CH712851B1 - Kühlelement zum Nachrüsten eines PV-Moduls und Verfahren zum Nachrüsten eines solchen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement (5) mit einer Befestigungsvorrichtung (16) zum Nachrüsten eines PV-Moduls (1), zur Erhöhung des Wirkungsgrades des PV-Moduls (1), Erfindungsgemäss umfasst es eine Wärmedämmmatte (6) mit einer oberen Oberfläche , in welche parallel zueinander ausgerichtete Rohrkanäle (8) eingearbeitet sind, wobei die Umrandungen der Rohrkanäle (8) sowie die obere Oberfläche der Wärmedämmmatte (6) mit Wärmeleitblechen (9), vorzugsweise Aluminiumblechen, ausgelegt sind. Zudem umfasst es ein Rohr (10), welches in Schleifen in allen mit den Wärmeleitblechen (9) ausgelegten Rohrkanälen (8) verlegt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Anbringen eines erfindungsgemässen Kühlelements (5) an ein PV-Modul (1).

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlelement mit einer Befestigungsvorrichtung zum Nachrüsten eines mit einer Unterseite und einer Anschlussvorrichtung versehenen PV-Moduls, zur Erhöhung des Wirkungsgrades des PV-Moduls. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Nachrüsten eines solchen PV-Moduls.

Stand der Technik

[0002] Bei der Stromproduktion mittels Photovoltaik (PV) wird ein grosser Teil der auf das Modul auftretenden Solarstrahlung in Wärme umgewandelt. Eine Erwärmung des Moduls reduziert dessen Wirkungsgrad merklich. Messungen ergaben eine Leistungsreduktion von ca. 0.5% pro Grad Erwärmung, sodass Schätzungen von einem Verlust von 10-30% ausgehen. Die kombinierte Nutzung von Strom und Wärme in einem Hybridmodul ist noch nicht sehr verbreitet. Erhältliche Hybridmodule sind bereits an ein bestimmtes Modul angebaut oder weisen fixe Absorbermasse auf. Die angebotenen Lösungen sind zudem sehr teuer.

[0003] Bekannt ist aus der DE 102012017382 A1 eine Einrichtung zur Kühlung von Photovoltaikanlagen, welche in Stauräumen unter den PV-Modulen angeordnet sind, um dort entstandene Wärme an der Oberfläche aufzunehmen, abzuleiten und einer Nutzung zuzuführen. Sie sind stets in einem Abstand zum PV-Modul angeordnet und nehmen die Wärme somit durch Konvektion und Strahlung auf. Nachteilig an diesen Einrichtungen ist, dass ein relativ kompliziertes Rahmensystem mit Querschienen und U- oder L-förmigen Aufnahmen auf dem Dach vorgesehen sein muss, in welches die Einrichtungen eingeschoben werden können. Zudem ist die Wärmeaufnahme durch Konvektion und Strahlung relativ gering.

[0004] Aus der EP 1191606 A2 ist ein Solar-Dacheincleckungselement bekannt das auf der Unterseite mit Röhren versehen ist sowie mit einer Isolation, welche diese Röhren umgibt. Dieses Element ist werkseitig fertiggestellt und somit an ein spezifisches Solar-Laminat, hergestellt nach der Dünnschicht-Technologie, gebunden.

[0005] Auch in der EP 2352179 A2 ist ein PV-Modul beschrieben, in dessen Unterbau eine Vielzahl von Rohren eingearbeitet ist, von denen einige mit Wasser und andere mit Luft durchströmbar sind. Diese Module sind als „Solar Dach-Ziegel“ bezeichnet und weisen Verbindungsvorrichtungen auf, welche sich ineinander einhängen lassen.

[0006] All diese Vorrichtungen sind nicht geeignet, um ein beliebiges, bereits bestehendes oder neu ausgesuchtes PV-Modul aufzurüsten, ohne die Montagekonstruktion der PV-Module zu ändern.

[0007] Aus der DE 202011109473 U1 ist ein Solarmodul bekannt, das mit einer Vielzahl von dünnen Kühlrohren hinterlegt ist. Diese Anordnung von Rohren ist beidseitig mit Metallfolien belegt und rückseitig erst mit einer nachgiebigen Ausgleichsmatte und anschliessend mit einem Wärmeisolationsmaterial belegt. Der vollständige Aufbau wird rückseitig mittels einer stabilen Konstruktion mit gleichmässigem Druck flächig an das PV-Modul angepresst. Da sich die zweite Metallfolie, die dem PV-Modul abgewandt ist, um die Kühlrohre herum legen muss, ist sie beim Anpressen durch die Ausgleichsmatte starken Spannungen ausgesetzt. Weil diese Folie zudem dünner ausgestaltet ist als die andere, flächig am PV-Modul anliegende Folie, besteht eine Reissgefahr der Folie, wodurch die Wärmeableitung wiederum unterbrochen ist. Auch dieses Solarmodul ist mit seiner Kühlstruktur mit all seinen darin eingearbeiteten dünnen Kühlrohren bereits werkseitig fertiggestellt. Anschlüsse auf der Unterseite des Solarmoduls gewähren das Zu- und Abfliessen eines Kühlmediums zu den Kühlrohren.

[0008] Der Käufer möchte seinen Vorstellungen und Bedürfnissen entsprechend aus einer Vielzahl von Photovoltaik Modulen auswählen. Diese unterscheiden sich abgesehen von ihren technischen Funktionsweisen und Wirkungsgraden auch durch ihre Verfügbarkeit in der Region, durch Grössen, Herkunftsland, äussere Gestaltung, Preisangebote usw. In den wenigsten Fällen wird zu den PV-Modulen in Kombination eine thermische Nutzung angeboten. Zudem besitzen bereits viele Hausbesitzer eine Photovoltaik Anlage und möchten diese gerne aufrüsten, um den Wirkungsgrad zu verbessern und die so gewonnene Wärme thermisch zu nutzen. Diesen steht keine kommerzielle Lösung zur Verfügung.

Darstellung der Erfindung

[0009] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlelement mit einer Befestigungsvorrichtung zum Nachrüsten eines PV-Moduls zu beschreiben, welches kostengünstig in vorgegebenen Massen angefertigt werden kann. Zudem soll ein Verfahren beschrieben werden zum Nachrüsten eines solchen PV-Moduls.

[0010] Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen der unabhängigen Patentansprüche.

[0011] Das erfindungsgemässe Kühlelement umfasst eine Wärmedämmmatte mit einer oberen Oberfläche, in welche parallel zueinander ausgerichtete Rohrkanäle eingearbeitet sind, wobei die Umrandungen der Rohrkanäle sowie die obere Oberfläche der Wärmedämmmatte mit einem oder mehreren Wärmeleitblechen ausgelegt sind, die vorzugsweise Aluminiumbleche sind. Weiter umfasst das erfindungsgemässe Kühlolement ein Rohr, welches derart in Schleifen in allen mit den Wärmeleitblechen ausgelegten Rohrkanälen verlegt ist, dass der grösste Bereich des Rohres innerhalb der Wärmedämmmatte ist. Zudem ist die Umrissform der Wärmedämmmatte mit dem darin eingelegten Rohr derart ausgestaltet, dass das Kühlelement, wenn sein oder seine Wärmeleitbleche der Unterseite des PV-Moduls zugewandt sind, vollständig unter das gewählte PV-Modul passt. Der Bereich der Anschlussvorrichtung ist, falls diese auf der Unterseite des PV-Moduls angebracht ist, vorzugsweise ausgespart. Das Kühlelement kann mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung an das PV-Modul befestigt werden.

[0012] Ein solches Kühlelement kann sehr kostengünstig hergestellt werden, weil Haustechnik Grosslieferanten bereits alle dafür notendigen Komponenten in dieser Form liefern, beispielsweise als Komponenten von Fussbodenheizungen. Zum Herstellen der Kühlelemente müssen schliesslich die jeweiligen Abmessungen der PV-Module, die aufzurüsten sind, bekannt sein. Dazu gehört auch die Kenntnis der genauen Positionierung ihrer Anschlussvorrichtung, die bei den meisten Modellen auf der Unterseite des PV-Moduls angebracht ist.

[0013] Die meisten PV-Module sind zudem in einem Rahmen montiert, der schliesslich an die gewünschte Stelle, beispielsweise auf einem Dach, montiert werden kann. In diesem Fall kann in der Regel der vorhandene Platz innerhalb des Rahmens genutzt werden. Bei den Modellen ohne Rahmen kann ein solcher zusätzlich angebracht werden, entsprechend den vorgesehenen Montagevorschlägen der Hersteller der PV-Module.

[0014] Die Befestigung des Kühlelements an das PV-Modul wird vorzugsweise durch Kleben oder Klemmen vorgenommen. Das Kühlelement wird spaltfrei an das PV-Modul angebracht, bevor es zusammen mit dem PV-Modul auf einem Dach oder an einer anderen Konstruktion an seinem gebrauchsfertigen Standort befestigt wird. Dadurch wird ein guter Kontakt zum PV-Modul und somit eine gute Wärmeleitung gewährleistet.

[0015] Beim erfindungsgemässen Verfahren wird entsprechend ein erfindungsgemässes Kühlelcment mit der Seite seines oder seiner Wärmeleitbleche der Unterseite des aufzurüstenden PV-Moduls zugewandt, sodass es von diesem vollständig abgedeckt werden kann, wobei die Anschlussvorrichtung ausgespart ist. Anschliessend wird das Kühlelement in dieser Lage an die Unterseite des PV-Moduls angelegt und das Kühlelement mit der Befestigungsvorrichtung am PV-Modul befestigt.

[0016] Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise wieder durch Kleben oder Klemmen. Wichtig ist, dass das Kühlelement flächig und spaltfrei am PV-Modul anbringbar ist. Dadurch wird eine gute Wärmeleitung gewährleistet.

[0017] In der Folge werden die verschiedenen Rohre aller Kühlelemente miteinander verbunden und mit Zu- und Ableitungen zu einem Kreislauf vervollständigt, in das auch ein Wärmetauscher eingebaut ist. Dieser sorgt dafür, dass eine im Kreislauf zirkulierende Kühlflüssigkeit wieder abgekühlt wird, damit sie erneut Wärme aus den PV-Modulen aufnehmen kann. Zudem kann die so gewonnene Wärme genutzt werden, beispielsweise zum Erzeugen von Warmwasser oder zum Erwärmen des Wassers eines Schwimmbads.

[0018] Weitere bevorzugte Vorrichtungen und Verfahren sind in den abhängigen Patentansprüchen jeweiligen Anspruchskategorien beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0019] Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen <tb>Fig. 1<SEP>eine Explosionsdarstellung im Schnitt einer Teilansicht eines erfindungsgemässen Kühlelements mit einem PV-Modul; <tb>Fig. 2<SEP>die Ansicht von Fig. 1 in zusammengesetzter Form; <tb>Fig. 3<SEP>eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemässen Kühlelements an einem PV-Modul montiert; <tb>Fig. 4<SEP>eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemässen Kühlelements mit einer alternativen Befestigungsvorrichtung an ein PV-Modul montiert; <tb>Fig. 5<SEP>das schematische Zusammenwirken eines erfindungsgemässen Kühlelements an der Unterseite eines PV-Moduls angeordnet; <tb>Fig. 6<SEP>eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Kühlelements montiert unter einem fertig aufgestellten PV-Modul; <tb>Fig. 7<SEP>eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0020] Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemässen Kühlelements 5 mit einem PV-Modul 1 in Explosionsdarstellung, im Schnitt. Ein PV-Modul 1 kann nachgerlistet werden, indem es mit einem erfindungsgemässen Kühlelement 5 mit einer Befestigungsvorrichtung 16 montiert wird. Das PV-Modul 1 weist eine Unterseite 2 auf, an der in der Regel eine Anschlussvorrichtung 3 für die Elektroinstallation angebracht ist, wie in Fig. 5 dargestellt. Alternativ kann diese Anschlussvorrichtung 3 auch als Elcktronikmodul mit Leitungen ausgestaltet sein, die nicht an der Unterseite 2 angebracht sondern beispielsweise seitlich neben dem PV-Modul 1 angeordnet sind. Die Unterseite 2 liegt einer Oberseite gegenüber, welche im Gebrauch der Sonne ausgesetzt ist, sodass das PV-Modul 1 Strom produzieren kann. In der Regel ist das PV-Modul 1, wie in Fig. 3 dargestellt, in einem Rahmen 4 gefasst, der deutlich höher ist als die Höhe des PV-Moduls 1. Der Rahmen 4 dient der Befestigung an einem Untergrund, beispielsweise an einem Dach oder einem Gestell, wie in Fig. 6 dargestellt. Zudem bietet der Rahmen 4 Platz für die elektrische Anschlussvorrichtung 3, wenn diese wie in Fig. 5 an der Unterseite 2 des PV-Moduls 1 angeordnet ist.

[0021] Nun kann der Wirkungsgrad des PV-Moduls 1 erhöht werden, indem es gekühlt wird. Der Wirkungsgrad nimmt mit steigenden Temperaturen ab, sodass die Leistung eines PV-Moduls 1 im Hochsommer, insbesondere in heissen Gegenden, stark dezimiert ist. Zudem lässt sich die im Kühlmodul 5 aufgenommene Wärme ebenfalls nutzen. Im Winter kann mit Hilfe des Kühlmodul 5, das dann als Wärmemodul arbeitet, die Schneeschmelze auf dem PV-Modul 1 unterstützt werden, wodurch wiederum der Nutzen des PV-Moduls 1 erhöht werden kann.

[0022] Erfindungsgemässe Kühlelemente 5 sind einfach aufgebaut und können in den jeweils passenden resp. erforderlichen Massen der aufzurüstenden PV-Modulen 1 fertiggestellt werden, insbesondere auch vor Ort. Mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung 16 werden sie an die PV-Module 1 befestigt, die anschliessend an den gewünschten Positionen montiert werden können für ihren künftigen Einsatz. Wichtig dabei ist der gute und direkte Kontakt zwischen dem PV-Modul 1 und dem Kühlelement 5.

[0023] Wie in Fig. 1-3 dargestellt, umfasst das Kühlelement 5 eine Wärmedämmmatte 6 mit einer oberen Oberfläche 7, welche bei der Montage am PV-Modul 1 diesem zugewandt ist. In diese Oberfläche 7 sind parallel zueinander ausgerichtete Rohrkanäle 8 eingearbeit. Die Umrandungen der Rohrkanäle 8 sowie die obere Oberfläche 7 der Wärmedämmmatte 6 sind mit einem oder mehreren Wärmeleitblechen 9 ausgelegt, vorzugsweise mit Aluminiumblechen. Zudem umfassen die Rohrkanäle 8 ein Rohr 10, welches derart in Schleifen 11 verlegt ist, dass es alle mit den Wärmeleitblechen 9 ausgelegten Rohrkanäle 8 durchläuft, wobei der grösste Bereich des Rohres 10 innerhalb der Wärmedämmmatte 6 ist. Die Bögen der Schleifen 11 können ausserhalb der Wärmedämmmatten 6 sein, sollten aber möglichst klein gehalten werden, da sie die Wärme des PV-Moduls 1 nicht so gut aufnehmen können. Andererseits können an den Seiten auch zusätzlich Wärmedämmmatten 6 mit Rohrkanälen 8 in Bogenform verwendet werden, die mit entsprechenden Wärmeleitblechen 9 ausgekleidet sind, in denen die Bögen der Schleifen 11 verlaufen.

[0024] Eine schematische Darstellung dazu ist in Fig. 5 dargestellt. Die Umrissform der Wärmedämmmatte 6 mit dem darin eingelegten Rohr 10 ist derart ausgestaltet, dass das Kühlelement 5, wenn sein oder seine Wärmeleitbleche 9 der Unterseite 2 des PV-Moduls 1 zugewandt sind, vollständig unter das gewählte PV-Modul 1 passt. Der Bereich der elektrischen Anschlussvorrichtung 3, falls diese auf der Unterseite 2 des PV-Moduls 1 angebracht ist, ist ausgespart, wie auch aus Fig. 5 ersichtlich ist. Fig. 5 zeigt keine reale Anordnung, da die Wärmeleitbleche 9, hier ausgestaltet als Wärmeleitplatten 12, in dieser Ansicht sichtbar sind. In Wirklichkeit wären diese von einem Abdeckblech 13 und schliesslich vom PV-Modul 1 abgedeckt. Fig. 5 dient nur der Anordnung und den Grössenverhältnissen von Kühlelement 5, PV-Modul 1, Anschlussvorrichtung 3 und den Schleifen 11 des Rohres 10. Wahlweise können beide oder nur ein Rohrende mit einer Anschlussstelle 15 versehen sein. An eine Anschlussstelle 15 kann ein weiteres Rohr 10' angeschlossen werden. Zudem können die Rohrenden wahlweise auf derselben Seite oder, wie in Fig. 5 dargestellt, auf verschiedenen Seiten des Kühlelements 5 angeordnet sein.

[0025] Der Zusammenbau der Kühlelemente 5 wird vorzugsweise direkt vot Ort vorgenommen, wo die PV-Module zur Montage angeliefert werden resp. wo sie zwecks nachrüstung von ihren Standorten demontiert werden. So kann gewährleistet werden, dass die Anschlüsse 15 jeweils an den richtigen Positionen sind, um Rohrverbindungen 10, 10' optimal vorzunehmen. Alternativ können auch bereits fertig vormontierte Kühlelemente 5 angeleifert werden, wenn die Masse und die Anordnung der PV-Module bereits vorher bekannt sind. In jedem Fall werden die Kühlelemente 5 vor Ort an die PV-Module angebracht und diese zusammen an ihren definitiven Standorten montiert.

[0026] Das Rohr 10 ist vorzugsweise Meterware und besteht aus biegbarem Material, sodass es an den gewünschten Stellen gebogen werden kann, wie beispielsweise Rohre, die für Bodenheizungen verwendet werden. Diese haben zudem den Vorteil, dass sie sehr kostengünstig sind und bez. Wärmeleitung bereits optimiert sind, so dass ein darin zirkulierendes Kühlmittel einen guten Wärmeübergang an die Mantelfläche hat.

[0027] Vorzugsweise ist die Wärmedämmmatte 6 aus Polystyrol, Polyurethan oder einem vergleichbaren Material. Die Wärmeleitbleche 9 umfassen vorzugsweise mehrere Einzelbleche. Insbesondere umfassen sie, wie in Fig. 1 und Fig. 5 dargestellt, profilierte Wärmeleitplatten 12, welche die Umrandungen der Rohrkanäle 8 sowie angrenzende Teilflächen der Wärmedämmmatte 6 auslegen. Dies sind standardisierte Bauteile, die daher sehr kostengünstig sind. Sie können einfach auf die gewünschle Länge abgelängt werden. In diesen Umrandungen der Rohrkanäle 8 kann schliesslich das Rohr 19 verlegt werden. Zudem umfassen die Wärmeleitbleche 9 in dieser bevorzugten Anordnung ein Abdeckblech 13 mit den Abmessungen der oberen Oberfläche 7 der Wärmedämmmatte 6. Dieses wird bei der Herstellung des Kühlelements 5 auf den Wärmeleitplatten 12 angeordnet und deckt das Rohr 10 ab, das in den mit den Wärmeleitplatten 12 ausgelegten Rohrkanälen 8 verläuft, sowie die profilierte Wärmeleitplatten 12 und die darunter angeordnete Wärmedämmmatte 6.

[0028] Auch die Wärmedämmmatte 6 mit den Rohrkanälen 8, die Wärmeleitbleche 9, die Wärmeleitplatten 12 und/oder das Rohr 10 können aus dem Bodenheizungsbedarf stammen, da auch diese handelsübliche Halbzeuge die richtigen technischen und physikalischen Voraussetzungen für den vorliegenden Einsatz aufweisen und zudem sehr kostengünstig sind, da es standardisierte Massenware ist.

[0029] Der hier beschriebene Aufbau eines erfindungsgemässen Kühlelements 5 ist einfach herzustellen und kann schnell in allen gewünschten Massen gefertigt werden. Die einzelnen Komponenten können, wenn notwendig, aneinander geklebt werden.

[0030] Zur Förderung des Wärmeübergangs zwischen aufeinanderliegenden Wärmeleitblechen 9 und/oder zwischen Wärmeleitblechen 9 und dem Rohr 10 kann an diesen Stellen eine Wärmeleitpaste 14 vorgesehen sein. Dadurch wird die Wärme vom PV-Modul 1 besser zum Fluid 25 geleitet, das später im Gebrauch innerhalb des Rohres 10 zirkuliert. Wie in Fig. 5 gezeigt umfasst das Rohr 10 daher vorzugsweise mindestens eine Anschlussstelle 15 zum Verbinden des Rohres 10 mit einem weiteren Rohr 10' derselben Grösse und Art, das beispielsweise an einem benachbarten PV-Modul 1' angebracht ist. In der Regel werden alle PV-Module 1, 1' einer Gruppe, die beispielsweise auf einem Dach angebracht werden, mit erfindungsgemässen Kühlelementen 5 nachgerüstet, deren Rohre 10, 10' alle miteinander verbunden sind, damit ein Fluid 25 darin zirkulieren kann. Beispiele sind in Fig. 6 und 7 beschrieben. Vorzugsweise sind die Rohre 10, 10' Kupferrohre. Es hat sich aber gezeigt, dass Kunststoffrohre oder Kunststoff-Metall-Verbundrohre, die viel günstiger sind als Kupferrohre, auch gute Ergebnisse liefern.

[0031] Im Gegensatz zu Vorrichtungen, die mehrere Rohre aufweisen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, hat die erfindungsgemässe Vorrichtung den Vorteil, dass sie einfacher herstellbar ist. Durch die Verwendung eines einzigen Rohres kann günstige Meterware besorgt und diese in Schlaufen verlegt werden, sodass schlussendlich jedes Modul genau je einen Eingang und einen Ausgang der Kühlflüssigkeit besitzt. Kühlmodule mit vielen Rohren müssen entweder entsprechend viele Anschlüsse haben oder interne Verzweigungen aufweisen. Dies verhindert eine schnelle und kostengünstige Konfektionierung an gewünschte Masse, da die Herstellung von Verzweigungen und entsprechenden Zusammenschlüssen zeitraubend und teuer ist, dajeweils Y-Teile oder ähnliche Verteiler eingebaut werden müssen. Bei jedem Verteiler und Zusammenschluss muss natürlich die Dichtigkeit gewährleistet sein.

[0032] Das Kühlelement 5 kann mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung 16 gemäss Fig. 3 an das PV-Modul 1 befestigt werden. Die Befestigungsvorrichtung 16 ist vorzugsweise eine Klebeschicht 17, welches an der äusseren Oberseite des oder der Wärmeleitbleche 9 angebracht ist. Bis vor der Montage ist diese Klebeschicht 17 vorzugsweise mit einer abziehbaren Schutzfolie 18 versehen. Zur Befestigung wird diese Schutzfolie 18 von der Klebeschicht 17 abgezogen und das Kühlelement 5 an das PV-Modul 1 angelegt oder angepresst.

[0033] Diese Befestigungsmethode kann unabhängig davon durchgeführt werden, ob das PV-Modul 1 einen Rahmen 4 aufweist oder nicht. Das Nachrüsten eines Kühlelements 5 an ein PV-Modul 1 mit einem Rahmen 4 kann aber auch durch eine Befestigungsvorrichtung 16 umfassend zwei gewölbte Bleche 19 und ein oder mehrere Befestigungsmittel 20 durchgeführt werden, wie in Fig. 4 illustriert. Als Befestigungsmittel 20 eignen sich beispielsweise Nieten und Schrauben, insbesondere Poppnieten und Blechschrauben. Das Kühlelement 5 wird zur Befestigung zwischen den Blechen 19 und dem PV-Modul 1 innerhalb des Rahmens 4 eingeklemmt. Die Bleche 19 werden dazu an, zwei sich gegenüberliegenden ausseren Abschnitten im Rahmen 4 eingeklemmt und überlappen sich dabei, damit sie mit dem oder den Befestigungsmitteln 20 zusammengehalten werden können. In Fig. 5 ist der Vorgang der Befestigung durch die Pfeile dargestellt. Durch eine grössere Überlappung als in Fig. 5 dargestellt können auch zwei Reihen von Befestigungsmitteln 20 angebracht werden, wodurch der Halt verbessert wird.

[0034] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Nachrüsten eines PV-Moduls 1 mit einem erfindungsgemässen Kühlelement 5 wird durch die folgenden Schritte beschrieben: <tb><SEP>Das Kühlelement 5 wird mit der Seite seines oder seiner Wärmeleitbleche 9 der Unterseite 2 des PV-Moduls 1 zugewandt, sodass es von diesem vollständig abgedeckt werden kann, wobei die elektrische Anschlussvorrichtung 3 ausgespart ist; das Kühlelement 5 wird in dieser Lage an die Unterseite 2 des PV-Moduls 1 angelegt; das Kühlelement 5 wird mit der Befestigungsvorrichtung 16 am PV-Moduls 1 befestigt.

[0035] Wenn die Befestigungsvorrichtung 16 eine Klebeschicht 17 ist, so wird vor dem Anlegen des Kühlelements 5 an das PV-Moduls 1 die Schutzfolie 18 abgezogen. Somit wird das Kühlelement 5 im letzten Schritt mit seiner Klebeschicht 17 an der Unterseite 2 des PV-Moduls 1 angeklebt und vorzugsweise angepresst. Das PV-Modul ist nun ein aufgerüstetes PV-Modul 22. Anschliessend kann der Rahmen 4 angebracht werden und die Montage kann wie für ein nicht nachgerüstetes PV-Modul erfolgen.

[0036] Wenn das PV-Modul 1 einen Rahmen und die Befestigungsvorrichtung 16 zwei gewölbte Bleche 19 und ein oder mehrere Bcfestigungsmittel 20 umfasst, so wird gemäss Fig. 4 zur Befestigung des Kühlelements 5 an das PV-Modul 1 erst je eines der gewölbten Bleche 19 an zwei sich gegenüberliegenden, ausseren Abschnitten im Rahmen 4 eingeklemmt, sodass freie innere Kanten 21 der Bleche 13 vom Kühlelement 5 abstehen. Anschliessend werden die freien Kanten 21 der Bleche 13 Richtung Kühlelement 5 gedrückt, bis sie an diesem anliegen. Damit die Bleche 13 in dieser Position bleiben, werden sie mit einem oder mehreren Befestigungsmitteln 20, vorzugsweise Schrauben oder Nieten, in einem überlappenden Bereich aneinander befestigt. So entsteht ein PV-Modul gemäss Fig. 4.

[0037] Vorzugsweise werden gemäss Fig. 6 und Fig. 7 mehrere PV-Module 1, 1' mit Kühtelementen 5 auf die gleiche Art nachgerüstet. Die nachgerüsteten PV-Module 22 werden, nachdem sie fertig nachgerüstet sind, an ihre gewünschte Position gebracht und die Rohre 10, 10' der einzelnen nachgerüsteten PV-Module 22 miteinander und mit Zu- und Ableitungsrohren 23 zu einem Kreislauf 24 verbunden, der mit einem Fluid 25 gefüllt wird. In Fig. 6 sind die Zu- und Ableitungsrohre 23 schematisch durch Pfeile dargestellt. Schliesslich können die nachgerüsteten PV-Module 22 der Sonne 26 ausgesetzt werden. Das Fluid 25 zirkuliert im Kreislauf 24 und wird somit in den Rohren 10, 10' durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Die Wärme wird dem Fluid 25 innerhalb des Kreislaufs 24 in einem Wärmetauscher 27 wieder entzogen und kühlt sich dadurch ab, damit es in den Rohren 10, 10' erneut Wärme aufnehmen kann.

[0038] Fig. 7 zeigt einen schematischen Kühlkreislauf 24. Die Sonne 26 wärmt dabei das Fluid 25 in den mit Kühlelementen 5 aufgerüsteten PV-Modulen 22 auf. Dieses zirkuliert in den Rohren 10, 10' sowie im Zu- und Ableitungsrohr 23, die alle zu einem Kreislauf 24 verbunden sind und zudem einen Wärmetauscher 27 aufweisen.

[0039] Die entzogene Wärme wird vorzugsweise thermisch genutzt, insbesondere als Unterstützung einer Wärmepumpe eines Gebäudes, als Komponente in einem Niedertemperatursystem, zur Warmwasseraufbereitung, zur Beheizung eines Schwimmbeckens oder als Prozesswärme in einem Industrieprozess.

Bezugszeichenliste

[0040] 1 PV-Modul; 1' benachbartes PV-Modul 2 Unterseite 3 Anschlussvorrichtung 4 Rahmen 5 Kühlelement 6 Wärmedämmmatte 7 Obere Oberfläche 8 Rohrkanal 9 Wärmeleitblech 10 10' Rohr 11 Schleife 12 Wärmeleitplatte 13 Abdeckblech 14 Wärmeleitpaste 15 Anschlussstelle eines Rohrs 16 Befestigungsvorrichtung 17 Klebeschicht 18 Schutzfolie 19 Blech zur Befestigung 20 Befestigungsmittel; Schraube, Blechschraube, Niete, Popniete 21 freie Kante eines Bleches 22 mit einem Kühlelement aufgerüstetes PV-Modul 23 Zu- resp. Ableitungsrohr 24 Kreislauf 25 Fluid 26 Sonne 27 Wärmetauscher

Claims (19)

1. Kühlelement (5) mit einer Befestigungsvorrichtung (16) zum Nachrüsten eines, mit einer Unterseite (2) und einer elektrischen Anschlussvorrichtung (3) versehen PV-Moduls (1), zur Erhöhung des Wirkungsgrades des PV-Moduls (1) und allenfalls zur Nutzung der abgeführten Wärme, gekennzeichnet durch eine Wärmedämmmatte (6) mit einer oberen Oberfläche (7), in welche parallel zueinander ausgerichtete Rohrkanäle (8) eingearbeitet sind, wobei die Umrandungen der Rohrkanäle (8) sowie die obere Oberfläche (7) der Wärmedämmmatte (6) mit einem oder mehreren Wärmeleitblechen (9), vorzugsweise Aluminiumblechen, ausgelegt sind, sowie umfassend ein Rohr (10), welches derart in Schleifen (11) in allen mit den Wärmeleitblechen (9) ausgelegten Rohrkanälen (8) verlegt ist, dass der grösste Bereich des Rohres (10) innerhalb der Wärmedämmmatte (6) ist, und wobei die Umrissform der Wärmedämmmatte (6) mit dem darin eingelegten Rohr (10) derart ausgestaltet ist, dass das Kühlelement (5), wenn sein oder seine Wärmeleitbleche (9) der Unterseite (2) des PV-Moduls (1) zugewandt sind, vollständig unter das gewählte PV-Modul (1) passt, wobei das Kühlelement (5) mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung (16) an das PV-Modul (1) befestigt werden kann.

2. Kühlelement (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5) mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung (16) spaltfrei und flächig an das PV-Modul (1) befestigt werden kann, um eine gute Wärmeleitung zu gewährleisten.

3. Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dnss ein Abdeckblech (13) die obere Oberfläche (7) der Wärmedämmmatte (6) mit dem darin eingelegten Rohr (10) abdeckt.

4. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrissform der Wärmedämmmatte (6) mit dem darin eingelegten Rohr (10) einen Bereich der Anschlussvorrichtung (3), der auf der Unterseite (2) des PV-Moduls (1) angebracht ist, ausspart.

5. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmmatte (6) aus Polystyrol oder Polyurethan ist.

6. Kühlelement nach einem der Ansprücche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitblcche (9) profilierte Wärmeleitplatten (12) umfassen, welche die Umrandungen der Rohrkanäle (8) sowie angrenzende Teilflächen der Wärmedämmmatte (6) auslegen, sowie das Abdeckblech (13) mit den Abmessungen der oberen Oberfläche (7) der Wärmedämmmatte (6), welches auf diesen Wärmeleitplatten (12) angeordnet ist und das Rohr (10) in den mit den Wärmeleitplatten (12) ausgelegten Rohrkanälen (8) sowie die Wärmedämmmatte (6) abdeckt.

7. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aufeinanderliegenden Wärmeleitblechen (9) und/oder zwischen Wärmeieitblechen (9) und dem Rohr (10) eine Wärmeleitpaste (14) angeordnet ist, um den Wärmeübergang zu fördern.

8. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) mindestens eine Anschlussstelle (15) umfasst zum Verbinden des Rohres (10) mit einem Rohr (10') derselben Grösse und Art.

9. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10, 10') ein Kupferrohr, ein Kunststoffrohr oder ein Kunststoff-Metall-Verbundrohr und vorzugsweise biegbar ist.

10. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (16) eine Klebeschicht (17) ist, weiche an der äusseren Oberseite des oder der Wärmeleitbleche (9) angebracht ist und bis vor der Montage mit einer abziehbaren Schutzfolie (18) versehen ist.

11. Kühlelement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Nachrüsten eines mit einem Rahmen (4) versehenen PV-Moduls (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (16) zwei gewölbte Bleche (19) und ein oder mehrere Befestigungsmittel (20), vorzugsweise Schrauben oder Nieten, umfasst, zum Einklemmen des Kühlelements (5) zwischen den Blechen (19) und dem PV-Modul (1) innerhalb des Rahmens (4), wobei die Bleche (19) an zwei sich gegenüberliegenden ausseren Abschnitten im Rahmen (4) eingeklemmt werden können und sich dabei überlappen, damit sie mit dem oder den Befestigungsmitteln (20) zusammengehalten werden können.

12. Kühlelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmmatte (6), die Wärmeleitbleche (9) und/oder das Rohr (10) Halbzeuge aus dem Bodenheizungsbedarf sind.

13. Verfahren zum Nachrüsten eines PV-Moduls (1) umfassend eine Unterseite (2) und eine elektrische Anschlussvorrichtung (3), mit einem Kühlelement (5) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12 gekennzeichnet durch die Schritte, a) dass das Kühlelement (5) mit der Seite seines oder seiner Wärmeleitbleche (9) der Unterseite (2) des PV-Moduls (1) zugewandt wird, sodass es von diesem vollständig abgedeckt wird, wobei die Anschlussvorrichtung (3) ausgespart ist; b) das Kühlelement (5) in dieser Lage an die Unterseite (2) des PV-Moduls (1) angelegt wird; c) und das Kühlelement (5) mit der Befestigungsvorrichtung (16) am PV-Modul (1) befestigt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13 unter Verwendung eines Kühlelements (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt a) oder b) die Schutzfolie 18) abgezogen wird und im Schritt c) das Kühlelement (5) mit seiner Klebeschicht (17) an der Unterseite (2) des PV-Moduls (1) angeklebt und vorzugsweise angepresst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 unter Verwendung eines Kühlelements (5) nach Anspruch 11 und eines PV-Moduls (1) mit einem Rahmen (4), dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) c1) je eines der gewölbten Bleche (19) an jeweils zwei sich gegenüberliegenden äusseren Abschnitten im Rahmen (4) eingeklemmt werden, sodass freie Kanten (21) der Bleche (13) vom Kühlelement (5) abstehen; c2) die freien Kanten (21) der Bleche (13) Richtung Kühlelement (5) gedrückt werden, bis sie an diesem anliegen; c3) und mit einem oder mehreren Befestigungsmitteln (20), vorzugsweise Schrauben oder Nieten, die beiden Bleche (19) in einem überlappenden Bereich aneinander befestigt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend weitere PV-Module (1) mit Kühlelementen (5) auf gleiche Art nachgerüstet werden.

17. Verfahren zur montage von PV-Modulen (22), die mit einem Verfahren nach einen der Anspüche 13 bis 13 nachgerüstet sind dadurch gekennzeichnet, dass die nachgerüsteten PV-Module (22) an ihre gewünschte Position gebracht und die Rohre (10, 10') der einzelnen aufgerüsteten PV-Module 822) miteinander und mit Zu- und Ableitungsrohren (23) zu einem Kreislauf (24) verbunden werden, der mit einem Fluid (25) gefüllt wird. dadurch gekennzeichnet, dass die nachgerüsteten PV-Module (22) an ihre gewünschte Position gebracht und die Rohre (10, 10') der einzelnen aufgerüsteten PV-Module (22) miteinander und mit Zu- und Ableitungsrohren (23) zu einem Kreislauf (24) verbunden werden, der mit einem Fluid (25) gefüllt wird.

18. Ferfahren zum Betrieb von PV-Modulen (22), die mit einem Verfahren nach einem der Asprüche 13 bis 16 Nachgerüstet sind dadurch gekennzeichnet, dass die nachgerüsted PV-Module (22) der Sonne (26) ausgesetz werden, das Fluid (25) im Kreislauf (24) zirkuliert und in den (22) der Sonne (26) ausgesetzt werden, das Fluid (25) im Kreislauf (24) zirkuliert und in den Rohren (10, 10') durch die Sonneneinstrahlung erwärmt wird, und die Wärme dem Fluid (25) innerhalb des Kreislaufs (24) in einem Wärmetauscher (27) wieder entzogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die entzogene Wärme thermisch genutzt wird, insbesondere als Unterstützung einer Wärmepumpe eines Gebäudes, als Komponente in einem Niedertemperatursystem, zur Warmwasseraufbereitung, zur Beheizung eines Schwimmbeckens oder als Prozesswärme in einem Industrieprozess.