CH689568A5

CH689568A5 - Component to build a roof.

Info

Publication number: CH689568A5
Application number: CH00240/95A
Authority: CH
Inventors: Hans Erich Rupp
Original assignee: Star Unity Ag
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1999-06-15
Also published as: AU4382996A; WO1996024013A1; EP0749557A1

Description

       

  
 



  Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 



  Bauteile mit einer Kunststoff- oder Glasplatte mit oder ohne einem Aluminiumrahmen von zirka 45 x 100 cm und zirka 80 x 160 cm als tragendes Element und mit einem photovoltaischen Modul sind als Teil einer Dachhaut bekannt. Sie werden auf Ziegeldächern in entsprechende Lücken der Ziegeldachhaut eingebaut, wobei sie sich mit ihren oberen und unteren Randbereichen ziegelartig überlappen können. Solche Sonnenkollektoren haben das Erscheinungsbild überdimensionierter Dachfenster und beeinträchtigen die Schönheit der Architektur eines Hauses meist so stark, dass auf deren Einbau verzichtet wird, oder dass der Einbau aufgrund der örtlichen Bauvorschriften untersagt ist. 



  Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, an einem Bauteil der genannten Art diese Nachteile zu beseitigen. 



  Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. 



  Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine Draufsicht auf einen einzelnen Bauteil 
   Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1, 
   Fig. 3 einen Querschnitt durch die Fig. 1 entsprechend der Linie III-III, 
   Fig. 4 und 5 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer mit mindestens abschnittsweise mit erfindungsgemässen Bauteilen bestückten Ziegeldachhaut. 
 



  Die in den Fig. 4 und 5 ausschnittsweise gezeigte Dachhaut besteht zu mindestens abschnittsweise aus ziegelförmigen Bauteilen 1, die wie Ziegel auf der Konterlattung des Dachstuhls verlegt und mit herkömmlichen Ziegeln mit gleichem Erscheinungsbild verbaubar sind. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht das Bauteil 1 im wesentlichen aus einem tragenden Element 2 und einem photovoltaischen Modul 3. Das tragende Element 2 hat die Abmessungen (Länge x Breite) und die Form eines konventionellen Dachziegels, wie zum Beispiel Schieferziegel, Flach-Schiebeziegel, Herzziegel, Muldenziegel, Pfannenziegel, Coppinoziegel, Biberschwanzziegel oder dgl. Das Element 2 ist vorzugsweise wie ein handelsüblicher Acrylglasziegel schalenartig geformt, so dass seine Aussenform bzw. sein Erscheinungsbild einem Tonziegel gleich ist.

   Wegen der gegenüber einem herkömmlichen Ziegel etwas geringeren Wandstärke bildet das tragende Element 1 rückseitig einen zur Unterseite offenen Hohlraum, der der versenkten Aufnahme des Moduls 3 dient. An der Unterseite des Elementes 2 sind klauenartige Vorsprünge 4 vorhanden, zwischen die der Modul 3 eingeschoben ist und die ihn in Anlage mit dem Element 2 halten. Der Modul 3 könnte auch in die Ziegelwand eingegossen, eingepresst oder auf dessen Unterseite aufgedampft sein. Die den Modul 3 seitlich überragenden Randabschnitte des tragenden Elementes 2 sind auf ihrer Ober- oder Unterseite mit einem der Dachfarbe, das heisst der Farbe der benachbarten Tonziegel, entsprechenden Farbüberzug versehen oder mit einer solcher Farbe eingefärbt.

   Diese Randabschnitte  können aber auch lichtdurchlässig sein, wenn unter dem Ziegel bzw. der ihn tragenden Konterlattung Wärme absorbierende Kollektoren angebracht werden. Der Kreislauf eines Wärmeträgermediums kann hierbei von bzw. zu den Kollektoren umkehrbar ausgebildet sein, um die Bauteile bei winterlicher Bedeckung durch Schnee oder Eis zu beheizen. 



  Der photovoltaische Modul 3 hat mindestens eine photovoltaische Zelle. Die Zellen können amorph oder kristallin (poly- oder monokristallin) sein oder einer anderen Technologie angehören (Grützelzellen, Texas Instrumentszellen oder dgl.). Module mit amorphen Zellen sowie mit kristallinen Zellen sind handelsüblich und werden am Markt beispielsweise durch die Firmen NAPS, Siemens, BP, KYOCERA und Solarex angeboten. In jedem Modul 3 sind eine oder mehrere Dioden (nicht dargestellt) eingebaut, damit der durch einen Lichteinfall erzeugte Gleichstrom entweder nur aus der Zelle, nicht aber in die Zelle, oder aber um die Zelle(n) fliessen kann.

   Dies verhindert dann, wenn im Laufe eines Sonnentages ein Schlagschatten über eine Dachhaut wandert und nur ein Teil der Elemente 2 Strom erzeugt, dass ein Teil des von den besonnten Elementen erzeugten Stromes in die beschatteten Elemente fliesst und diese beheizt. Die Zellen jedes Moduls 3 (einschliesslich der Diode bzw. Dioden) sind von einer Hülle umgeben, deren Oberseite transparent ist und welche die Zelle gegen Schäden durch die Umgebungsatmosphäre, wie Korrosion und dgl. schützt. 



  Die Pole jedes Moduls 3 sind je mit zwei Anschlüssen versehen, die in einem Kabel 5 zusammengefasst und zu einer somit vierpoligen, verpolungssicher ausgebildeten Steckerbuchse 6 geführt sind. Die elektrische Verbindung der Module 3 einer Ziegelreihe erfolgt durch ein arkadenförmig verlegtes Verbindungskabel 7. Dieses besteht aus Kabelabschnitten 7 min , die jeweils zwei benachbarte Module 3 verbinden. Zwischen jeweils zwei dieser Kabelabschnitte 7 min  ist ein den Steckerbuchsen 6 entsprechender, verpolungssicher ausgebildeter Stecker 8 geschaltet. Die Module 3 einer Ziegelreihe können parallel geschaltet sein, wenn eine bestimmte Stromabgabe erwünscht ist. Ist eine hohe Spannung erwünscht, werden sie in Serie geschaltet. Jeder dieser Schaltungsarten entspricht ein Verbindungskabel 7 mit entsprechenden Anschlüssen an die Pole des Steckers 8.

   Am Ende jeder Ziegelreihe ist das Verbindungskabel 7 zu einer Verschaltungsstelle 9 geführt, wo die miteinander verbundenen Module 3 der einzelnen Ziegelreihen wahlweise seriell oder parallel verschaltet werden können. Mit der Verschaltungsstelle 9 ist eine zum jeweiligen Verbraucher führende Anschlussleitung 10 verbunden. Die Art der Verschaltung hängt davon ab, ob der gewonnene Solarstrom in einer Batterie gespeichert, zur Speisung eines Verbrauchers wie z.B. einer Wärmepumpe oder zur Rückspeisung ins öffentliche Netz verwendet werden soll. 



  Anstelle der dargestellten äusseren Verbindung jedes Moduls 3 über das mit der Steckerbuchse 6 versehene Kabel 5 kann jedes Modul 3 auch direkt mit entsprechenden, nicht dargestellten Buchsen versehen sein, die in das Modul fest und korrosionssicher eingelassen sind. Das Verbindungskabel 7 mit den Kabelabschnitten 7 min  und den Steckern 8 wird dann direkt mit den einzelnen Modulen jeder Ziegelreihe verbunden. Ferner können anstelle der Verbindungskabel 7 entsprechende Sammelschienen angeordnet werden. 



  
 



  The present invention relates to a component according to the preamble of claim 1.



  Components with a plastic or glass plate with or without an aluminum frame of approximately 45 x 100 cm and approximately 80 x 160 cm as a load-bearing element and with a photovoltaic module are known as part of a roof skin. They are installed on tiled roofs in corresponding gaps in the tiled roof skin, whereby they can overlap like bricks with their upper and lower edge areas. Such solar panels have the appearance of oversized skylights and usually impair the beauty of the architecture of a house so much that they are not installed or that installation is prohibited due to local building regulations.



  The object of the present invention is to eliminate these disadvantages in a component of the type mentioned.



  According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.



  The invention is explained, for example, with the aid of the attached schematic drawing. Show it:
 
   Fig. 1 is a plan view of a single component
   2 shows a longitudinal section along the line II-II in FIG. 1,
   3 shows a cross section through FIG. 1 along the line III-III,
   4 and 5 a plan view of a section of a tile roof skin equipped with components according to the invention at least in sections.
 



  The roof skin shown in FIGS. 4 and 5 consists at least in sections of brick-shaped components 1, which are laid like bricks on the counter battens of the roof truss and can be installed with conventional bricks with the same appearance. As can be seen from FIGS. 1 to 3, the component 1 consists essentially of a supporting element 2 and a photovoltaic module 3. The supporting element 2 has the dimensions (length x width) and the shape of a conventional roof tile, such as slate tiles , Flat sliding bricks, heart bricks, hollow bricks, pan bricks, Coppino bricks, beaver tail bricks or the like. The element 2 is preferably shell-like shaped like a commercially available acrylic glass brick, so that its external shape or appearance is identical to a clay brick.

   Because of the somewhat smaller wall thickness compared to a conventional brick, the load-bearing element 1 forms on the back an open space on the underside, which serves to recess the module 3. On the underside of the element 2 there are claw-like projections 4, between which the module 3 is inserted and which hold it in contact with the element 2. The module 3 could also be poured into the brick wall, pressed in or vapor-deposited on its underside. The edge sections of the supporting element 2 projecting laterally from the module 3 are provided on their top or bottom with a color coating corresponding to the roof color, that is to say the color of the adjacent clay tiles, or colored with such a color.

   However, these edge sections can also be translucent if heat-absorbing collectors are attached under the brick or the counter battens that support it. The circuit of a heat transfer medium can be designed to be reversible from or to the collectors in order to heat the components when covered by snow or ice in winter.



  The photovoltaic module 3 has at least one photovoltaic cell. The cells can be amorphous or crystalline (polycrystalline or monocrystalline) or belong to another technology (Groetz cells, Texas instrument cells or the like). Modules with amorphous cells and with crystalline cells are commercially available and are offered on the market by companies such as NAPS, Siemens, BP, KYOCERA and Solarex. One or more diodes (not shown) are installed in each module 3, so that the direct current generated by the incidence of light can either only flow out of the cell, but not into the cell, or around the cell (s).

   This prevents if a drop shadow moves over a roof skin during the course of a sunny day and only a part of the elements 2 generates electricity, so that part of the electricity generated by the sun-kissed elements flows into the shaded elements and heats them. The cells of each module 3 (including the diode or diodes) are surrounded by a shell, the top of which is transparent and which protects the cell against damage from the ambient atmosphere, such as corrosion and the like.



  The poles of each module 3 are each provided with two connections, which are combined in a cable 5 and are led to a four-pole plug connector 6 which is designed to be protected against polarity reversal. The modules 3 of a row of bricks are electrically connected by an arcade-shaped connecting cable 7. This consists of cable sections 7 minutes, each of which connects two adjacent modules 3. Between two of these cable sections 7 min, a plug 8 corresponding to the plug sockets 6 and designed to be protected against polarity reversal is connected. The modules 3 of a row of bricks can be connected in parallel if a specific current output is desired. If a high voltage is required, they are connected in series. Each of these types of circuit corresponds to a connecting cable 7 with corresponding connections to the poles of the plug 8.

   At the end of each row of bricks, the connecting cable 7 is led to an interconnection point 9, where the interconnected modules 3 of the individual rows of bricks can be connected in series or in parallel. A connection line 10 leading to the respective consumer is connected to the interconnection point 9. The type of connection depends on whether the solar power obtained is stored in a battery, for feeding a consumer, e.g. a heat pump or to be fed back into the public grid.



  Instead of the illustrated external connection of each module 3 via the cable 5 provided with the plug socket 6, each module 3 can also be provided directly with corresponding sockets, not shown, which are embedded in the module in a fixed and corrosion-resistant manner. The connecting cable 7 with the cable sections 7 min and the plugs 8 is then connected directly to the individual modules of each row of bricks. Furthermore, corresponding busbars can be arranged instead of the connecting cable 7.

Claims

1. Component for building a roof skin with a load-bearing element and a photovoltaic module, which module (3) has one or more solar cells and connection elements (5) for electrical connection with components of the same type, characterized in that the load-bearing element (12) of the Component (1) in shape and size is constructed like a roof tile.

2. Component according to claim 1, characterized in that the dimensions width x length of the supporting element are roughly 25 x 45 cm.

3. Component according to claim 1 or 2, characterized in that the component can be installed on a roof substructure with tiles to form a roof skin.

4th

Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the supporting element (2) consists of translucent, preferably glass or glass-like material and that the photovoltaic module (3) is arranged in the element (2) or on its side facing away from the weather .

5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the module (3) has a cover protecting the solar cells against harmful climatic influences.

6. Component according to one of claims 4 or 5, characterized in that the module (3) is held in a recess on the back in a form-fitting, force-fitting and / or material-locking manner.

7. Component according to one of claims 4 to 6, characterized in that the dimensions length x width and preferably x height of the module (3) are smaller than those of the element (2).

8th.

Component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the edge portions of the element (2) projecting laterally beyond the module (3) are colored the same as a brick which can be installed with them.

9. Component according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one diode is integrated in the module (3), such that the photovoltaic current only from the module (3), or around the module (3), but cannot flow into it.

10. Component according to one of claims 1 to 9, characterized in that the module (3) has amorphous or crystalline photovoltaic cells or photovoltaic cells of other technology.

11. Component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the poles of the module each have at least one connection.

12th

Component according to claim 11, characterized in that the poles of the module have at least two connections, which are preferably combined in a multipole, polarity-proof socket (6).

13. Component according to claim 12, characterized by an associated connecting cable (7) with reverse polarity protected plug (8) for the purpose of parallel or serial connection with the modules (3) of further components.

14. Tiled roof, characterized in that at least some of the tiles are components according to one of claims 1 to 13.

15. Tile roof according to claim 14, characterized in that heat-absorbing collectors are arranged under the components or under a counter battens supporting the components.

16.

Tile roof according to claim 15, characterized in that the circuit of a heat transfer medium between the collectors and a medium reservoir from or to the collectors is designed to be reversible for the purpose of heating the components.