DE102009027258A1 - Cooling system for use in multifamily house, has heat exchanger arranged in or at reservoir or attached to reservoir for conducting or withdrawing of heat from fluid, where fluid is fed back over outlet to reservoir - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zum Kühlen mindestens eines Photovoltaikmoduls oder Solarelements vorgesehenes Kühlungssystem sowie ein diesbezügliches Verfahren zum Kühlen mindestens eines Photovoltaikmoduls oder Solarelements.The The present invention relates to a cooling for at least a photovoltaic module or solar element cooling system provided and a related method of cooling at least one photovoltaic module or solar element.
Stand der TechnikState of the art
In handelsüblichen Thermosolaranlagen wird durch Sonneneinstrahlung erwärmtes Wasser einem Auffangbehälter mit Wärmetauscher zugeführt. Das im Wärmetauscher erwärmte Wasser wird dann entweder der Heizungsanlage zugeführt oder bei getrennter Warmwasseraufbereitung der Warmwassererwärmung.In commercially available solar thermal systems is solar radiation heated water to a collecting tank with heat exchanger fed. The heated in the heat exchanger Water is then either supplied to the heating system or in the case of separate hot water preparation of hot water heating.
Beide Arten der Zuführung des erwärmten Wassers sind mit nicht unerheblichem Installationsaufwand im Haus und mit zusätzlichem Regelaufwand verbunden, denn es wird in geregelte Kreise (vorgewählte Temperaturen) eingegriffen.Both Types of supply of heated water are with not inconsiderable installation effort in the house and with additional Regular effort connected, because it is in regulated circles (preselected Temperatures) intervened.
Dieser nicht unerhebliche Aufwand macht eine nachträgliche Installation in schon bestehende Heizungs- und Warmwassersysteme kostenintensiv. Nur bei Neuanlagen oder bei Neubauten ist der zusätzliche Aufwand für eine derartige Thermosolaranlage relativ gering.This not inconsiderable expense makes a subsequent installation in already existing heating and hot water systems costly. Just in new plants or new buildings is the extra effort relatively low for such a thermal solar system.
Aus diesem Grunde haben Kombinationsanlagen, die die Photovoltaik-Solarenergiegewinnung mit Thermo-Solarenergiegewinnung kombinieren, bislang kaum Anwendung gefunden.Out For this reason, combination systems that have photovoltaic solar energy generation with Combining thermal solar energy production, so far hardly used found.
Die Photovoltaikanlagen benötigen nur einen elektrischen Anschluss für die Einspeisung, was relativ einfach zu realisieren ist. Daneben benötigen die Photovoltaikanlagen für eine optimale Kühlung einen schnellen Flüssigkeitsfluss und die Thermoanlagen für eine hohe Erwärmung einen langsamen Fluss.The Photovoltaic systems require only one electrical connection for the feed, which is relatively easy to implement is. In addition, the photovoltaic systems for optimal cooling a fast fluid flow and the thermal equipment for a high temperature rise a slow river.
Bei planaren Photovoltaikanlagen gelangen konventionellerweise fast ausschließlich Luftkühlungen zur Anwendung; zwar gibt es auch einige Ausführungen, bei denen die Vorderseite der Photovoltaikmodule von einem Flüssigkeitsfilm überströmt wird. Alle Kombinationsvorschläge sind jedoch mit hohem mechanischem Montageaufwand verbunden und dementsprechend teuer.at planar photovoltaic systems are almost conventionally used only air coolers for use; though There are also some designs where the front the photovoltaic modules overflowed by a liquid film becomes. All combination suggestions are however with high mechanical Assembly costs connected and therefore expensive.
Von großer Bedeutung ist auch die Kühlung von Photovoltaikelementen in einem Konzentratorsystem, denn infolge der Lichtkonzentration fließen in Konzentratorsystemen im Allgemeinen höhere Ströme als in planaren Systemen. Da Konzentratoren überwiegend Nachführsysteme benötigen, sind auch hier Kühlsysteme problematisch und aufwendig.From Of great importance is also the cooling of photovoltaic elements in a concentrator system, because of the light concentration flow in concentrator systems generally higher Currents than in planar systems. Since concentrators predominantly tracking systems cooling systems are also problematic here and elaborate.
In diesem Zusammenhang ist auch zu bedenken, dass das Thema der Photovoltaikmodul-Kühlung zukünftig noch wesentlich an Bedeutung gewinnen wird, denn das anstehende Zurückfahren der Subventionen für Solaranlagen führt zu einem finanziellen Effizienzverlust, der nur durch eine Effizienzsteigerung bei der Solarstromgewinnung selbst kompensiert werden kann.In It should also be borne in mind that the topic of photovoltaic module cooling will become even more important in the future, because the upcoming reduction of subsidies for Solar systems leads to a financial loss of efficiency, the only by an increase in efficiency in solar power generation itself can be compensated.
Die wirksamste Art der Effizienzsteigerung ist die Kühlung der Photovoltaikmodule, wobei der überwiegende Teil der zur Zeit installierten Photovoltaiksysteme mit einer Rückwand-Luftkühlung in Abhängigkeit von der Sonnenlichteinstrahlung bei etwa fünfzehn Grad Celsius über der Umgebungstemperatur arbeitet.The The most effective way of increasing efficiency is cooling the photovoltaic modules, the vast majority of currently installed photovoltaic systems with a back wall air cooling depending on the sunlight exposure at about fifteen Celsius above ambient temperature works.
In
der Druckschrift
Im
Detail wird in der Druckschrift
In der dargelegten Ausführung wird ein geschlossener Flüssigkeitskreislauf ohne Druckausgleich beschrieben, was bei Temperaturerhöhung während des Betriebs und damit verbundener Druckerhöhung im Kühlsystem im Extremfall zu Selbstzerstörung führen kann (der räumliche Ausdehnungskoeffizient von Wasser beträgt bei etwa zwanzig Grad Celsius etwa 0,2 Promille und führt zu einem Druckanstieg im Kühlsystem, denn eine Flüssigkeit ist im Unterschied zu Gasen nicht komprimierbar).In The embodiment described becomes a closed fluid circuit described without pressure equalization, which during temperature increase during the operation and associated pressure increase in the cooling system in extreme cases can lead to self-destruction (the coefficient of spatial expansion of water at about twenty degrees Celsius about 0.2 per thousand and leads to a pressure increase in the cooling system, because a liquid is unlike gases not compressible).
Jedoch
geht die Druckschrift
- – auf Druckausgleich für temperaturabhängige Druckveränderungen im Kreislauf,
- – darauf, dass auch hermetisch abgeschlossene Systeme Rückschlagventile benötigen, und
- – darauf, dass auch eine temperaturabhängige Kreislaufpumpe, die bei höheren Temperaturen schneller als bei niedrigen Temperaturen pumpt, die vorgenannten Probleme nicht löst.
- - to pressure compensation for temperature-dependent pressure changes in the circuit,
- - that even hermetically sealed systems need check valves, and
- - that also a temperature-dependent Circulation pump, which pumps faster at higher temperatures than at low temperatures, does not solve the aforementioned problems.
Weitere Systeme aus dem Stand der Technik sind exemplarisch in den Druckschriften
- –
DE 42 06 931 A1 - –
DE 20 2007 000 529 U1 - –
DE 20 2007 010 901 U1
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DE 42 06 931 A1 - -
DE 20 2007 000 529 U1 - -
DE 20 2007 010 901 U1
Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileIllustration of the present invention: Task, solution, benefits
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kühlungssystem der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei kontinuierlicher, insbesondere unter Normaldruck erfolgender Arbeitsweise eine maximale, vorzugsweise bis unter die Umgebungstemperatur gehende Kühlung zur Effizienzsteigerung des Photovoltaikmoduls oder Solarelements bewerkstelligt wird.outgoing from the disadvantages and shortcomings set out above and in appreciation of the outlined prior art The present invention is based on the object, a cooling system of the aforementioned type and a method of the aforementioned To develop such a way that with continuous, in particular under Normal pressure successful operation a maximum, preferably Cooling below ambient temperature for increased efficiency the photovoltaic module or solar element is accomplished.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlungssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.These Task is by a cooling system with the in the claim 1 specified characteristics and by a method with the in the claim 9 specified characteristics solved. Advantageous embodiments and expedient developments of the present Invention are characterized in the respective subclaims.
Die vorliegende Erfindung basiert grundsätzlich auf einer Photovoltaik-Fluid- oder Flüssigkeitskühlung auf und unter Umgebungstemperatur, was zu einer Effizienzsteigerung von etwa dreißig Prozent führt.The The present invention is basically based on a photovoltaic fluid or liquid cooling at and below ambient temperature, which leads to an increase in efficiency of about thirty percent.
In bevorzugter Weise ist als Rückkühlmittel Leitungswasser einsetzbar, das mit einer Temperatur zwischen etwa fünfzehn Grad Celsius und etwa zwanzig Grad Celsius angeliefert wird. Derartiges Leitungswasser befindet sich somit im Sommer bei Sonneneinstrahlung und bei Umgebungstemperaturen von etwa zwanzig Grad Celsius bis etwa dreißig Grad Celsius deutlich unter Umgebungstemperatur.In Preferably, tap water is used as recooling agent can be used with a temperature between about fifteen Celsius and about twenty degrees Celsius is delivered. Such tap water is thus in the summer in sunlight and at ambient temperatures from about twenty degrees Celsius to about thirty degrees Celsius well below ambient temperature.
Das Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann ohne größeren Aufwand innerhalb oder außerhalb des Hauses, zum Beispiel im Erdboden, und/oder im Keller installiert werden.The Cooling system according to the present invention Can be done inside or outside without much effort of the house, for example, in the ground, and / or installed in the basement become.
In einem Gebäude mit hohem (Leitungs-)Wasserverbrauch [hoher Wasserverbrauch führt zu hohem Wasserdurchfluss und damit zu guter Kühlung], zum Beispiel in einem Mehrfamilienhaus, kann das Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch in einer oberen Etage, in einem oberen Geschoß oder in einem oberen Stockwerk unterhalb der Photovoltaikmodule oder Solarelemente installiert werden.In a building with high (water) consumption [high Water consumption leads to high water flow and thus for good cooling], for example in an apartment building the cooling system according to the present Invention also in an upper floor, in an upper floor or in an upper floor below the photovoltaic modules or Solar elements are installed.
In diesem Falle ist es zweckdienlich, wenn in der Nähe des Reservoirs, insbesondere des (Auffang-)Ausgleichsbassins oder (Auffang-)Ausgleichsbehälters oder (Auffang-)Ausgleichsgefäßes, mindestens ein Wasseranschluss zur Verfügung steht, wobei das Bassin unterhalb der Photovoltaikmodule oder Solarelemente angeordnet ist.In In this case, it is useful if close to the Reservoirs, in particular the (collecting) compensating basin or (collecting) compensating tank or (collecting) compensating vessel, at least one Water supply is available, with the basin below the photovoltaic modules or solar elements is arranged.
In gleicher Weise kann ein derartiges Kühlsystem auch an mindestens ein Konzentrator-Photovoltaikmodul angeschlossen sein.In Similarly, such a cooling system can also at least be connected to a concentrator photovoltaic module.
Das Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt auch eine Nachrüstbarkeit bestehender planarer Photovoltaiksysteme, so zum Beispiel, indem die Rückwand der Paneelmodule nachträglich mit fluid- oder flüssigkeitsdurchflossenen Kühlschlangen oder Kühlwindungen versehen werden, wodurch die Photovoltaikmodule auf und unter Umgebungstemperatur gekühlt werden können.The Cooling system according to the present invention also allows retrofitting existing planar Photovoltaic systems, for example, by the rear wall the panel modules later with fluid or liquid flowing through Cooling coils or cooling coils are provided, causing the photovoltaic modules at and below ambient temperature can be cooled.
Im
Unterschied zu konventionellen, zum Beispiel aus der Druckschrift
In zweckmäßiger Weise arbeitet das Reservoir im Regelfall bei Normaldruck, kann aber auch, insbesondere mit mindestens einer Gasbefüllung, bei leichtem Überdruck arbeiten.In Appropriately, the reservoir works normally at normal pressure, but can also, in particular with at least one Gas filling, work at a slight overpressure.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Pumpe die Flussrichtung definiert, wobei das Rückschlagventil das Leerlaufen der Leitung verhindert. Hierzu ist entweder vor der Pumpe am Ende des Zulaufes oder – bei Ausführung der Pumpe als Tauchpumpe – zwischen der Pumpe und dem Photovoltaikmodul oder Solarelement das Rückschlagventil angeordnet.According to the invention provided that the pump defines the flow direction, wherein the Check valve prevents draining of the line. For this is either in front of the pump at the end of the inlet or - at Design of the pump as submersible pump - between the pump and the photovoltaic module or solar element, the check valve arranged.
Des
Weiteren arbeitet die vorliegende Erfindung – anders als
das aus der Druckschrift
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, den nicht mit Kühlfluid oder Kühlflüssigkeit befüllten Teil mit Stickstoff zu füllen, so dass auch im gasgefüllten Raum mit leichtem Überdruck gearbeitet werden kann.According to one expedient embodiment of the present invention There is a possibility that not with cooling fluid or coolant filled with part Nitrogen fill, so even in the gas-filled Space can be worked with a slight overpressure.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus; so wird unter anderem eine maximale Kühlung einer Photovoltaikanlage zur Effizienzerhöbung der Photovoltaikelemente erzielt. Des Weiteren sind keine ”in-house”-Installationen erforderlich; vielmehr ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Anschluss möglich (vergleichbar dem Anschluss bei konventionellen Photovoltaikanlagen).The The present invention is characterized by a variety of advantages out; so will be a maximum cooling of a Photovoltaic system to increase the efficiency of the photovoltaic elements achieved. Furthermore, there are no "in-house" installations required; rather, it is a relatively simple and less expensive one Connection possible (comparable to the connection with conventional Photovoltaic systems).
Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung eine kontinuierliche Arbeitsweise ohne Regelkreise, wobei etwaige im Gebäude existierende thermische Regelkreise, wie etwa bestehende Heizungs- und Warmwassersysteme, nicht tangiert werden.Further allows the present invention a continuous Operation without control circuits, whereby any in the building existing thermal control circuits, such as existing heating and hot water systems, are not affected.
Gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Abgabe der von den Photovoltaikelementen oder Photovoltaikmodulen abgeführten Wärme des Kühlfluids oder der Kühlflüssigkeit an das von außen zugeführte (Leitungs-)Wasser. Da das System gemäß der vorliegenden Erfindung auf Kühlung ausgelegt ist, sind keine großvolumigen Wasserspeicher, zum Beispiel von mehreren hundert Litern Wasser, erforderlich.According to the Embodiment of the present invention, the delivery of the heat dissipated by the photovoltaic elements or photovoltaic modules the cooling fluid or the cooling fluid to the externally supplied (tap) water. As the system according to the present invention designed for cooling, are not large volume Water storage, for example, of several hundred liters of water, required.
Unabhängig davon, ob es sich um ein planares Photovoltaiksystem oder um einen Photovoltaikkonzentrator handelt, wird die vom einfallenden Licht, insbesondere vom einfallenden Sonnenlicht, abgewandte Rück- oder Unterseite der Photovoltaikmodule mit der Kühleinrichtung verbunden, wobei zur Kühlung grundsätzlich alle thermischen Kopplungen und Leitungen wie auch die Konvektion und die Strahlung beitragen können.Independently whether it is a planar photovoltaic system or a Photovoltaic concentrator, is the incident light, in particular from the incoming sunlight, away from the back or bottom the photovoltaic modules connected to the cooling device, wherein for cooling basically all thermal Couplings and conduits as well as convection and radiation contribute can.
In zweckmäßiger Ausführung kann die Kühleinrichtung auch die mechanische Auflage für die Photovoltaikmodule darstellen.In expedient embodiment, the cooling device also the mechanical support for the photovoltaic modules represent.
Wird in diesem Zusammenhang berücksichtigt, dass nach konventioneller Denkart im Stand der Technik lediglich eine Warmwassererwärmung angestrebt wurde, nicht jedoch an die Kühlung der Photovoltaikmodule gedacht wurde, so ist bedenklich, dass der hiermit konventionellerweise erzielte Temperaturgewinn systembedingt so gering ist, dass eine Einspeisung in einen Warmwasserkreislauf wenig sinnvoll erscheint.Becomes considered in this context that according to conventional Denkart in the prior art only a hot water heating was sought, but not to the cooling of the photovoltaic modules was thought, it is questionable that hereby conventionally achieved temperature gain is systemically so low that a Feed into a hot water circuit seems to make little sense.
Mit
der Forderung nach höherer Effizienz der Photovoltaikanlagen
ist die vorliegend vorgeschlagene Erfindung eine kostengünstige
Lösung mit geringer Rückverdienstzeit, denn es
geht keine nutzbare Energie verloren:
Das (Leitungs-)Wasser
wird mit einer Temperatur von etwa fünfzehn Grad Celsius
bis etwa zwanzig Grad Celsius, insbesondere mit einer Temperatur
von etwa achtzehn Grad Celsius, angeliefert und für eine
Verwendung zum Heizen und für den Warmwasserverbrauch mittels
des Wärmetauschers auf eine Temperatur von etwa 45 Grad
Celsius bis etwa fünfzig Grad Celsius, insbesondere auf
eine Temperatur von etwa 48 Grad Celsius, erhitzt.With the demand for higher efficiency of the photovoltaic systems, the presently proposed invention is a cost-effective solution with low re-employment time, because no usable energy is lost:
The (tap) water is supplied at a temperature of from about fifteen degrees centigrade to about twenty degrees centigrade, especially at a temperature of about eighteen degrees centigrade, and for use in heating and domestic hot water by means of the heat exchanger to a temperature of about 45 degrees Celsius to about fifty degrees Celsius, in particular to a temperature of about 48 degrees Celsius, heated.
Die Temperaturdifferenz von etwa dreißig Grad Celsius wird durch Heizungsenergie geleistet. Dies bedeutet jedoch, dass eine Erwärmung des (Leitungs-)Wassers um etwa ein Grad Celsius einer Reduktion des Energieaufwands von etwa drei Prozent entspricht. Demzufolge können bei nur geringer (Leitungs-)Wassererwärmung erhebliche Heizkostenreduzierungen erreicht werden.The Temperature difference of about thirty degrees Celsius provided by heating energy. However, this means that one Heating the (tap) water by about one degree Celsius a reduction in energy expenditure of about three percent. As a result, with only little (line) water heating significant heating cost reductions can be achieved.
Auch wenn bei Anschluss an den gesamten Leitungswasser-Verbrauch eines Hauses die (Leitungs-)Wassererwärmung nicht stets in vollem Umfang zur Verfügung steht, führt sie dennoch zu einer Energiekostenreduzierung, zumindest bei einer Integralbetrachtung über einen längeren Zeitraum.Also when connected to the total tap water consumption of a House the (line) water heating is not always in full Scope is available, it still leads to an energy cost reduction, at least in an integral consideration over a longer period.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Photovoltaikanlage oder Solaranlage, aufweisend mindestens ein Kühlungssystem gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder arbeitend nach dem Verfahren gemäß der vorstehend dargelegten Art.The The present invention further relates to a photovoltaic system or solar system, comprising at least one cooling system according to the kind and / or operating according to the method of the above set forth.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens eines Kühlungssystems gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art beim effizienten Kühlen mindestens einer Photovoltaikanlage oder Solaranlage gemäß der vorstehend dargelegten Art.The The present invention finally relates to the use at least one cooling system according to set out above and / or a method according to the as stated above, in efficient cooling at least a photovoltaic system or solar system according to the set out above.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Wie
bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch
1 sowie dem Anspruch 9 nachgeordneten Ansprüche verwiesen,
andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch
Es zeigt:It shows:
Gleiche
oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind
in
Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden ErfindungBest way to execute of the present invention
Zur
Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen
sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig
angegeben) auf die vier in
Der
anhand
Während
beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den
In
In Bezug auf die dargestellten Ausführungsbeispiele ist hierbei zu bedenken, dass heutzutage konventionellerweise auf Dächern angebrachte Photovoltaikmodule mit einer ”backside”-Luftkühlung arbeiten, bei der zwischen Dach und Photovoltaikmodul ein Abstand so vorgesehen ist, dass ein Luftstrom zirkulieren kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Photovoltaikmodule lediglich um etwa fünfzehn Grad Celsius gegenüber der herrschenden Umgebungstemperatur erwärmen.In Reference to the illustrated embodiments is hereby Bear in mind that nowadays conventionally on rooftops mounted photovoltaic modules with a "backside" air cooling work in which there is a gap between the roof and the photovoltaic module is provided so that an air flow can circulate. To this It is achieved that the photovoltaic modules only by about fifteen degrees Celsius from the prevailing ambient temperature heat.
Allerdings führt bereits eine Erwärmung um ein Grad Celsius zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrads der Photovoltaikmodule von etwa 0,3 Prozent bis etwa 0,4 Prozent; bei einer Erwärmung um fünfzehn Grad Celsius führt dies zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrads der Photovoltaikmodule von etwa fünf Prozent.However, warming is already reversing one degree Celsius to a reduction of the efficiency of the photovoltaic modules from about 0.3 percent to about 0.4 percent; when heated by fifteen degrees Celsius, this leads to a reduction in the efficiency of the photovoltaic modules of about five percent.
Da zur Zeit erhältliche Silizium-Photovoltaikmodule einen Wirkungsgrad von etwa fünfzehn Prozent bis etwa achtzehn Prozent aufweisen, stellt eine Reduktion des Wirkungsgrads von etwa fünf Prozent(punkte) eine nicht unerhebliche Einbuße dar.There Currently available silicon photovoltaic modules one Efficiency of about fifteen percent to about eighteen Percent, represents a reduction in the efficiency of about five percent (points) a not insignificant loss represents.
Mittels
der vorliegenden, anhand
Bewerkstelligt wird
- – beim Kühlungssystem
100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (vgl.1A ), - – beim Kühlungssystem
100' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (vgl.1B ), - – beim Kühlungssystem
100'' gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (vgl.1C ) sowie - – beim Kühlungssystem
100''' gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (vgl.1D )
- - at the cooling system
100 according to the first embodiment (see.1A ) - - at the cooling system
100 ' according to the second embodiment (see.1B ) - - at the cooling system
100 '' according to the third embodiment (see.1C ) such as - - at the cooling system
100 ' according to the fourth embodiment (see.1D )
Im
Detail ist das Kühlungssystem
- – ein Fluidreservoir oder Flüssigkeitsbassin
(auch Ausgleichsbehälter oder Ausgleichsgefäß genannt)
20 mit Wärmetauscher30 , der Zuleitungen32 sowie Ableitungen34 für das Leitungswasser36 aufweist, - – zum Zu- bzw. Abtransport von Kühlfluid oder Kühlflüssigkeit
22 zwischen Bassin20 und Photovoltaikmodul10 bzw.10' vorgesehene Zu- bzw. Abführungen40 in Form flexibler oder fester Fluid-/Flüssigkeitsleitungen, die im Bereich der Photovoltaikmodule10 bzw.10' zu deren effizienter Kühlung an deren Rückwand mäander- oder schlangenförmig geführt werden (vgl.2A ,2E bzw.2C ,2F ), nämlich in Form von vom Kühlmittel22 durchflossenen Kühlschlangen oder Kühlwindungen, - – eine Pumpe
46 sowie ein Rückschlagventil48 zur Richtungsbestimmung des Kreislaufs oder Stroms des kalten Kühlmittels22 aus dem Bassin20 zum Photovoltaikmodul10 bzw.10' und des durch das Photovoltaikmodul10 bzw.10' erwärmten Kühlmittels22 vom Photovoltaikmodul10 bzw.10' zurück zum Bassin20 , in dem das Kühlmittel22 mittels des Wärmetauschers30 wieder abgekühlt wird.
- - a fluid reservoir or fluid reservoir (also called equalization tank or equalizing tank)
20 with heat exchanger30 , the supply lines32 as well as derivatives34 for the tap water36 having, - - For the supply and removal of cooling fluid or coolant
22 between basin20 and photovoltaic module10 respectively.10 ' intended additions and removals40 in the form of flexible or solid fluid / liquid lines, in the field of photovoltaic modules10 respectively.10 ' for their efficient cooling at the rear wall meandering or serpentine are performed (see.2A .2E respectively.2C .2F ), namely in the form of the coolant22 throughflowed cooling coils or cooling coils, - - a pump
46 and a check valve48 for determining the direction of the circuit or stream of cold coolant22 from the basin20 to the photovoltaic module10 respectively.10 ' and that through the photovoltaic module10 respectively.10 ' heated coolant22 from the photovoltaic module10 respectively.10 ' back to the basin20 in which the coolant22 by means of the heat exchanger30 is cooled again.
Hierbei
weist das vierte Ausführungsbeispiel des Kühlungssystems
Die
Pumpe
Die
Pumpe
Vom
Solarmodul
Das
Rückschlagventil
Beim
Abschalten der Pumpe
Wird,
wie beim ersten Ausführungsbeispiel des Kühlungssystems
Wird,
wie beim zweiten Ausführungsbeispiel des Kühlungssystems
Dennoch
ist, wie beim dritten Ausführungsbeispiel des Kühlungssystems
Das
ganze System
Das
Kühlungssystem
Die
Kühlung der, insbesondere planaren, Photovoltaik- oder
Solarelemente
Andere Materialien und/oder andere Strukturen sind ebenfalls denkbar; so können zur Kühlung grundsätzlich alle thermischen Kopplungen und Leitungen wie auch die Konvektion und die Strahlung beitragen (anders als im Stand der Technik, gemäß dem die vom einfallenden Sonnenlicht abgewandten Rück- oder Unterseiten der planaren Photovoltaikmodule von Luft durch- und/oder umströmt und demzufolge auf Temperaturen von etwa fünfzehn Grad Celsius über der Umgebungstemperatur gehalten werden).Other Materials and / or other structures are also conceivable; so can basically all for cooling thermal couplings and lines as well as the convection and Contribute the radiation (unlike in the prior art, according to the the back or away from the incoming sunlight Undersides of the planar photovoltaic modules of air through and / or flows around and therefore to temperatures of about fifteen Degrees Celsius above ambient temperature).
Aus
Die vorgeschlagene Modulkühlung kann sowohl an Neuinstallationen von Photovoltaiksystemen montiert bzw. in das Dach bei Neuinstallationen von Photovoltaiksystemen integriert werden als auch in bestehende planare Anlagen nachgerüstet werden.The Proposed module cooling can be used on both new installations mounted by photovoltaic systems or in the roof during new installations be integrated by photovoltaic systems as well as existing ones be retrofitted to planar systems.
Die Modulkühlung weist im wesentlichen eine Drei-Schicht-Sandwich-Struktur auf
- – mit einer leitenden Trägerplatte
14 , zum Beispiel aus Aluminium oder aus Kupfer, die mit der vom einfallenden Licht L, insbesondere vom einfallenden Sonnenlicht, abgewandten Rückwand oder Unterseite des Photovoltaik- oder Solarmoduls10 bzw.10' thermisch leitend oder über Strahlung bzw. über Konvektion verbunden ist, - – mit einem Kühlschlangensystem
16 bzw.16' , zum Beispiel aus Kupfer, durch das das Kühlmittel22 fließt und das auf die Trägerplatte14 montiert ist, und - – mit einer Isolierplatte
18 , mittels derer verhindert wird, dass die Kühlung an die rückwandig fließende Luft mit Umgebungstemperatur abgeführt wird.
- - With a conductive support plate
14 , For example, made of aluminum or copper, with the light from the incident light L, in particular from the incident sunlight facing away from the rear wall or bottom of the photovoltaic or solar module10 respectively.10 ' is thermally conductive or connected via radiation or via convection, - - with a cooling coil system
16 respectively.16 ' , for example made of copper, through which the coolant22 flows and that on the carrier plate14 is mounted, and - - with an insulating plate
18 , by which it is prevented that the cooling is discharged to the backwash-flowing air at ambient temperature.
Das
Schichtsystem aus Leiter oder Träger
Da
ein derartiges, durch einen rechteckigen Rahmen eingefasstes Gebilde
kaum für einen längeren Zeitraum luftdicht abschließbar
ist, kann sich an den Kühlschlangen
Eine
derartige Kondenswasserbildung kann auch durch Aufschäumen
der Zwischenräume zwischen der leitenden Platte
Ein
Kühlelement
Da
das Kühlmittel
Das
System
Obgleich
der Ausgleichsbehälter oder das Ausgleichsgefäß
Die
Kosten für die Anlage, bei der demzufolge kein Flüssigkeitsrisiko
im Gebäude besteht, sind aufgrund der höheren
Effizienz der, insbesondere mit einer Glasabdeckung
Gemäß dem
anhand
Unabhängig
davon, ob es sich um ein planares Photovoltaiksystem oder um einen
Photovoltaikkonzentrator handelt, wird die vom einfallenden Licht L,
insbesondere vom einfallenden Sonnenlicht, abgewandte Rück-
oder Unterseite der Photovoltaikmodule
Gemäß dem
Ausführungsbeispiel in
In einer Weiterführung kann der Kühlungsanschluss mit dem Photovoltaikmodulträger fest verbunden sein; diese beiden zusammen können jedoch drehbar aufgehängt oder gelagert sein, so dass auch elektro- oder hydromechanische Korrekturen der Photovoltaikmodullage oder -position innerhalb der Kalotte ermöglicht werden.In a continuation of the cooling connection be firmly connected to the photovoltaic module carrier; these but two can be hung together in a rotatable manner or be stored, so that also electro- or hydromechanical Corrections of the photovoltaic module position or position within the dome be enabled.
- 100100
-
Kühlungssystem
(= erstes Ausführungsbeispiel; vgl.
1A )Cooling system (= first embodiment;1A ) - 100'100 '
-
Kühlungssystem
(= zweites Ausführungsbeispiel; vgl.
1B )Cooling system (= second embodiment;1B ) - 100''100 ''
-
Kühlungssystem
(= drittes Ausführungsbeispiel; vgl.
1C )Cooling system (= third embodiment;1C ) - 100'''100 '
-
Kühlungssystem
(= viertes Ausführungsbeispiel; vgl.
1D )Cooling system (= fourth embodiment;1D ) - 1010
-
Photovoltaikelement
oder Photovoltaikmodul oder Solarelement oder Solarmodul, insbesondere
die Kaustik ausnutzendes planares Konzentratormodul oder Konzentratorelement,
zum Beispiel mit einfallendem Licht L zugewandter Abdeckung
50 (= erstes Ausführungsbeispiel; vgl.2A ,2B ,2E )Photovoltaic element or photovoltaic module or solar element or solar module, in particular the Kaustik ausnutzendes planar concentrator module or concentrator element, for example, with incident light L facing cover50 (= first embodiment;2A .2 B .2E ) - 10'10 '
-
Photovoltaikelement
oder Photovoltaikmodul oder Solarelement oder Solarmodul, insbesondere
die Kaustik ausnutzendes planares Konzentratormodul oder Konzentratorelement,
zum Beispiel mit einfallendem Licht L zugewandter Abdeckung
50 (= zweites Ausführungsbeispiel; vgl.2C ,2D ,2F ,3 )Photovoltaic element or photovoltaic module or solar element or solar module, in particular the Kaustik ausnutzendes planar concentrator module or concentrator element, for example, with incident light L facing cover50 (= second embodiment;2C .2D .2F .3 ) - 1212
-
Einfassung
oder Rahmen des Photovoltaikelements oder Photovoltaikmoduls oder Solarelements
oder Solarmoduls
10 bzw.10' Frame or frame of the photovoltaic element or photovoltaic module or solar element or solar module10 respectively.10 ' - 1414
- Leiter oder Träger oder Trägerelement, insbesondere Platte, zum Beispiel Kühlplatte oder Leiterplatte oder Trägerplatteladder or carrier or carrier element, in particular plate, for example, cooling plate or circuit board or carrier plate
- 1616
-
von
Fluid oder Flüssigkeit
22 durchflossene Kühlschlange oder Kühlwindung der Flüssigkeitsleitung40 (= erstes Ausführungsbeispiel; vgl.2A ,2B ,2E )of fluid or liquid22 flowed through cooling coil or cooling coil of the liquid line40 (= first embodiment;2A .2 B .2E ) - 16'16 '
-
von
Fluid oder Flüssigkeit
22 durchflossene Kühlschlange oder Kühlwindung der Flüssigkeitsleitung40 (= zweites Ausführungsbeispiel; vgl.2C ,2D ,2F ,3 )of fluid or liquid22 flowed through cooling coil or cooling coil of the liquid line40 (= second embodiment;2C .2D .2F .3 ) - 1818
- Isolator, insbesondere IsolierplatteInsulator, in particular insulating plate
- 2020
- Ausgleichsbehälter oder Ausgleichsgefäß oder Bassin oder Reservoir, insbesondere Flüssigkeitsbassin oder Flüssigkeitsreservoirsurge tank or equalization tank or basin or reservoir, in particular liquid pool or liquid reservoir
- 2222
- Fluid oder Flüssigkeit, insbesondere Kühlfluid oder Kühlflüssigkeit oder Kühlmittelfluid or liquid, in particular cooling fluid or Coolant or coolant
- 2424
-
Oberfläche
oder Scheitelpunkt des Fluids oder der Flüssigkeit
22 Surface or vertex of the fluid or liquid22 - 2626
- Druckausgleichpressure equalization
- 3030
- Wärmetauscherheat exchangers
- 3232
-
Zuleitung
für Wasser
36 Supply line for water36 - 3434
-
Ableitung
für Wasser
36 Derivation for water36 - 3636
- Wasser, insbesondere LeitungswasserWater, especially tap water
- 4040
-
von
Fluid oder Flüssigkeit
22 durchflossene Leitung, insbesondere flexible oder feste Flüssigkeitsleitung, zum Beispiel Aluminium- oder Kupferhohlleitungof fluid or liquid22 through-flow line, in particular flexible or solid liquid line, for example, aluminum or copper hollow pipe - 4242
-
erster
Abschnitt oder Teil der Flüssigkeitsleitung
40 , insbesondere Zulauf oder Zulaufleitung oder Zufluss oder Zuflussleitung zum Photovoltaikelement oder Photovoltaikmodul oder Solarelement oder Solarmodul10 bzw.10' first section or part of the fluid line40 , in particular inlet or supply line or inflow or inflow line to the photovoltaic element or photovoltaic module or solar element or solar module10 respectively.10 ' - 4444
-
zweiter
Abschnitt oder Teil der Flüssigkeitsleitung
40 , insbesondere Ablauf oder Ablaufleitung oder Rückfluss oder Rückflussleitung vom Photovoltaikelement oder Photovoltaikmodul oder Solarelement oder Solarmodul10 bzw.10' second section or part of the fluid line40 , in particular drain or drain line or return flow or return flow line from the photovoltaic element or photovoltaic module or solar element or solar module10 respectively.10 ' - 4646
- Pumpe, insbesondere ungeregelte PumpePump, in particular unregulated pump
- 4848
- Rückschlagventilcheck valve
- 5050
- Abdeckung, insbesondere (Ab-)Deckplatte oder Einspannfläche oder (Ober-)Fläche, zum Beispiel planare und/oder transparente (Ab-)Deckplatte oder Einspannfläche oder ebene geschlossene Oberfläche, wie etwa Acrylglasplatte oder Plexiglasplatte oder Polyesterplatte oder Polysterolplatte oder PolystyrolplatteCover, in particular (Ab-) cover plate or clamping surface or (top) surface, for Example planar and / or transparent (Ab-) cover plate or clamping surface or level closed surface, such as acrylic sheet or plexiglass plate or polyester plate or polysterol plate or polystyrene sheet
- 6060
- Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanelphotovoltaic field or photovoltaic panel
- LL
- Licht, insbesondere SonnenlichtLight, especially sunlight
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 202007010901 U1 [0015] - DE 202007010901 U1 [0015]
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---|---|---|---|
DE102009027258A DE102009027258A1 (en) | 2008-06-27 | 2009-06-26 | Cooling system for use in multifamily house, has heat exchanger arranged in or at reservoir or attached to reservoir for conducting or withdrawing of heat from fluid, where fluid is fed back over outlet to reservoir |
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DE102008030133 | 2008-06-27 | ||
DE102009027258A DE102009027258A1 (en) | 2008-06-27 | 2009-06-26 | Cooling system for use in multifamily house, has heat exchanger arranged in or at reservoir or attached to reservoir for conducting or withdrawing of heat from fluid, where fluid is fed back over outlet to reservoir |
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- 2009-06-26 DE DE102009027258A patent/DE102009027258A1/en not_active Withdrawn
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---|---|---|---|
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