 and from components 6 with solar cells 7. The components 6 cover a relatively large area 15 of the roof area and form a solar generator. Each of the components 6 has a frame 8 which overlaps with the adjacent components 6 or roof tiles 2 in the upper or lower region 10, 11. The lateral edge regions 14 of the frame 8, or of the components 6 are connected to one another by cover elements 16, as a result of which the separating joints between adjacent components 6 or components 6 and roof tiles 2 are covered. All the components 6 lie like the roof tiles 2 directly on the sub-roof structure, and there is none for fastening
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zusätzliche Tragkonstruktion notwendig. Im dargestellten Beispiel bilden 72 Bauelemente 6 den Solargenerator, wobei die elektrischen Verbindungen der einzelnen Bauelemente 6 an der Unterseite angeordnet sind. Die entsprechenden Kabel und Leitungen können ohne Schwierigkeiten in den Zwischenräumen der Unterdachkonstruktion verlegt und einem Sammelstrang für die Abführung des elektrischen Stromes zugeführt werden. additional supporting structure necessary. In the example shown, 72 components 6 form the solar generator, the electrical connections of the individual components 6 being arranged on the underside. The corresponding cables and wires can be laid in the gaps in the sub-roof structure without difficulty and fed to a collecting line for the dissipation of the electrical current.
In Fig. 2 ist mittels eines Längsschnittes durch einen Teil der Dacheindeckung 1 und die Unterdachkonstruktion 3 der Aufbau der erfindungsgemässen Dacheindeckung besser erkennbar. Die Unterdachkonstruktion 3 besteht aus Längslatten 5, welche auf nicht dargestellten Dachbalken aufliegen und Querlatten 4. Unterhalb der Längslatten 5 ist normalerweise eine Wärmeisolation 21 angeordnet, wobei auch noch weitere nicht dargestellte, jedoch allgemein bekannte, Dachkonstruktionselemente vorhanden sein können. Die Querlatten 4 bilden die Auflager für die Dachziegel 2 und die Bauelemente 6. Die Dachziegel 2 weisen dabei in bekannter Weise eine Befestigungsnase 45 auf, welche in die Querlattungen 4 eingreift. Am oberen Ende der Dachziegel sind auf der Oberseite Rippen 46 und am unteren Ende an der Unterseite Nuten 47 angeordnet, welche ineinander eingreifen, wenn zwei benachbarte Ziegel 2 übereinander gelegt werden. Entsprechende Dichtrippen und Nuten sind auch in den Seitenbereichen der Ziegel 2 vorhanden. Zusätzliche Befestigungen der Ziegel 2 auf der Unterdachkonstruktion 3 sind nicht notwendig, da das Gewicht der Ziegel 2 genügt, um diese unter normalen Bedingungen im Verbund der Dacheindek-kung zu halten. In gleicher Weise wie die Dachziegel 2 sind auch die Bauelemente 6 auf der Unterdachkonstruktion 3 verlegt. Dazu sind am Rahmen 8 jedes Bauelementes 6 am oberen Ende 12 an der Unterseite Verbindungselemente 24 in der Form von Nocken angeordnet, welche in die Querlatten 4 eingreifen und mit diesen eine formschlüssige Verbindung herstellen. In der obersten Element-Reihe des Solargenerators bildet das obere Ende 12 des Bauelementes 6 mit dem benachbarten Dachziegel 2 einen überlappenden Bereich 10. Wie in Fig. 3 erkennbar und dazu auch näher beschrieben, weist der Rahmen 8 am oberen Ende 12 des Bauelementes 6 Rippen 32, 33 auf, welche in die Nuten 47 an der Unterfläche des Dachziegels 2 eingreifen. Da sich die Bauelemente 6 über mehrere Querlattungen 4 erstrecken, sind im Bereiche jeder Querlatte 4 an der Unterseite des Rahmens 8 jedes Bauelementes 6 Auflageflächen 22, 23 angeordnet. Diese dienen der direkten Abstützung und Auflage der Bauelemente 6 auf der Unterdachkonstruktion 3. Das untere Ende 13 des Bauelementes 6 liegt auf der Oberseite des oberen Endes 12 eines benachbarten Bauelementes 6 auf und bildet mit diesem einen überlappenden Bereich 11. Auch in diesem überlappenden Bereich 11 besteht zwischen den beiden benachbarten Bauelementen 6 eine Labyrinthdichtung, welche durch die in Fig. 3 dargestellten Rippen und Nuten gebildet wird. Die dargestellten Bauelemente 6 weisen die doppelte Länge eines Dachziegels 2 auf und auch die doppelte 2, the structure of the roof covering according to the invention can be better seen by means of a longitudinal section through part of the roof covering 1 and the sub-roof construction 3. The sub-roof structure 3 consists of longitudinal battens 5 which rest on roof beams (not shown) and transverse battens 4. A thermal insulation 21 is normally arranged below the longitudinal battens 5, although there may also be other roof structure elements which are not shown but are generally known. The cross battens 4 form the supports for the roof tiles 2 and the components 6. The roof tiles 2 have a fastening lug 45 in a known manner, which engages in the cross battens 4. At the upper end of the roof tiles ribs 46 are arranged on the upper side and at the lower end on the underside grooves 47 which engage with one another when two adjacent tiles 2 are placed one above the other. Corresponding sealing ribs and grooves are also present in the side areas of the brick 2. Additional fastenings of the tiles 2 on the sub-roof structure 3 are not necessary, since the weight of the tiles 2 is sufficient to keep them under the roof covering under normal conditions. In the same way as the roof tiles 2, the structural elements 6 are also laid on the sub-roof structure 3. For this purpose, connecting elements 24 in the form of cams are arranged on the frame 8 of each component 6 at the upper end 12 on the underside, which engage in the crossbars 4 and produce a positive connection with them. In the uppermost row of elements of the solar generator, the upper end 12 of the component 6 forms an overlapping area 10 with the adjacent roof tile 2. As can be seen in FIG. 3 and is also described in more detail, the frame 8 has ribs 6 at the upper end 12 of the component 32, 33, which engage in the grooves 47 on the lower surface of the roof tile 2. Since the components 6 extend over a plurality of cross battens 4, 6 contact surfaces 22, 23 are arranged in the region of each cross battens 4 on the underside of the frame 8 of each component 6. These serve to directly support and support the components 6 on the sub-roof construction 3. The lower end 13 of the component 6 lies on the top of the upper end 12 of an adjacent component 6 and forms an overlapping region 11 with it. Also in this overlapping region 11 there is a labyrinth seal between the two adjacent components 6, which is formed by the ribs and grooves shown in FIG. 3. The components 6 shown have twice the length of a roof tile 2 and also double
Breite. Es können aber auch andere ganzzählige oder gebrochenzählige Vielfache der Abmessungen der Dachziegel 2 gewählt werden, z.B. das 3-fache oder das 3,5-fache, wobei es zweckmässig ist, die Länge des Bauelementes 6 so zu wählen, dass das untere und das obere Ende jeweils auf einer Querlatte 4 aufliegen. Bei Bedarf können zusätzliche Querlatten eingebaut werden, so dass die Abmessungen der Bauelemente 6 in einem weiten Bereiche variieren können. Der Ein- und Ausbau der Bauelemente 6 erfolgt in jedem Falle in gleicher Weise wie Dachziegel 2 auf ihrer zugehörigen Unterdachkonstruktion 3 verlegt werden. Dabei wird von unten her beginnend ein Dachdeckelement in der Form eines Ziegels 2 oder ein Bauelement 6 mit Solarzellen 7 in die entsprechende Querlatte 4 eingehängt und dann das gewünschte Nachbarelement seitlich oder nach oben fortlaufend angefügt. Der Übergang von Dachziegeln 2 zu Bauelementen 6 oder umgekehrt bereitet dabei keine Schwierigkeiten, da die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Rahmens 8 der Bauelemente 6 eine dem Dachdek-ker bekannte Verlegeart ermöglicht. Bei allfälligen Defekten ist es wie bei herkömmlichen Dacheindek-kungen aus Ziegeln 2 möglich, durch Anheben benachbarter Dachdeckelemente ein einzelnes Bauelement 6 aus seiner formschlüssigen Verbindung mit den Querlatten 4 herauszuheben und nach dem Ersatz oder entsprechender Reparatur wieder in den Verbund einzufügen. Dazu müssen weder feste Verbindungen noch Trag- oder Hilfskonstruktionen gelöst, bzw. entfernt werden. An der Unterseite jedes Bauelementes 6 ist ein Anschlusskasten 48 und ein Anschlusskabel 49 für die Herstellung der notwendigen elektrischen Verbindungen vorhanden. Das Anschlusskabel 49 weist eine für die Montage und Demontage zweckmässige Überlänge auf. Es ist offensichtlich, dass die Verlegung der erfindungsgemässen Bauelemente 6 mit Solarzellen 7 auf einem geneigten Dach und die Erstellung einer Dacheindeckung mit einem Solargenerator mit Hilfe der erfindungsgemässen Bauelemente 6 ausserordentlich einfach ist und in sehr kurzer Zeit erstellt werden kann. Es sind dazu keine Hilfskonstruktionen notwendig, sondern die Verlegung aller Elemente der Dacheindeckung 1 erfolgt auf einer normalen und üblichen Unterdachkonstruktion 3. Die Verlegung der Bauelemente 6 mit den Solarzellen 7 kann durch jede Person erfolgen, welche mit der Verlegung von üblichen Dachdeckelementen, wie z.B. Ziegeln 2, vertraut ist. Auch das Zusammenführen der elektrischen Verbindungen mittels der Anschlusskabel 49 kann mit Hilfe von einfachen Anweisungen erfolgen, und es müssen keine Spezialisten eingesetzt werden. Die Erstellung einer erfindungsgemässen Dacheindeckung mit den Bauelementen 6 lässt sich in kürzerer Zeit als bei den bekannten Installationen ausführen, und sie weist zudem den Vorteil auf, dass die Bauelemente 6 in die Dacheindeckung 1 integriert sind und mit allfällig benachbarten Dachdeckelementen, im dargestellten Beispiel in der Form von Dachziegeln 2, eine visuelle Einheit bilden. Durch die Veränderung der Grösse der Bauelemente 6 und Anpassungen der Form der Rahmen 8 der Bauelemente 6 lässt Width. However, other integer or fractional multiples of the dimensions of the roof tiles 2 can also be selected, e.g. 3 times or 3.5 times, it being expedient to choose the length of the component 6 such that the lower and the upper end each rest on a crossbar 4. If necessary, additional crossbars can be installed, so that the dimensions of the components 6 can vary within a wide range. The installation and removal of the components 6 is carried out in any case in the same way as roof tiles 2 are laid on their associated sub-roof structure 3. Starting from below, a roofing element in the form of a brick 2 or a component 6 with solar cells 7 is suspended in the corresponding crossbar 4 and then the desired neighboring element is added laterally or continuously upwards. The transition from roof tiles 2 to components 6 or vice versa does not pose any difficulties, since the design of the frame 8 of the components 6 according to the invention enables a type of installation known to the roof covering. In the event of defects, it is possible, as with conventional roof coverings made of bricks 2, to lift a single component 6 out of its form-fitting connection with the crossbars 4 by lifting adjacent roofing elements and to reinsert them into the composite after replacement or appropriate repair. Neither fixed connections nor supporting or auxiliary structures need to be loosened or removed. On the underside of each component 6 there is a connection box 48 and a connection cable 49 for making the necessary electrical connections. The connecting cable 49 has an excess length which is expedient for assembly and disassembly. It is obvious that the laying of the components 6 according to the invention with solar cells 7 on an inclined roof and the creation of a roof covering with a solar generator with the aid of the components 6 according to the invention is extremely simple and can be created in a very short time. No auxiliary structures are required for this, but all elements of the roof covering 1 are laid on a normal and customary sub-roof structure 3. The laying of the components 6 with the solar cells 7 can be carried out by any person who is familiar with the laying of customary roofing elements, e.g. Bricks 2, is familiar. The connection of the electrical connections by means of the connecting cables 49 can also be carried out with the aid of simple instructions, and no specialists need to be employed. The creation of a roof covering according to the invention with the components 6 can be carried out in a shorter time than in the known installations, and it also has the advantage that the components 6 are integrated in the roof covering 1 and with any adjacent roof covering elements, in the example shown in FIG Form of roof tiles 2, form a visual unit. By changing the size of the components 6 and adapting the shape of the frame 8 of the components 6 can
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sich ein Solargenerator in optimaler Weise in eine Dacheindeckung 1 integrieren. Bei Bedarf kann eine Dachfläche auch vollständig mit Bauelementen 6 bedeckt sein, wobei diese Bauelemente 6 dann über die ganze Dachfläche die Funktion der Dachdeckelemente übernehmen. Die Wasser- und Windfestigkeit wird durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Rahmen 8 der Bauelemente 6 und deren Eigengewicht gewährleistet. a solar generator can be optimally integrated into a roof covering 1. If required, a roof surface can also be completely covered with components 6, these components 6 then taking over the function of the roof covering elements over the entire roof surface. The water and wind resistance is ensured by the inventive design of the frame 8 of the components 6 and their own weight.
Der in Fig. 3 dargestellte Teilschnitt zeigt den überlappenden Bereich von zwei benachbarten Bauelementen 6, wobei das untere Ende 13 auf dem oberen Ende 12 je eines Bauelementes 6 aufliegt. Die beiden dargestellten Bauelemente 6 sind identisch ausgebildet, d.h. das unten liegende Bauelement 6 weist am nicht dargestellten unteren Ende einen entsprechenden Rahmenquerschnitt und das oben liegende Bauelement 6 weist am oberen nicht dargestellten Ende einen entsprechenden Rahmenquerschnitt auf. Der Rahmen 8 der Bauelemente 6 besteht aus einem oberen Teil 25 und einem unteren Teil 26. Die beiden Rahmenteile 25, 26 sind einstückig ausgebildet und umfassen den ganzen Umfang der Trägerplatten 9. Die Aussenbereiche der Trägerplatten 9 sind zwischen je einem oberen und unteren Rahmenteil 25, 26 wasserdicht eingespannt und werden vom Rahmen 8 gehalten. Am unteren Rahmenteil 26 sind im Bereiche jeder Querlatte 4 der Unterdachkonstruktion 3 Auflageflächen 22, 23 angeordnet. Über diese Auflageflächen 22, 23 liegen die Rahmen 8, bzw. die Bauelemente 6 direkt auf den Querlatten 4 auf. Am oberen Querteil 42 des unteren Rahmenteiles 26 sind Verbindungselemente 24 in der Form von Nokken angeordnet, welche an den Querlatten 4 anliegen, und über welche die Bauelemente 6 in die Unterdachkonstruktion 3 eingehängt werden und mit den Querlatten 4 eine formschlüssige Verbindung bilden. Das obere und das untere Rahmenteii 25, 26 sind über Schrauben 40, 41 miteinander verbunden, wobei deren Zahl entlang des Umfanges des Rahmens 8 entsprechend der Grösse des Rahmens 8 bestimmt wird. Am oberen Querteil 30 des oberen Rahmenteiles 25 sind zwei nach oben gerichtete Rippen 32, 33 mit Abstand zueinander angeordnet. Diese Rippen 32, 33 erstrecken sich über die ganze Breite des Rahmens 8 und wirken mit den überlappenden Bereichen benachbarter Dachdeckelemente 2 oder Bauelemente 6 zusammen. Im weiteren weist das obere Teil 25 des Rahmens 8 an der gegen die Trägerplatte 9 gerichteten Fläche 27 entlang des gesamten Umfanges eine Dichtungsnute 28 auf, in welche eine Dichtung 29 eingelegt ist. Diese Dichtung 29 gewährleistet den wasserdichten Abschluss zwischen Trägerplatte 9 und Rahmen 8. Am unteren Querteil 31 des unteren Rahmenteiles 26 sind zwei Nuten 34, 36 angeordnet, welche durch eine Rippe 35 voneinander getrennt sind. Diese beiden Nuten 34, 36 erstrek-ken sich ebenfalls über die Breite des Rahmens 8 und bilden mit den Rippen 32, 33 des überlappenden Querteiles 30 eine doppelte Labyrinthdichtung. Die dargestellte Ausführungsform mit der doppelten Labyrinthdichtung ist für Dacheindeckungen 1 bestimmt, welche relativ starken Wind- und Wasserdrücken ausgesetzt sind. Bei geringeren Belastungen genügt die Ausbildung einer einfachen Rippe-/ Nutkonstruktion. Im weiteren ist diese Dichtungskonstruktion bei Bedarf an die Dachdeckelemente 2, welche im übrigen Bereich der Dacheindeckung 1 verwendet werden, anpassbar. Zusätzlich sind die Randbereiche 37 des oberen Rahmenteiles 25 so ausgebildet, dass sie die Randbereiche 39 des unteren Rahmenteiies 26 überlappen. Damit wird sichergestellt, dass auch bei Auftreten von Massdifferenzen der zusammengefügten Bauelemente eine allfällig erweiterte Trennfuge 38 zwischen dem oberen und dem unteren Teil 25, 26 des Rahmens 8 verdeckt bleibt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass ohne Änderung der Form der oberen und unteren Rahmenteile 25, 26 unterschiedlich dicke Trägerplatten 9 verwendet werden können. The partial section shown in FIG. 3 shows the overlapping area of two adjacent components 6, the lower end 13 resting on the upper end 12 of each component 6. The two components 6 shown are identical, i.e. the component 6 located below has a corresponding frame cross section at the lower end, not shown, and the component 6 located above has a corresponding frame cross section at the upper end, not shown. The frame 8 of the components 6 consists of an upper part 25 and a lower part 26. The two frame parts 25, 26 are formed in one piece and encompass the entire circumference of the carrier plates 9. The outer regions of the carrier plates 9 are between an upper and a lower frame part 25 , 26 clamped watertight and are held by the frame 8. On the lower frame part 26 3 support surfaces 22, 23 are arranged in the area of each crossbar 4 of the sub-roof structure. The frames 8 or the components 6 rest directly on the crossbars 4 via these contact surfaces 22, 23. On the upper cross part 42 of the lower frame part 26 connecting elements 24 are arranged in the form of cams, which bear against the cross bars 4, and via which the components 6 are suspended in the sub-roof structure 3 and form a positive connection with the cross bars 4. The upper and lower frame parts 25, 26 are connected to one another by screws 40, 41, the number of which is determined along the circumference of the frame 8 in accordance with the size of the frame 8. On the upper cross part 30 of the upper frame part 25, two upwardly directed ribs 32, 33 are arranged at a distance from one another. These ribs 32, 33 extend over the entire width of the frame 8 and interact with the overlapping areas of adjacent roofing elements 2 or components 6. Furthermore, the upper part 25 of the frame 8 has on the surface 27 directed against the carrier plate 9 along the entire circumference a sealing groove 28 into which a seal 29 is inserted. This seal 29 ensures the watertight seal between the support plate 9 and the frame 8. On the lower cross part 31 of the lower frame part 26, two grooves 34, 36 are arranged, which are separated from one another by a rib 35. These two grooves 34, 36 also extend across the width of the frame 8 and form a double labyrinth seal with the ribs 32, 33 of the overlapping cross member 30. The embodiment shown with the double labyrinth seal is intended for roof coverings 1, which are exposed to relatively strong wind and water pressures. At lower loads, the formation of a simple rib / groove construction is sufficient. Furthermore, this sealing construction is adaptable to the roof covering elements 2, which are used in the remaining area of the roof covering 1, if necessary. In addition, the edge regions 37 of the upper frame part 25 are designed such that they overlap the edge regions 39 of the lower frame part 26. This ensures that even if there are dimensional differences in the assembled components, a possibly expanded parting line 38 between the upper and lower parts 25, 26 of the frame 8 remains hidden. At the same time it is ensured that carrier plates 9 of different thicknesses can be used without changing the shape of the upper and lower frame parts 25, 26.
Fig. 4 zeigt die seitlichen Randbereiche 14 von zwei benachbarten Bauelementen 6 mit Solarzellen 7. Im oberen Teil 25 jedes Rahmens 8 ist die entlang des ganzen Umfanges des Rahmens 8 verlaufende Dichtungsnut 28 mit der Dichtung 29 erkennbar. Das untere Rahmenteil 26 ist mit dem oberen Rahmenteil 25 mittels der Schrauben 43 verbunden. Am oberen Teil 25 des Rahmens 8 sind nach oben gerichtete Dichtleisten 18, 19 angeordnet, welche einerseits der Auflage eines Abdeckelementes 16, und anderseits der Abführung des entlang der Oberfläche 17 fliessenden Niederschlagswassers dienen. Durch diese Dichtleisten 18, 19 wird verhindert, dass Wasser in die seitlichen Zwischenräume zwischen benachbarten Bauelementen 6 eindringen kann. Die Abdeckelemente 16 sind in bekannter Weise, z.B. durch selbstdichtende Schrauben, in nicht dargestellter Weise an den Bauelementen 6 oder an den Querlatten 4 der Unterdachkonstruktion 3 befestigt. Dabei erfolgt die Befestigung der Abdeckelemente 16 in einer Weise, welche seitliche Verschiebungen der Rahmen 8 infolge Wärmedehnung ermöglicht. Auch die Halterung der Trägerplatten 9 im Rahmen 8, bzw. zwischen dem oberen und unteren Rahmenteil 25, 26 ermöglicht Verschiebungen zwischen dem Rahmen 8 und den Trägerplatten 9 infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungen. Die Dichtung 29 gewährleistet in jedem Fall einen wasserdichten Abschluss zwischen Trägerplatte 9 und Rahmen 8. 4 shows the lateral edge regions 14 of two adjacent components 6 with solar cells 7. In the upper part 25 of each frame 8, the sealing groove 28 with the seal 29 running along the entire circumference of the frame 8 can be seen. The lower frame part 26 is connected to the upper frame part 25 by means of the screws 43. On the upper part 25 of the frame 8, upward-facing sealing strips 18, 19 are arranged, which serve on the one hand to support a cover element 16 and on the other hand to discharge the rainwater flowing along the surface 17. These sealing strips 18, 19 prevent water from penetrating into the lateral spaces between adjacent components 6. The cover elements 16 are in a known manner, e.g. attached by self-sealing screws, in a manner not shown, to the components 6 or to the crossbars 4 of the sub-roof structure 3. The cover elements 16 are attached in a manner which enables lateral displacements of the frames 8 as a result of thermal expansion. The mounting of the carrier plates 9 in the frame 8 or between the upper and lower frame parts 25, 26 also enables displacements between the frame 8 and the carrier plates 9 as a result of different thermal expansions. In any case, the seal 29 ensures a watertight seal between the carrier plate 9 and the frame 8.
Bei den Trägerplatten 9 handelt es sich um bekannte Ausführungsformen, wobei in den dargestellten Beispielen die Solarzellen 7 in ein Glasplattenlaminat eingebettet sind. Dieses Glasplattenlaminat ist teilweise lichtdurchlässig, und es erweist sich deshalb als zweckmässig, mindestens in Teilbereichen des mit Bauelementen 6 belegten Bereiches 15 der Dacheindeckung 1 in der Unterdachkonstruktion 3 lichtdurchlässige Flächenelemente 20 anzuordnen, welche anstelle der Wärmeisolation 21 eingebaut werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform bestehen die lichtdurchlässigen Flächenelemente 20 aus Platten aus einem sogenannten Aero-gel, welches lichtdurchlässig ist und gleichzeitig sehr gute Wärmeisolationseigenschaften aufweist. Die Anordnung einer Aerogelplatte lässt sich auch durch eine Isolierverglasung ersetzen oder mit einer isolierverglasung kombinieren. Auf diese Weise las- The carrier plates 9 are known embodiments, the solar cells 7 being embedded in a glass plate laminate in the examples shown. This glass plate laminate is partially translucent, and it has therefore proven expedient to arrange translucent surface elements 20, which are installed instead of the thermal insulation 21, at least in partial areas of the area 15 of the roof covering 1 covered with components 6 in the sub-roof construction 3. In the embodiment shown in FIG. 2, the translucent surface elements 20 consist of plates made of a so-called aero-gel, which is translucent and at the same time has very good thermal insulation properties. The arrangement of an airgel plate can also be replaced by double glazing or combined with double glazing. In this way,
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sen sich an einem Dach im Bereiche 15 des Solargenerators Oberlichter ausbilden, und darunterliegende Räume können mit einer Tageslichtbeleuchtung ausgestattet werden. Damit müssen keine zusätzlichen Dachluken mit Dachfenstern eingebaut werden, was im Bereiche von Solargeneratorflächen ohnehin unerwünscht wäre. Die erfindungsgemässe Dacheindeckung 1 ermöglicht damit die Beleuchtung von darunterliegenden Räumen mit Tageslicht mit relativ einfachen Massnahmen im Bereiche des Unterdaches 3 durch den Einbau der erwähnten lichtdurchlässigen Elemente 20. must be trained on a roof in areas 15 of the solar generator, and the rooms underneath can be equipped with daylight lighting. This means that no additional skylights with skylights need to be installed, which would be undesirable in the area of solar generator areas anyway. The roof covering 1 according to the invention thus enables the lighting of underlying rooms with daylight with relatively simple measures in the area of the lower roof 3 by installing the translucent elements 20 mentioned.
Der in Fig. 5 dargestellte Ausschnitt aus zwei benachbarten seitlichen Randbereichen 14 von zwei Bauelementen 6 zeigt auch eines von mehreren Distanzelementen 51. Zwischen zwei benachbarten Randbereichen 14 sind mindestens zwei derartige Distanzelemente 51 angeordnet. Jedes Distanzelement 51 besteht dabei aus einem vorstehenden Nocken 52, welcher mit einem der Rahmen 8 verbunden ist sowie einem Federelement 53, welches mit dem anderen benachbarten Rahmen 8, bzw. dessen seitlichem Randbereich 14 verbunden ist. Das dargestellte Federelement 53 ist Teil des Rahmens 8 und besteht aus einer Aussparung 54 und zwei federnden Zungen 55, 56. Im Neuzustand sind die Zungen 55, 56 über ein dünnes Band 57 miteinander verbunden. Das Band 57 bildet eine Sollbruchstelle, welche bei erhöhtem Druck des Nokkens 52 auf das Federelement 53 bricht und die federnden Zungen 55, 56 freigibt. Bei der Montage der Bauelemente 6 erlauben die Distanzelemente 51 eine genaue seitliche Positionierung mit dem gewünschten Zwischenraum 58. Der Zwischenraum 58 wird so gross gewählt, dass Wärmedehnungen nicht zu unzulässigen Pressungen der Bauelemente 6, bzw. Rahmen 8 führen. The section of two adjacent lateral edge regions 14 of two components 6 shown in FIG. 5 also shows one of a plurality of spacer elements 51. At least two such spacer elements 51 are arranged between two adjacent edge regions 14. Each spacer element 51 consists of a protruding cam 52, which is connected to one of the frames 8 and a spring element 53, which is connected to the other adjacent frame 8, or its lateral edge region 14. The spring element 53 shown is part of the frame 8 and consists of a recess 54 and two resilient tongues 55, 56. In the new state, the tongues 55, 56 are connected to one another via a thin band 57. The band 57 forms a predetermined breaking point, which breaks when the cam 52 is pressed against the spring element 53 and releases the resilient tongues 55, 56. When assembling the components 6, the spacer elements 51 allow an exact lateral positioning with the desired space 58. The space 58 is chosen so large that thermal expansions do not lead to impermissible pressures of the components 6 or frame 8.
Claims (18)
Priority Applications (3)
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| IT92TO000177U IT227593Y1 (en) | 1991-07-11 | 1992-07-10 | ROOF COVERING AND BUILDING ELEMENT WITH SOLAR CELLS |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CH2075/91A CH684202A5 (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Roof covering and structural element with solar cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH684202A5 true CH684202A5 (en) | 1994-07-29 |
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ID=4225320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH2075/91A CH684202A5 (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Roof covering and structural element with solar cells |
Country Status (3)
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|---|---|
| CH (1) | CH684202A5 (en) |
| DE (1) | DE9209228U1 (en) |
| IT (1) | IT227593Y1 (en) |
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