-
Die
nachfolgende Erfindung bezieht sich auf ein Solarenergie-Komplettsystem,
insbesondere auf ein Solarenergie-Komplettsystem, das eine Solarmodul-Anordnung
auf einem Gebäudedach, insbesondere auf einem Flachdach,
betrifft.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus
dem Stand der Technik sind zahlreiche Systeme bekannt, die dazu
dienen, entweder elektrische Energie oder Warmluft-Energie aus Sonneneinstrahlung
zu gewinnen. Bekannte Photovoltaiksysteme werden dabei entweder
flach auf Gebäudedächern oder an Hauswänden
installiert, ebenso ist es möglich, auf Aufständerungssystemen
Photovoltaiksysteme oder entsprechend Solarmodule mittels Aufständerungselementen
auf Flachdächern mit einer Neigung bis meistens 30° Grad
anzuordnen. Dächer mit einer Dachneigung beziehungsweise
Dächer, auf denen eine Neigung bereitgestellt ist, werden
dabei zumeist großflächig mit Solarmodulen bestückt.
Die Solarmodule werden sinnvoll derart ausgerichtet oder nahezu
flach auf dem Gebäudedach montiert, dass eine optimale
Sonneneinstrahlung gewährleistet ist. Die Solarmodule werden
daher während der Sonneneinstrahlung stark aufgeheizt.
Auch die Luft, die unter den Solarmodulen beziehungsweise in Zwischenräumen
zwischen mehreren Solarmodulen steht, heizt sich auf, ebenfalls
das Material, aus dem das Dach selbst besteht. Es kommt zu Stauwärme
und gegebenenfalls zu Überhitzung der Solarmodule. Der
Wirkungsgrad der Solarmodule kann durch Überhitzung der
Solarmodule und gegebenenfalls Schädigung derselben herabgesetzt
werden.
-
Um
Solarmodule an Gebäudedächern oder an Hauswänden
anzuordnen, wird üblicherweise auf dem Gebäudedach
oder an der Wand eine Metall-Unterkonstruktion bereitgestellt, die
zumeist erfordert, dass die Dachhaut durchdrungen wird. Auf diese
Metall-Unterkonstruktion wird entsprechend eine gekonterte, zweite Unterkonstruktion
angeordnet, die geeignet ist, um die Solarmodule zu tragen. Solche
Systeme werden beispielsweise in
"Solare Luftheizsysteme", Ökobuch,
1. Auflage 2005, Ökobuch-Verlag Staufen bei Freiburg 2005,
Seite 144 ff., beschrieben. Die Anordnung der Unterkonstruktion
zum Tragen der Solarmodule erfordert häufig aufwändige
Abdichtung, vor allem um die Dachhaut des Flachdaches gegen Eindringen
von Feuchtigkeit zu schützen. Die aufgeheizte Luft, die
bei Sonneneinstrahlung unter den Solarmodulen entsteht, wird nicht genutzt.
Dabei geht wertvolle Wärmeenergie verlo ren.
-
BESCHREIBUNG
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Solarenergie-Komplettsystem und
ein Verfahren zum Aufbau desselben bereitzustellen. Diese Aufgabe
wird durch ein Solarenergie-Komplettsystem mit den Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 21 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen
beschrieben.
-
Ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf
ein Solarenergie-Komplettsystem, das geeignet ist, auf einem flach
geneigten Dach mit First angeordnet zu werden, und mittels dessen
Strom, Warmluft, Klimaluft und/oder Warmwasser erzeugt und Abwärme
genutzt werden kann. Es umfasst eine Vielzahl von flächig
angeordneten Solarmodulen und von Hohlprofilen sowie einen auf dem
First angeordneten Abluft- bzw. Zuluftkanal. Dabei sind die Solarmodule
derart auf den Hohlprofilen angeordnet, dass sich zu dem Abluft-
bzw. Zuluftkanal hin Kanäle bilden, die sich in den Abluft-/Zuluftkanal öffnen.
Eine Vorrichtung zur Luftabsaugung bzw. zur Zuluftversorgung, die
an dem Abluft- bzw. Zuluftkanal angeordnet ist, ermöglicht,
dass die durch die besondere Anordnung der Solarmodule und der Hohlprofile
geschaffenen Kanäle, die gegenüber der Außenluft
abgedichtet sind, die unter den Solarmodule entstehende Hitze durch
Betätigung der Vorrichtung zur Abluftabsaugung vorteilhaft
absaugen. Diese erhitzte Luft kann dabei vorteilhaft weiterer Energiegewinnung
zugeführt werden. Durch die Zufuhr von Zuluft über
die genannte Vorrichtung zur Zuluft- bzw. Abluftversorgung, also
durch reverse Betätigung der vorgenannten Vorrichtung,
kann die heiße, stehende Luft durch Zuluft über den
Abluft-/Zuluftkanal in die unter den Solarmodulen und unter den
Hohlprofilen bereitgestellten Kanäle überführt
werden. Die gute Durchlüftung verhindert vorteilhaft ein Überhitzen
der Solarmodule und stellt die Erhaltung des optimalen Wirkungsgrads
der Module sicher.
-
Eine
weitere Ausführungsform bezieht sich darauf, dass auf der
Dachhaut zumindest eine erste Schicht Folienmaterial oder eine bituminierte
Schweißbahn angebracht ist, auf der die Hohlprofile angeordnet werden.
Eine zweite Schicht an Folienmaterial oder eine bituminierte Schweißbahn
wird über die Hohlprofile gelegt und mit der ersten Schicht
an Folienmaterial adhäsiv, chemisch oder photochemisch
verbunden, so dass die Hohlprofile vorteilhaft ortsfest auf dem
Dach positioniert sind, ohne dass für ihre Anordnung die
Dachhaut durchdrungen werden musste. Dies ist besonders vorteilhaft
deswegen, da eine Nachabdichtung der Dachhaut entfällt.
Es wird eine zusätzliche, geschlossene wasserführende
Dachhaut geschaffen.
-
Eine
weitere Ausführungsform bezieht sich darauf, dass die Schweißbahn
oder das Folienmaterial, welches die erste und/oder die zweite Schicht
bildet, eine bituminöse Dachpappe sein kann, die durch
einfaches Verschweißen ermöglicht, dass die Hohlprofile
auf der Dachhaut ortsfest positioniert werden können, es kann
sich vorteilhaft jedoch ebenfalls um eine Kunststofffolie handeln,
die entweder durch Selbstvernetzung bei In-Kontakt-Bringen der beiden
Schichten, durch selbstklebendes Verhalten oder durch photochemisches Vernetzen
eine feste Verbindung der Hohlprofile auf dem Dach ermöglicht.
-
Eine
weitere Ausführungsform bezieht sich darauf, dass die an
dem Giebel angeordnete Vorrichtung zur Abluftabsaugung bzw. zur
Zuluftversorgung ein Ventilator ist.
-
Eine
weitere Ausführungsform bezieht sich darauf, dass auf einer
Oberseite des Hohlprofils, also auf seiner dem Dach abgewandten
Seite, auf dem ebenfalls sich gegenüberliegende Solarmodule
aufliegen, ein Zwischenraum besteht, der ein Kabelkanalprofil aufnimmt.
-
Schließlich
bezieht sich eine Ausführungsform darauf, dass das Kabelkanalprofil
und/oder die Rahmen der Solarmodule durch Verschrauben oder Vernieten
mit dem Hohlprofil verbunden sind. Dabei bleibt die Dachhaut ebenfalls
vorteilhaft unverletzt und kann der Wasserabführung dienen.
-
Noch
eine Ausführungsform bezieht sich darauf, dass über
dem Hohlprofil ein Solarmodul-Befestigungsprofil angeordnet ist,
welches vorteilhaft den Kabelkanal bereitstellt, und mit einem Abdeckprofil
schützend bedeckt ist und das, abhängig von seinem
Material, das aus einem sehr harten Kunststoff oder aus einem Metall
bzw. einer Metallverbindung bestehen kann, eine belastbare Oberfläche
bereitstellt, die gegebenenfalls zur Bereitstellung als Revisionspfad
genutzt werden kann. Vorteilhaft kann dann bei einer Revision der
Solarenergie-Komplettsystemanlage ein Revisionsschemel auf einem
oder mehreren dieser Revisionspfade bewegt werden, so dass die Gefahr
einer Beschädigung der Solarmodule erheblich verringert
wird. Außerdem dient das Befestigungsprofil, das vorteilhaft
einen hutförmigen Querschnitt aufweisen kann, wenn es offen bleibt,
vorteilhaft als „Auffangwanne" für Laub und ähnliche
lose Materialien, die also nicht auf den Solarmodulen liegen bleiben
und den Wirkungsgrad des Moduls bzw. des ganzen Modul-Strings mindern
und weniger Strom erzeugen.
-
Eine
weitere Ausführungsform bezieht sich darauf, dass die Schmalseiten
des Hohlprofils wasserdicht geschlossen werden können.
-
Diese
und weitere Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung und
den begleitenden Figuren ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Der
Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung
der Beschreibung. Gegenstände oder Teile von Gegenständen,
die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1a zeigt
eine Draufsicht auf einen First eines Dachs und den auf den First
angeordneten Abluft-/Zuluftkanal mit Luftstromvolumen-Reglern sowie
mit links und rechts des Abluft-/Zuluftkanals angeordneten Solarmodulen,
-
1b zeigt
eine Querschnittsansicht des Solarenergie-Komplettsystem auf dem
First,
-
2a zeigt
eine Dachfläche mit dem darauf angeordneten Solarenergie-Komplettsystem
in der Draufsicht,
-
2b zeigt
eine perspektivische Ansicht des Hohlprofils mit Kabelkanalprofil,
-
2c zeigt
ein Kabelkanalprofil mit eingelegtem Kabel in einer Seitenschnittansicht
-
2d zeigt
eine perspektivische Ansicht des Befestigungsprofils, das einen
hutförmigen Querschnitt aufweist, mit darüber
angeordnetem Abdeckprofil,
-
3a zeigt
eine Seitenansicht des Daches mit Dachgefällekeilen zur
Verstärkung der Dachneigung.
-
3b zeigt
ein Detail der Seitenansicht des Daches aus 3a
-
Ehe
die Erfindung nachfolgend im Detail beschrieben wird, ist deutlich
zu machen, dass die in dieser Erfindung verwendete Terminologie
zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
gewählt ist, sie soll daher nicht beschränken.
Nachfolgend werden daher Begriffe hinsichtlich ihrer Bedeutung für
die vorliegende Erfindung definiert. So wird nachfolgend unter einem „Dachfirst"
oder kurz „First" die höchste Kante an einem geneigten
Dach verstanden. Dort treffen, außer beim Pultdach, zwei
Dachflächen aufeinander. Ein Sonderfall ist das Flachdach,
bei Flachdächern mit Gefällesystem gibt es ebenfalls
einen First, der durch die höchstgelegene Kante jeweils
einer Dachfläche bereitgestellt wird.
-
Als „Solarmodule"
werden vorliegend im Wesentlichen flache Photovoltaikelemente zur
Gewinnung von Strom aus Sonnenenergie bezeichnet. Diese können
monokristalline ausgestattete Solarmodule sein.
-
Unter
einem "Ventilator" wird nachfolgend jede Vorrichtung verstanden,
die geeignet ist, Luft aus dem erfindungsgemäßen
Solarenergie-Komplettsystem abzusaugen oder Luft in dieses hineinzufördern.
-
Ferner
wird unter einer "Abdichtschnur" jedes längliche abdichtende
Material verstanden, das geeignet ist, in Ritzen oder Spalte eingebracht
zu werden, um diese luftdicht zu verschließen.
-
Unter „Folie"
wird nachfolgend jedes geeignete Material, insbesondere bituminöse
Bahnen, die sich verschweißen lassen, auch „Schweißbahnen"
verstanden, welches geeignet ist, die Hohlprofile wasserdicht zu umhüllen.
-
Grundsätzlich
umfassen die vorliegenden erfindungsgemäßen Solarenergie-Komplettsysteme,
die geeignet sind, auf einem Dach mit First oder einem Pultdach
angeordnet zu werden, eine Vielzahl von flächig angeordneten
Solarmodulen und eine Vielzahl von Hohlprofilen. Jedes Hohlprofil
hat dabei zumindest einen seitlich angeformten Flansch, vorzugsweise
sogar zwei angeformte Flansche. Auf dem First oder der Hochseite
des Pultdaches ist ein Abluft-/Zuluftkanal angeordnet. Die Hohlprofile
sind auf der Dachhaut des Daches, das vorzugsweise ein Dach mit
einer geringen Neigung, also vorzugsweise kein Steildach sein wird,
angeordnet, dass die Solarmodule mit zwei Seiten jeweils auf einem
Hohlprofil zur Auflage kommen, so dass quasi zwei Hohlprofile eine
Schiene bilden, auf der eine Vielzahl von Solarmodulen angeordnet
werden kann. Dabei bilden die Seitenwände der Hohlprofile
und die darauf aufliegen den, von den Hohlprofilen getragenen Solarmodule
mit der Dachhaut einen Kanal. Die Hohlprofile des erfindungsgemäßen
Solarenergie-Komplettsystems sind grundsätzlich so auf
der Dachhaut angeordnet, dass diese nicht verletzt wird. Dazu wird
vorteilhaft eine erste Schicht Folienmaterial auf der Dachhaut angebracht,
die bereits aus der die Dachhaut bildenden bituminösen
Dachpappe bestehen kann. Auf dieser ersten Schicht Folienmaterial
oder der Schweißbahn werden die Hohlprofile in der Weise
angeordnet, dass sie im Wesentlichen parallel zueinander zu liegen
kommen, und somit eine "Schienenanordnung" für eine Vielzahl
von Solarmodule bilden, die darauf die Dachfläche bedeckend angeordnet
werden können. Sobald die Hohlprofile auf der Dachhaut
angeordnet sind, wird eine zweite Schicht, die aus Folienmaterial,
die insbesondere durch Bitumen-Schweißbahn-Material bereit
gestellt werden kann, entweder vollflächig oder zumindest
teilflächig über den Hohlprofilen abgelegt und
die erste Schicht an Folienmaterial oder Bitumen-Schweißbahn
wird mit der zweiten Schicht an Folienmaterial oder Bitumen-Schweißbahn
derart verbunden, dass die Hohlprofile auf dem Dach positioniert
sind. Die Anordnung der zweiten Schicht kann ferner eine Windsog-
und Seitenwindfestigkeit der Anlage bereitstellen; darüber
hinaus kann die zweite Schicht zusätzlich zu der ersten
eine weitere wasserführende Schicht bilden.
-
Wenn
beispielsweise das Folienmaterial eine bituminöse Dachpappe
ist, kann vorteilhaft die zweite Schicht ebenfalls aus bituminöser
Dachpappe bestehen, dann kann durch Verschweißen der beiden
Dachpappenschichten eine feste Verbindung hergestellt und die Hohlprofile
somit positioniert werden. Dieses Material hat den Vorteil, dass
es wasserdicht ist und somit auf der Dachfläche eine Wasserablauffläche
bildet. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass sowohl die erste Schicht
von Folienmaterial als auch die zweite aus einem Kunststoffmaterial
besteht, so dass eine adhäsive, chemische oder photochemische
Verbindung zwischen den beiden Folienschichten herstellbar ist.
Gerade bei Kunststofffolien, die vorteilhaft wasserabweisend gefertigt werden
können und die mit speziellen Nanostrukturen beschaffen
sein können, um etwa Algenwachstum zu verhindern oder besonders
rasch Wasser abzuführen, oder die auch schmutzabweisend
sein können, gibt es den Vorteil, dass diese selbstvernetzend,
selbstklebend oder photochemisch vernetzend sein können.
Das heißt, dass bereits durch Sonneneinstrahlung bewirkt
werden kann, dass eine photochemisch aktive Folie sich mit einer
zweiten Folienschicht verbindet. Abhängig von der Dimension
der Hohlprofile wird nun ein tragfähiges System geschaffen,
das ähnlich einer Konterlattung auf einem Ziegeldach ist,
zu seiner Anbringung auf der Dachhaut jedoch keine Beschädigung
desselben erfordert.
-
Es
ist anzumerken, dass, obwohl mit der vorliegenden Erfindung grundsätzlich
eine Beschädigung durch durchbohren der Dachhaut vermieden
wird, das wasserdichte Abschließen der Hohlprofile dazu
führt, dass die wasserführende Schicht nicht mehr
auf der Gebäudedachhaut direkt liegen wird, sondern über
der obersten Folienschicht. Daher führt in diesem Fall
ein Durchbohren der Gebäudehaut, die bei Verschrauben der
Hohlprofile in Situationen, in denen extreme Windsogkräfte
zu erwarten sind, etwa bei Hochhäusern, durchgeführtwerden
könnte, nicht mehr zu Undichtigkeiten der Gebäudehaut.
-
Die
nunmehr von der Folie überlappten, eingeschweißten
und parallel angeordneten Hohlprofile werden nun mit Solarmodulen
derart belegt, dass zwei sich gegenüberliegende Seiten
eines Solarmoduls, das üblicherweise rechteckig oder quadratisch
sein wird, auf zwei Kanten eines Hohlprofils zu liegen kommen. Das Solarmodul überbrückt
damit den Abstand zwischen den beiden Hohlprofilen. An den nicht
auf den Hohlprofilen aufliegenden weiteren zwei sich gegenüberliegenden
Seiten eines Solarmoduls werden weitere Solarmodule abgedichtet
angeordnet, bis die Dachfläche zum First hin belegt ist.
-
Es
ist möglich, die dicht liegende Reihe von Solarmodulen
durch eine dazu quer liegende Anordnung von Solarmodul-Befestigungsprofilen
zu unterbrechen, die jedoch ebenfalls abgedichtet angeordnet werden. Diese
können ein Querschnittsprofil wie etwa das Querschnittsprofil
eines Hutes haben. Das Profil dient unter anderem als Laubfänger.
Der somit von den Seitenwänden zweier benachbarter Hohlprofile,
einer Reihe an Solarmodulen und der Dachhaut bereitgestellte Kanal
mündet am First in einen dort angeordneten Abluft-/Zuluftkanal,
der ebenfalls auf den Hohlprofilen, die in ihn hineinmünden,
angeordnet ist. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass auch das Festlegen
des Abluft-/Zuluftkanals keine Durchdringung der Dachhaut erfordert.
Dieser kann darüber hinaus an der Gebäudekonstruktion
von außen festgelegt werden.
-
Es
werden somit zum einen Kanäle bereitgestellt, die jeweils
unter den Solarmodulen liegen, zum zweiten werden kleinere Kanäle
durch die Hohlprofilen selbst bereitgestellt. Auch unter diesen
wird Aufheizwärme produziert. Die Vielzahl dieser Kanäle
mündet in den Abluft-/Zuluftkanal, der am First angeordnet ist
und an dem eine Vorrichtung zur Abluftaufsaugung und/oder zur Zuluftversorgung
derart angeordnet ist, dass vorteilhaft warme Luft aus den Kanälen
abgesaugt und der weiteren Energiegewinnung zugeführt werden kann,
oder dass kalte Luft in die Kanäle geführt bzw.
gedrückt werden kann um die Solarmodule zu kühlen.
-
Da
die Solarmodule jeweils nur auf dem Rand eines Hohlprofils zur Auflage
kommen, bei dem es sich um ein Hohlprofil mit trapezförmigem
Querschnitt oder um ein anderes, dem Fachmann geeignet erscheinendes
Hohlprofil handeln kann, damit die Befestigung mittels der zweiten
Folien- oder Schweißbahnschichten geschickter realisiert
werden kann, bleibt zwischen zwei Reihen von Solarmodulen auf den
Hohlprofilen ein Zwischenraum bestehen, auf dem ein Solarmodul-Befestigungsprofil
angeordnet werden kann. Dieses Solarmodul-Befestigungsprofil kann
als ein Kabelkanalprofil verwendet werden, um elektrische Kabel
der Solarmodul-Kabelinstallation unterzubringen. Selbstverständlich
können separate Kabelkanalprofile zusätzlich eingesetzt
werden.
-
Um
sowohl die mit Folie oder Schweißbahnen überdeckten
Hohlprofile zu sichern und zu schützen, kann ein Solarmodul-Befestigungsprofil
derart auf den Zwischenraum zwischen zwei Solarmodulreihen gesteckt
werden, dass das Hohlprofil in seiner ganzen Länge durch
das Solarmodul-Befestigungsprofil bedeckt wird. Um auch auf den
Solarmodul-Befestigungsprofilen angeordnete Kabel oder um die Kabelkanalprofile
zu schützen, kann ein Abdeckprofil bereitgestellt werden:
Dieses
ist vorteilhaft C-förmig oder U-förmig und umgreift
das oder die bereitgestellten Kabelkanalprofile bzw. wird in das
Solarmodul-Befestigungsprofil gesteckt. Wenn das Abdeckprofil aus
einem stabilen Material wie etwa einem Metall oder einem Hartkunststoff
mit einer gewissen Stärke beschaffen ist, so können
diese belastbar sein und auf dem Dach Revisionspfade bereitstellen.
Das heißt, dass auf den Solarmodul-Befestigungsprofilen
mit Abdeckprofil eine Vorrichtungen wie beispielsweise ein Montageschemel
abgestellt werden kann, auf den zu Revisionszwecken gesessen oder
gekniet werden kann. Dieser Montageschemel ist somit entlang aller
geschaffenen Hohlprofil-"Schienen" bewegbar. Damit wird vorteilhaft
ermöglicht, dass die Solarmodule geschützt werden
und dass auch derjenige, der eine solche Revision oder Arbeiten
auf dem Dach vornimmt, davor geschützt ist, sich an den
Solarmodulen zu verletzen.
-
Bei
den Solarmodulen kann es sich um monokristalline Solarmodule, Dünnschicht-Solarmodule,
respektive Photovoltaikelemente, oder andere geeignete Solarmodule,
die beispielsweise nur Warmluft produzieren, handeln.
-
Die
Hohlprofile verlaufen rechtwinklig zum Dachfirst. Es ist möglich,
quer zu den Hohlprofilen und ebenfalls quer zu den Reihen an Solarmodulen
jeweils nach einer Mehrzahl aneinandergereihter Solarmodulen Solarmodul-Befestigungsprofile
für dieselben anzuordnen, wobei ein solches Solarmodul-Befestigungsprofil
parallel zum Abluft-/Zuluftkanal verläuft. Zu den jeweiligen
Dachgiebeln hin kann die von den Solarmodulen überstrichene
Fläche durch Profile abgeschlossen sein, insbesondere durch
Profile, die etwa aus Aluminium, einem Polyurethan-Sandwich-Element
oder einem Kunststoff beschaffen sein können. Diese Profile
können die gesamte die Dachfläche bedeckende Solarmodulanordnung
umgeben und können geeignet sein, Elektrokabel, insbesondere
auch Elektrokabel, die entlang der Hohlprofile geführt
werden, aufzunehmen und zusammenzuführen.
-
Üblicherweise
werden die Solarmodule auf Rahmen bereitgestellt, etwa auf Aluminiumrahmen.
Solche Solarmodule können monokristalline Solarmodule sein,
dann werden die Rahmen bevorzugt eine U-Form aufweisen. Mittels
dieser Rahmen können die Solarmodule auf die Hohlprofile
geschraubt bzw. geklemmt werden, ohne dass die eine Gefahr für
die wasserführende Haut des Daches bestünde. Auch
der Abluft-/Zuluftkanal kann mit den Hohlprofilen, die sich in ihn
hinein erstrecken, verschraubt oder vernietet werden. An geeigneter Position,
vorzugsweise an einem der beiden Enden eines Dachfirsts, wird eine
Vorrichtung wie etwa ein Ventilator zur Abluft- und Zuluftbereitstellung
angeordnet. Damit kann die erhitzte Luft, die unter den Solarpaneelen steht,
abgesaugt werden. Vorteilhaft kann diese erhitzte oder auch vorgewärmte
Luft zur weiteren Energiegewinnung, insbesondere zur Vorwärmung
von Wasser, das etwa im Haus benötigt wird, verwendet werden.
Ferner kann sie zur Einspeisung in vorhandene Warmluft-Blech-Kanalheizungen
eingesetzt werden, die häufig in gewerblichen Nutzungsflächen
zur Anwendung kommen. Die Wärme kann aber auch zur Erzeugung
von klimatisierter Luft verwendet werden. Bedarfsweise kann auch
kältere Umgebungsluft unter die Solarmodule geblasen werden,
wenn die Lufttransportrichtung des Ventilators umgekehrt wird.
-
Damit
die Luftabsaugung aus den auf dem Dach bereitgestellten Kanälen
effizient erfolgt, werden alle bei der Anordnung der Solarmodule
aus den Hohlprofilen und bei der Anordnung des Abluft-/Zuluftkanals
auf dem First entstehenden Spalten und Ritzen abgedichtet, was vorteilhaft
mit einer Abdichtungsschnur erfolgen kann. Hierbei kann es sich
um jedwedes längliche Schnur- oder Litzenmaterial handeln,
welches abdichtungsgeeignet ist; in Frage kommt etwa ein gegen Ultraviolettlicht
beständiges Material wie ein UV-beständiges Moosgummi.
-
Die
Absaugvorrichtung, mittels welcher die warme Luft aus dem Abluft- /Zuluftkanal
abgesaugt wird, kann unmittelbar mit einer Wärmepumpe gekoppelt
sein. Ferner kann sie einen oder mehrere Luftvolumenstromregler
aufweisen. Damit wird weitere Stromerzeugung oder andere Energiegewinnung
z. B. Kaltluftgewinnung zwecks Raumklimatisierung möglich.
-
Schließlich
können in alle bereitgestellten, warme Luft führenden
Kanäle Vorrichtungen zur Erwärmung von Wasser,
etwa Wasserschläuche oder -Leitungen eingebracht werden.
Damit kann die unter den Solarmodulen entstehende Wärme
zusätzlich genutzt werden.
-
1a zeigt
eine Draufsicht auf den First mit dem erfindungsgemäßen
Solarenergie-Komplettsystem, wobei die Solarmodule 2 im
rechten Winkel zu der Firstlinie A-A stehen. Die im Wesentlichen
rechteckigen Solarmodule 2 liegen mit ihren langen Seiten,
respektive mit ihren Rahmen, die eine Metallunterkonstruktion 3 bilden,
auf jeweils zwei benachbarten, parallel verlaufenden, ebenfalls
im rechten Winkel zu der Firstlinie A-A stehenden Hohlprofilen 8 auf.
Wie aus 1a ersichtlich, ragen die Hohlprofile 8 in
den Abluft-/Zuluftkanal 4 hinein. Damit kommt der Abluft-/Zuluftkanal 4 auf
den Hohlprofilen 8 zu liegen und kann an diesen befestigt, etwa
mit ihnen verschraubt oder vernietet werden.
-
1b zeigt
in einer schematischen Seitenschnittansicht den auf Hohlprofilen 8 aufliegenden
Abluft-/Zuluftkanal 4, der, um zusätzlich geschützt
zu werden, vorliegend mit einer Schutzplatte 21 versehen
ist. Diese kann etwa aus Alu-Riffelblech von 2 mm Stärke
bestehen. Die Schutzplatte 21 ist auf Kantenverstärkungswinkeln 20 angeordnet,
die aus Aluminium sein können und die entlang der beiden
Kanten des Abluft-/Zuluftkanals 4 abgedichtet aufgelegt
sind. Damit wird der Abluft-/Zuluftkanal 4 vorteilhaft
gegen Beschädigung, insbesondere durch Hagel oder andere
Witterungseinflüsse, geschützt und er wird begehbar,
beispielsweise zu Revisionszwecken.
-
Wie
vorliegend gezeigt, kann innerhalb des Abluft-/Zuluftkanals 4 unmittelbar über
den Hohlprofilen 8 eine Abdeckplatte 15 aufgelegt
werden. Diese kann sogar wärmegedämmt sein. Diese
Abdeckplatte 15, die den Boden des zentralen Lüftungskanal
bildet, kann entlang der Firstlinie A-A mit Absaugöffnungen
in Verbindung mit Luftstromvolumen-Reglern 16', die mit
den Ansaugöffnungen 16 gekoppelt sind, wie auch
gezeigt in 1a, versehen sein. Die Solarmodule 2 grenzen
an den Abluft-/Zuluftkanal 4 derart an, dass der bereitgestellte
Kanal 13 für die Zu- beziehungsweise Abfuhr warmer
Luft, beziehungsweise für Frischluft zum Kühlen der
Module 2 sich di rekt in den Abluft-/Zuluftkanal 4 öffnet.
An der Grenzfläche der Solarmodule 2 zu der Abluft-/Zuluftöffnung 4 kann
eine Abdichtung durch ein Dichtungsband oder eine Abdichtschnur
bereitgestellt werden.
-
Die
Breite der Solarmodule 2 wird im Bereich von 40,0 bis 100,0
cm liegen, bevorzugt sind 80 cm Breite, eine Länge kann
im Bereich von 1,20 m bis 180,0 cm liegen, bevorzugt sind 160 cm.
Die Dicke kann im Bereich von 3,0 cm bis 6,0 cm liegen, bevorzugt
sind 4,5 bis 5,0 cm Dicke für konventionelle, monokristalline Solarmodule,
bei Dünnschicht-Solarmodule kann durchaus eine geringere
Dicke, und zwar im Bereich von unter 5 cm, bis zu 5,0 mm vorliegen.
-
2a zeigt
die Draufsicht auf eine Dachfläche mit einem am First angeordneten
Abluft-/Zuluftkanal 4, auf dem ein Ventilatorgehäuse 5 mit
einem Ventilator 6 angeordnet ist. Hohlprofile 8 sind
im rechten, aber auch in einem jeden anderen Winkel zu der Firstlinie
A-A angeordnet, jeweils zwei Hohlprofile bilden eine Auflage für
eine Reihe an Solarmodulen 2. Es sind jeweils zwei Solarmodule 2 unmittelbar
benachbart auf den Hohlprofilen 8 abgelegt, nach einer
Höhe von zwei Solarmodule einer Reihe erstreckt sich ein
Abluftstutzen 17 quer zu mehreren Reihen an Solarmodulen 2 parallel
zur Firstlinie A-A über die Fläche des Solarenergie-Komplettsystems.
Vorteilhaft ist pro 1 Hohlprofilreihe je ein Luftstromvolumen-Regler 17 in
dem Abluft-/Zuluftkanal angeordnet. Grundsätzlich können
die Hohlprofile in einem jeden anderen geeigneten Winkel zu der
Firstlinie A-A angeordnet sein und die entsprechende Auflage für
die Module ausbilden, so dass die erfindungsgemäßen
Kanäle bereitgestellt werden.
-
Eine
Reihe an Solarmodulen 2 bildet jeweils einen Kanal 13,
dessen darunter erwärmte Luft in den Abluft-/Zuluftkanal überführt
werden kann, da der Kanal 13 unmittelbar in den Abluft-/Zuluftkanal
mündet. Die Hohlprofile 8 werden nicht durch die
Solarmodul-Befestigungsprofile 9 durchbrochen, die auch
die Solarmodule 2 an ihrer Stirnseite befestigen können.
Die Solarmodul-Befestigungsprofile 9 sind vielmehr auf
den Hohlprofilen 8 verschraubt und überbrücken
die stirnseitige Zwischenräume zwischen jeweils einem Paar
von Solarmodulen 2 in einer Reihe und dem benachbarten
Paar an Solarmodulen 2. Selbstverständlich wird
der Fachmann wissen, dass die Solarmodul-Befestigungsprofile 9 als
Kabelkanal dienen können, oder mit Kabelkanälen 19 zusätzlich
versehen sein können. Diese liegen sind den Unterprofilen
auf, die planeben ausgefüllt werden können, siehe 2d.
-
Wie
insbesondere aus den Details der 2b bis 2d deutlich
wird, kön nen Vorrichtungen zur Aufnahme von Kabeln entlang
der Hohlprofile 8 vorgesehen sein. 2b zeigt,
dass an den Trapezseitenflächen der Hohlprofile ein Kabelkanalprofil 19 angeordnet
werden kann. Ferner kann zwischen zwei sich gegenüberliegenden
langen Seiten zweier Solarmodule 2, die für gewöhnlich
eine rechteckige Oberfläche aufweisen werden, ein Zwischenraum 7 bereitstehen,
der geeignet ist, ein Kabelkanalprofil 19 oder ein Solarmodul-Befertigungsprofil,
das der Kabelaufnahme dient, aufzunehmen. Ein Kabelkanalprofil 19 kann
einen lichten Querschnitt von bis zu 20 × 20 mm aufweisen
und ist daher geeignet, Elektrokabel 10 für die
Solarmodul-Kabelanlage, insbesondere eine Solar-Stringkabelinstallation
aufzunehmen. Das Kabelkanalprofil 19 kann aus einem Kunststoff
wie Polyvinylchlorid (PVC) beschaffen sein.
-
Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform ist der auf den Hohlprofilen
bereitstehende Zwischenraum 123 mm breit. Dies ergibt sich aus der
Anordnung von Metallunterkonstruktionselementen, die aus gängigen
und kommerziell erwerblichen Trapezblechen zu Hohlprofilen 8 geschnitten
werden können, und den Größen der Solarmodule.
Selbstverständlich sind auch andere Breiten für
Zwischenräume möglich.
-
2c zeigt
ein in das Kabelkanalprofil 19 eingelegtes Elektrokabel 10.
Das Kabelkanalprofil 19 kann vorteilhaft ebenfalls an das
Hohlprofil 8 angeschraubt oder damit vernietet werden,
ohne dass die Dachhaut in Mitleidenschaft gezogen wird.
-
Es
kann auch zwischen zwei Querseiten zweier Solarmodule ein Solarmodul-Befestigungsprofil 9,
das aus Aluminium sein kann, auf die Hohlprofile 8 verschraubt
werden. Diese Solarmodul-Befestigungsprofile 9 müssen
nicht zwischen allen Querseiten angeordnet werden, es ist ausreichen,
sie etwa nach jedem zweiten Solarmodul 2 einer Reihe anzuordnen.
Dieses Solarmodul-Befestigungsprofil 9 dient gleichzeitig
als quer verlaufender Querkabelkanal 19, der mit einem
Solarmodul-Befestigungsprofil 9 flächenbündig
verbunden werden kann.
-
Zu
den Giebelseiten hin kann die Solarenergie-Komplettsystemanlage
mit Kabelkanal-Unterprofilen 9 abgeschlossen sein, die
vorzugsweise aus Aluminium, Kunststoff oder einem anderen geeigneten
Metall oder einer Metallverbindung beschaffen sein können.
-
Um
die erfindungsgemäße Solarenergie-Komplettsystemanlage
auf einem Dach 1 anzubringen, kann wie folgt vorgegangen
werden:
Zunächst wird die Fläche des Daches 1,
die vorgesehen ist, mit dem Solarenergie-Komplettsystem belegt zu werden,
mit einer ersten Schicht Folienmaterial, die durchaus mehrlagig
sein kann, belegt. Auf diese Schicht Folienmaterial werden sodann
die Hohlprofile 8 in der gewünschten Position
platziert, die vorzugsweise parallel zu den Frontgiebelseiten verlaufen
wird. Die Hohlprofile 8 stehen vorliegend im rechten Winkel
zu einer Seitenwand des Abluft-/Zuluftkanals 4, der nachfolgend
am First angeordnet werden wird. Wenn die Hohlprofile auf der ersten
Folienschicht platziert sind, werden sie von einer zweiten, ebenfalls
durchaus mehrlagigen Schicht an Folienmaterial bedeckt und die Schichten
werden durch Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden.
Damit werden die Hohlprofile ortsfest auf dem Dach positioniert.
Die gleiche Vorgehensweise gilt auch für bituminöse
Schweißbahnen. Grundsätzlich können die
Hohlprofile auch in einem anderen Winkel zu einer Seitenwand des
Abluft-/Zuluftkanals angeordnet werden, sofern die erfindungsgemäßen
Kanäle ausgebildet werden.
-
Sobald
die Hohlprofile 8 stabil angeordnet sind, kann auf dem
First der Abluft-/Zuluftkanal 4 angeordnet werden. Er kommt
auf den Enden der Hohlprofile 8 zu liegen und wird durch
diese vom First beabstandet. Der Abluft-/Zuluftkanal 4 kann
mit den Hohlprofilen 8 verschraubt oder vernietet werden.
-
Nun
können die Solarmodule 2 angeordnet werden. Hierzu
wird jeweils ein Solarmodul, welches vorzugsweise rechteckig oder
quadratisch ist, so über zwei parallel verlaufenden benachbarten
Hohlprofilen 8 positioniert, dass seine Metallunterkonstruktion 3 gerade
auf deren Kanten sicher und abgedichtet zur Auflage kommt. Die Solarmodule
weisen üblicherweise einen Rahmen aus Metall auf, der entsprechend
an den Auflagekanten mit den Hohlprofilen 8 verschraubt
oder vernietet oder verklemmt werden können. Parallel zum
First werden so mehrere Reihen an Solarmodulen 2 auf den
die Unterkonstruktion bildenden Hohlprofilen 8 angeordnet.
Nach zwei oder mehreren Reihen an Solarmodulen kann ein Solarmodul-Befestigungsprofil 9,
das einen Querschnitt hat, der einem Hutquerschnitt gleicht, für
die Solarmodule, welcher gleichzeitig als Kabel-Kanal oder als Laubfänger
dient und mit einem Abdeckprofil 9 versehen werden kann,
quer zu den Hohlprofilen 8 auf die Hohlprofile 8 aufgelegt
werden. Das Befestigungsprofil 9 mit Abdeckprofil 14 ist
so beschaffen, dass es als Kabelkanal dienen kann.
-
Sobald
die Dachfläche von den Giebeln bis zur Traufe mit den Solarmodulen
und entsprechenden Solarmodul-Befestigungsprofilen 9 belegt
ist, können die Zwischenräume 7, die
zwischen zwei parallelen Reihen an Solarmodule 2 an der
Oberseite der Hohlprofile bestehen, geschlossen werden, indem auf
den Hohlprofilen 8 zunächst Hohlprofil-Kabelkanäle 19 bereitgestellt
werden. Diese sind geeignet, die aus den Solarmodulen austretenden
Elektrokabel aufzunehmen. Nun noch verbleibende Ritzen zwischen
zwei sich gegenüberliegenden Solarmodulen 2, zwischen
denen ein Solarmodul-Befestigungsprofil 9 angeordnet ist,
können durch entsprechende Abdeckmaterialien beziehungsweise
Abdichtmaterialien wie Moosgummi oder Abdichtschnur geschlossen
werden.
-
Die
zum First hin weisende letzte Reihe an Solarmodulen 2,
welche an eine Außenwand des Abluft-/Zuluftkanals 4 angrenzt,
wird ebenfalls abdichtend angeordnet, beziehungsweise es wird ein
Dichtungsband oder eine andere geeignete, möglicherweise
UV-beständige und wasserfeste Abdichtmasse in Zwischenräume
eingebracht. Schließlich können Alu-Kantenverstärkungswinkel 21 auf
die vom Dach abgewandten Kanten des Abluft-/Zuluftkanals 4 aufgelegt
werden, auf diese wiederum wird ein Alu-Riffelblech als Schutzplatte 20 gelegt,
das etwa 2 mm Stärke aufweisen kann. Selbstverständlich
können auch andere Metall- oder Kunststoffmaterialien als
abschließende Schutzelemente auf den Abluft-/Zuluftkanal
aufgelegt werden.
-
Falls
es als erforderlich angesehen wird, können die in den Abluft-/Zuluftkanal
ragenden Hohlprofile 8, die einen Trapezquerschnitt aufweisen
können, wobei der Querschnitt jedoch auch durchaus eine
andere als Trapezform haben kann, nach oben durch eine entlang der
Firstlinie A-A verlaufende Abdeckplatte 15, die gleichzeitig
der Boden des Abluft-/Zuluftkanals 4 ist, abgedeckt werden.
In entsprechenden Abschnitten weist diese Platte sodann Ansaugöffungen 16 und
Luftstromvolumen-Regler 16' auf, die unterschiedliche Dimensionen,
abhängig von dem Abluft-/Zuluftkanal 4 und der
Beabstandung der sich von zwei Hohlprofilen 8 gegenüberliegender
Dachflächenseiten ergibt. Schließlich wird an
einer entsprechend am Ende eines Kanals bereitgestellten Öffnung
des Abluft-/Zuluftkanals 4 nach außen ein Gehäuse 5 eines
Absaug-/Einblas-Ventilators 6 angeordnet.
-
Die
Inbetriebnahme des Ventilators im Saugmodus bewirkt, dass nunmehr
die Luft aus den dicht abgeschlossenen Kanälen, die durch
die Hohlprofile und durch die von den Hohlprofilen 8, der
Dachhaut und der von Solarmodule 2 gebildeten Kanäle 13 kommt,
abgesaugt werden kann, wie Pfeile a in 2a verdeutlichen. Eine
Um kehrung des Betriebsmodus von Saugen nach Blasen bewirkt, dass
entsprechend Luft von außen durch die genannten Kanäle
geblasen und die Solarmodule 2 zum vorteilhaften Erhalt
ihres Wirkungsgrads von unten gekühlt werden können.
-
Um
eine Revision der Elemente vorzunehmen, die auf dem Dach 1 angeordnet
sind, wird lediglich auf die Revisionspfade, die durch die stabil
abgedeckten Solarmodul-Befestigungsprofile 9 mit den Abdeckprofilen 14 bereitgestellt
sind, eine Revisionsvorrichtung wie etwa eine vierbeinige, die Module überspannende
Revisionsplattform aufgelegt. Diese kann wie auf Schienen entlang
der Revisionspfade bewegt werden und stellt dabei vorteilhaft sicher,
dass die Solarmodule 2 und weitere Bestandteile der Konstruktion
nicht beschädigt werden, der Bediener selbst kann bequem
und geschickt auf dem Dach 1 hantieren.
-
Vorteilhaft
wird nun der Abluft-/Zuluftkanal 4 an eine Wärmepumpe
angeschlossen, so dass die in der erwärmten Luft zur Verfügung
stehende Energie ökonomisch weiter genutzt werden kann,
entweder, indem unmittelbar Wasser aufgeheizt wird oder indem damit
Strom oder Kaltluft zur Raumklimatisierung erzeugt wird. Vor allem
aber wird die Warmluft in der Jahres-Übergangszeit und
in der Winterzeit in die Warmluft-Blech-Kanalheizungen, eingespeist,
die Kaltluft im Sommer. Der Wärmebedarf meist großer,
gewerblicher Gebäude-Nutzflächen, die im Regelfall
mit solchen Warmluft/Klimaluft-Blechkanälen ausgestattet
sind, wird ganz oder teilweise gedeckt. Es ist eine beachtliche
Wärmekosten/Klimatisierungskosten-Ersparnis und somit Energieeinsparung
damit verbunden.
-
Durch
einen technischen Prozess kann aus der abgesaugten Warmluft Kaltluft
zur Raumklimatisierung erzeugt werden. Diese wird im Sommer in die
gleichen Lüftungskanäle eingeleitet wie die Warmluft
zum Heizen in den kälteren Monaten.
-
3a zeigt,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner um
Gefällekeile 23 ergänzt sein kann, die ein
entsprechendes Mindestgefälle von 3% bereitstellen, diese
können aus Materialien wie Styropor, Holz oder Leichtmetall
beschaffen sein. Die Gefällekeile werden auf der Folienschicht über
den Hohlprofilen 8 angebracht, sie können gegebenenfalls
durch eine dritte Schicht an Folie auf den darunter befindlichen
angeordnet und damit verbunden werden. Der Dachgefällekeil 23,
der die Ebene, auf der die Solarmodule angeordnet werden, gegebenenfalls
sogar vollflächig bedecken mit Neigung versehen kann, kommt
vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn ein Dachgefälle von
mindestens 3% sichergestellt werden soll, welches notwendig ist,
um die Selbstreinigung der Solarmodule zu gewährleisten.
-
Die
Neigung bzw. Das Gefälle ist hierbei auf den Dachrand-
und Gully-Anschlüsse bezogen. Bei der Dachkeilmontage des
erfindungsgemäßen Komplettsystems kann grundsätzlich
wie folgt vorgegangen werden:
Eine ca. 50 mm hohe Hohlprofil-Unterkonstruktion
mit einem bevorzugten, Achsmaß von 86 oder 43 cm wird mit
Schweißbahnen oder Folien eingeklebt. Dies sichert die
Funktion der Dach-Entwässerung wie bisher, da ein Abstand
zur Dachhaut von ca. 5 cm entsteht bzw. besteht. Auf die Hohlprofile
wird eine Lage von Styropor- oder anderen Dachgefällekeilen
befestigt.
-
Diese
Lage von Gefällekeilen wird wiederum im gleichen Achsabstand
von 86 oder 43 cm mit 5 cm hohen Trapez-Hohlprofilen versehen, diese
werden mit Schweißbahnen oder Folien belegt und wasserdicht mit
der darunter befindlichen Folienschicht verbunden. Dabei wird der
Kanal zur Abwärmeführung bereitgestellt. Die übereinander
angeordneten Hohlprofile können eine Länge von
250 mm, eine Breite von 50 mm und eine Stärke von 1 mm
haben, werden durch den dazwischen angeordneten Gefällekeil
hindurch miteinander verschraubt
-
Auf
die obere von den Hohlprofilen bereitgestellte Ebene werden mit
Hilfe von Dichtbändern die monokristallinen Solarmodule,
die Abmessungen von beispielsweise 80 cm × 160 cm × 5
cm aufweisen können und eine Leistung von etwa 180 Watt
bereitstellen können, oder alternativ Dünnschicht-Solarmodule,
die Abmessungen von ca. 0,5 cm × 43 cm × 560 cm
aufweisen, befestigt.
-
3b zeigt
im Detail, dass Hohlprofile
8 mit einer Hohlprofil-Unterkonstruktion
22 verschraubt
sein können, dazwischen ist ein Gefällekeil
23 angeordnet.
ferner ist gezeigt, dass der Abluft-Zuluftkanal
4 eine
Abdeckplatte
15 aufweist, die als Boden dient; sie hat
die Ansaugöffnungen
16, in welche vorliegend die
Luftvolumenstromregler
16' eingesetzt sind. An der Kante,
die zwischen dem sich auf dem dachnach oben erstreckenden Abluft-Zuluftkanal
4 und
den Solarmodulen
2 bildet, kann zur Windableitung ein Windabweiserblech
24 angeordnet
sein. BEZUGSZEICHENLISTE
1 | Dach |
2 | Solarmodul |
3 | Metallunterkonstruktion |
4 | Abluft-/Zuluftkanal |
5 | Ventilator-Gehäuse |
6 | Ventilator |
7 | Zwischenraum |
8 | Hohlprofil |
9 | Solarmodul-Befestigungsprofil |
10 | Elektrokabel |
11 | Dachfirstlinie |
12 | Flansch |
13 | Kanal |
14 | Abdeckprofil |
15 | Abdeckplatte |
16 | Ansaugöffnung |
16' | Luft-Volumenstromregler |
17 | Abluftstutzen |
18 | Querkabelkanal |
19 | Kabelkanal |
20 | Kantenverstärkungswinkel |
21 | Schutzplatte |
22 | Gefällekeil |
23 | Hohlprofil-Unterkonstruktion |
24 | Windabweiserblech |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - "Solare Luftheizsysteme", Ökobuch,
1. Auflage 2005, Ökobuch-Verlag Staufen bei Freiburg 2005,
Seite 144 ff. [0003]