DE102011055311A1 - Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und Wärmetauscherkörper für plattenförmige Solarmodule - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und Wärmetauscherkörper für plattenförmige Solarmodule Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und neuartige Wärmetauscherkörper für plattenförmige photovoltaische Solarmodule. Aufgabe ist es ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und neuartige Wärmetauscherkörper aus Kunststoffen oder Metallen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule zu schaffen, womit sehr kostengünstig universell einsetzbare und sehr leichte Wärmetauscherkörper verschiedenster Größe und Form hergestellt werden können, wobei die Wärmetauscherkörper absolut flüssigkeits- oder gasdicht ausgebildet sein sollen. Die Wärmetauscherkörper bestehen aus Kunststoff mit in das Kunststoffmaterial integriert ausgebildeten Kühlkanälen. Es sind mindestens ein durchgehender Kühlkanal 4 oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle 4 mäanderförmig in einem flächigen Wärmetauscherkörper 1 mit einer eben ausgebildeten Kontaktfläche 3, verteilt im flächigen Grundkörper 5 oder auf diesem erhaben angeordnet. An den Seitenkanten 8 oder an zwei Ecken sind zwei oder gegebenenfalls mehrere Anschlussstutzen 2 verteilt angeordnet. Die Kühlkanäle 4 sind jeweils einseitig außen erhaben oder im flächigen Grundkörper 5 innen liegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die integrierten Kühlkanäle für Solarmodule 1 mittels Spritzgießen hergestellt, wobei der flächige Wärmetauscherkörper 1 mittel eines Spritzgießverfahrens gespritzt wird. Dabei wird mindestens ein durchgehender Kühlkanal 4 oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle 4 mäanderförmig im flächigen Grundkörper 5 oder auf diesem erhaben verteilt und einschließlich auch die Anschlussstutzen 2 mittels eines mehrstufigen Spritzgießens mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik direkt eingeformt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und neuartige Wärmetauscherkörper für plattenförmige photovoltaische Solarmodule nach dem Oberbegriff der beiden Hauptansprüche.
  • Plattenförmige photovoltaische Solarmodule mit kristallinen Solarzellen oder auch in Dünnschichttechnik haben den Nachteil, dass bei zunehmender Temperatur die Leistungsausbeute abnimmt. Da auch in Mitteleuropa durchaus sich solcherart Solarmodule bei intensiver länger dauernder Sonneneinstrahlung bis auf ca. 90° C erwärmen können, ist es sinnvoll einen zusätzlichen Aufwand zur Kühlung von photovoltaischen Solarmodulen zu betreiben. Aus einzelnen umfassenden Messreihen ist es bekannt, dass der temperaturbedingte Leistungsverlust bei starker Erwärmung bis zu einem Drittel betragen kann. Daher sind mittlerweile eine Vielzahl von verschiedenen technischen Lösungen bekannt, die entweder mittels Luftkühlung oder auch mittels Wasserkühlung vor allem bei intensiver Bestrahlung im Sommer die Modultemperatur erheblich reduzieren sollen. Aus klimatischen und Korrosionsgründen sind die einzelnen zu einem Solarmodul verschalteten aktive Solarzellen hermetisch eingebettet und gekapselt ausgeführt. Die eingebetteten Solarzellen, einschließlich der Verbindungen der einzelnen Solarzellen untereinander und insbesondere die Lötverbindungen an den Verbindungsstellen sind sehr empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen, Witterungseinflüssen und Feuchtigkeit. Die Solarzellen und auch die Solarmodule werden zunehmend aus Wirtschaftlichkeitsgründen flächenmäßig immer größer. So werden bereits Solarzellen von 150 mal 150 mm und größer eingesetzt. Je größer die Solarzellen werden, um so größer ist die materialbedingte Ausdehnung bei Erwärmung, weshalb erhebliche Aufwendungen betrieben werden müssen um die mechanische Festigkeit und elektrisch sichere Kontaktierung im Inneren der großen Solarmodule zu sichern. Diese werden typischerweise in ein transparentes Verbundmaterial eingebettet und bevorzugt zwischen zwei Glasscheiben oder anderen starren Materialien fixiert und damit gleichzeitig geschützt. Die obere Abdeckung kann auch aus einem anderen transparenten Werkstoff bestehen, wogegen es bekannt ist, die unteren Abdeckungen aus verschiedenen möglichen Werkstoffen, wie insbesondere Metallblechen, Kunststoffplatten oder -folien auszuführen. Die Ausführung mit einer Glasscheibe auf der Vorderseite und einer Folie auf der Rückseite (sogenanntes Glas-Folie-Laminat) ist gängig Praxis und wird in den meisten Standard-PV-Modulen von vielen Herstellern angeboten. Um das Problem der Kühlung zu lösen sind solcherart Solarmodule meist von der eigentlichen Dachfläche beabstandet angeordnet, damit entlang der Rückseite die kühlere Umgebungsluft vorbei strömen kann um eine gewisse Kühlwirkung zu erreichen. Oftmals sind zusätzlich zur effektiveren Kühlung weitere gut wärmeleitende metallische Profile aufliegend auf der flächigen Rückseite angeordnet um die wirksame Kühlfläche zu erhöhen. Vor allem bei sogenannten Indach-Solarmodulen, die neben der Stromerzeugung gleichzeitig eine dichte geschlossenen Dachfläche gegen die Witterungsbedingungen bieten sollen, d. h. die Solarmodule ersetzen die Dacheindeckung vollständig, sind damit nicht oder nur sehr gering hinterlüftet, ist das Problem der Kühlung besonders heikel, da deren Abstand von der innen liegenden Dachhaut, z. B. einer Unterspannbahn möglichst gering sein sollte. Bei diesen Indach-Solarmodulen ist eine gute Hinterlüftung und damit ausreichende Kühlung nur sehr schlecht möglich.
  • Bekannt sind auch mittlerweile sogenannte Hybridmodule zur kombinierten Erzeugung von elektrischem Strom mittels Photovoltaikzellen und zur Erwärmung von Wasser mittels Solarthermie. Diese Hybridmodule bestehen in der Regel aus einem plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul unter dem ein Aluminiumabsorber, der die Wärme an eine Trägerflüssigkeit (meist frostschutzmittelhaltiges Wasser) geführt in Kupferrohren abführt. Diese Hybridmodule haben einen Aliminiumrahmen aus Strangpressprofilen eine Glasabdeckung auf der Vorderseite und eine zusätzliche Dämmschicht auf der Rückseite hinter der Absorberplatte. Diese Hybridmodule haben einen hohen Systempreis und sind unhandlich aufgrund ihres bedeutend höheren Gewichtes. Zudem gibt es immer wider Dichtigkeitsprobleme weswegen ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt bleiben.
  • Aus der DE 20 2009 010 235 U1 sind Kühlelemente für Solarzellenmodule bekannt, bei denen eine flächige Verbindung zwischen einem flächigen Kühlelement und der Rückseite der flächigen Solarmodule beschrieben ist. In dieser technischen Lösung sind mehrere parallel zueinander verlaufende, nebeneinander liegende Kühlkanäle angeordnet, welche jeweils eine zum Solarzellenmodul hin gerichtete ebene Kanalwand bilden, mit welcher die Kühlkanäle flächig anliegend auf der Rückseite des Solarmoduls aufsetzbar sind, wobei die Kühlkanäle von einem Kühlmedium durchströmt werden und wobei die Kühlkanäle in Strömungsrichtung einzeln oder gruppenweise über zusätzliche Verbindungskanäle parallel oder hintereinandergeschaltet sind. Die Kühlkanäle überdecken dabei die Solarzellen vollständig flächig. An sich ist diese vollflächige Auflage funktional bedingt bzw. zwingend erforderlich um eine optimale Kühlwirkung erreichen zu können. Allerdings sind dieserart massiven Kühlkörper, die aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Einzelteilen bestehen nur mit großem Fertigungsaufwand herstellbar und daher teuer. Zudem sind erhebliche aufwändige Maßnahmen erforderlich um langfristig diese Art von flächigen Kühlelemente dicht halten zu können. Des Weiteren dürfte die Handhabung beim Einbau bedingt durch die aufwendige materialintensive und damit relativ schwere Konstruktion auch hier problembehaftet sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern und neuartige Wärmetauscherkörper aus Kunststoffen oder Metallen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule zu schaffen, womit sehr kostengünstig universell einsetzbare und sehr leichte Wärmetauscherkörper verschiedenster Größe und Form hergestellt werden können, wobei die Wärmetauscherkörper absolut flüssigkeits- oder gasdicht ausgebildet sind, und problemlos verschieden große Querschnitte der Kühlkanäle in einfacher Art und Weise hergestellt und damit an die Bedingungen von verschieden großen plattenförmigen Solarmodulen optimal angepasst werden können und die sich auch für sogenannte Indach-Solarmodule, d. h. als direkte Dacheindeckung eignen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten und zweiten Patentanspruches gelöst. Die Wärmetauscherkörper für plattenförmige photovoltaische Solarmodule bestehen, wie an sich bekannt, aus Kunststoff oder aus Metall mit in das Kunststoffmaterial oder das Metallmaterial integriert ausgebildeten Kühlkanälen. Erfindungsgemäß sind mindestens ein durchgehender Kühlkanal 4 oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle 4 mäanderförmig in einem flächigen Wärmetauscherkörper 1 mit einer eben ausgebildeten Kontaktfläche 3, verteilt im flächigen Grundkörper 5 oder auf diesem erhaben angeordnet. An den Seitenkanten 8 oder an zwei Ecken sind zwei oder gegebenenfalls mehrere Anschlussstutzen 2 verteilt angeordnet. Die Kühlkanäle 4 sind jeweils einseitig außen erhaben oder im flächigen Grundkörper 5 innen liegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt. Oder diese werden mittels geeigneter Laserbearbeitungsverfahren oder spanender Bearbeitungstechnik eingeformt.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern aus Kunststoffen oder Metallen mit integrierten Kühlkanälen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule 1 mittels Spritzgießen, wird der flächige Wärmetauscherkörper 1 mittel eines Spritzgießverfahrens zunächst gespritzt. Dabei wird mindestens ein durchgehender Kühlkanal 4 oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle 4 mäanderförmig im flächigen Grundkörper 5 oder auf diesem erhaben verteilt und einschließlich auch die Anschlussstutzen 2 mittels eines mehrstufigen Spritzgießens mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik direkt eingeformt oder mittels geeigneter Laserbearbeitungsverfahren oder spanender Bearbeitungstechniken hergestellt.
  • In einer Variante ist der neuartige Wärmetauscherkörper aus Kunststoff mit integrierten Kühlkanälen so ausgeführt, dass ein durchgehender Kühlkanal 4 oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle 4 mäanderförmig in einem flächigen Wärmetauscherkörper 1 mit einer ebenen Kontaktfläche 3, verteilt im flächigen Grundkörper 5 oder auf diesem erhaben ausgebildet sind, wobei in Abhängigkeit von der Zahl der Kühlkanäle zwei oder mehrere Anschlussstutzen 2 an den Seitenkanten 8 verteilt angeordnet sind und die Kühlkanäle 4 jeweils einseitig außen oder im flächigen Grundkörper 5 liegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt sind. Dabei sind auf der äußeren Oberfläche entgegengesetzt zur ebenen Kontaktfläche 3 des flächigen Wärmetauscherkörpers 1 jeweils zusätzlich Verstärkungsrippen 6 ausgebildet und die Kühlkanäle 4 sind jeweils innen oder außenliegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt sind.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern werden der flächige Wärmetauscherkörper 1 und auch die Anschlussstutzen 2 bevorzugt aus thermoplastischen Werkstoffen, wie wärmeleitfähigen optimierten Polyamid 6 oder 6.6,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polycarbonat,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polycarbonat,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polyphenylenoxid
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polybutylenterephtalat,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Acrylnitril-Butandien-Styrol-Copolymerisat,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polyethylen,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polytetraflourethylen,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polyurethan,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polyvinylidenflourid,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polypropylen-EPDM-Copolymerisat,
    oder wärmeleitfähigen optimierten Polyvinylclorid,
    mit oder ohne Weichmacher in einen einstufigen oder mehrstufigen Spritzgießverfahren gespritzt. Der flächige Wärmetauscherkörper 1 kann aber auch aus unterschiedlichen Mischungen der vorstehend genannten thermoplastischen Kunststoffe in Einkomponentenaufspritzungen oder in Zweikomponentenaufspritzungen hergestellt sein.
  • Von erheblichem Vorteil und ist es, wenn der flächige Wärmetauscherkörper 1 auf der Rückseite eines plattenförmigen photovoltaischen Solarmoduls 6 direkt mittels eines aufgebrachten wärmeleitfähigen Klebers aufgeklebt angeordnet ist.
  • Der flächige Wärmetauscherkörper 1 aus Kunststoff mit integrierten Kühlkanälen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule kann auch so ausgebildet sein, dass die verschalteten Solarzellen eines plattenförmigen photovoltaischen Solarmoduls mit allen Verbindungsleitern und Kontaktierungen einschließlich das Einbettungsmaterial und dem Deckseitenmaterial zu einem Solarmodul mit integrierten Wärmetauscherkörper 1 zu einem Bauteil laminiert sind. Das bedeutet, anstelle des bislang immer gesondert angeordneten Rückseitenmaterials ist dann der neuartige flächige Wärmetauscherkörper 1 angeordnet. Dadurch lassen sich erhebliche Fertigungszeit und Kosteneinsparungen erzielen.
  • Die Vorteile dieses neuartigen flächigen Wärmetauscherkörpers 1 liegen vor allem darin, das je nach Bedarf die Wärmetauscherkörper 1 sowohl individuell in kleinen Mengen als auch in großen Mengen hergestellt werden können. Sie sind zudem absolut flüssigkeits- und gasdicht ausgebildet, weswegen sie sich für unterschiedlichste Kühlmedien wie Wasser, Öl oder auch gasförmige Kühlmedien eignen. Der wesentlichste Vorteil besteht allerdings darin, insbesondere plattenförmige photovoltaische Solarmodule, die bislang allein durch Luftumströmung ausgestattet sind, nachträglich mit einer Temperiermöglichkeit nachrüsten zu können. Sie zeichnen sich insbesondere durch ihr sehr geringes Gewicht aus und sind deshalb auch unter schwierigen Einbaubedingungen auf Dächern leicht handhabbar. Mit den erfindungsgemäßen neuartigen flächigen Wärmetauscherkörpern 1 ist es möglich, die plattenförmigen Solarmodule 7 bei entsprechend hohen Temperaturen so weit zu kühlen, dass diese in einem optimalen Temperaturbereich arbeiten, wodurch die Leistungsausbeute steigt. Ein weiterer positiver Effekt besteht darin, dass die temperaturbedingten erheblichen mechanischen Spannungen, die auf das plattenförmige photovoltaische Solarmodul 7 bei hoher Erwärmung wirken, deutlich reduziert werden können, wodurch sich die Lebensdauer der plattenförmigen photovoltaischen Solarmodule erheblich verbessert. Gleichfalls können plattenförmige photovoltaische Solarmodule, die mit einer ebenen Kontaktfläche versehenen sind, nach Einbau im Winter bei entsprechend tiefen Temperaturen auch beheizt werden, wodurch sich auf der Oberfläche kein Schnee ablagern kann und die Stromausbeute insgesamt auch im Winter in nördlichen Breiten gesteigert werden kann. Dadurch wird der wirksame Temperaturbereich in welchem Solarmodule arbeiten müssen, der bislang durchaus über 100° C betragen kann, wenigstens um die Hälfte reduziert. Dies wirkt sich vor allem positiv auf die temperaturbedingten Materialausdehnungen bzw. Schrumpfungen aus (z. B. führt dies im Dauerbetrieb im Solarmodulmaterial zur Reduzierung der Kontaktabrisse der Verbindungsleitungen innerhalb eines plattenförmigen Solarmoduls). Der erfindungsgemäße flächige Wärmetauscher 1 kann auch aus speziellen wärmeleitfähig besonders optimierten thermoplastischen Kunststoffen so ausgebildet werden, so dass er die Funktion eines metallischen Kühlers z. B. insbesondere eines metallischen Flächenkühlers in vollem Umfang übernimmt, besondere dann, wenn der Kühler noch mit weiteren Verstärkungsrippen 6 auf der Rückseite, d. h. in Richtung der Dachfläche hin ausgebildet ist. Diese Verstärkungsrippen 6 erhöhen zugleich die Flächenbelastbarkeit des plattenförmigen photovoltaischen Solarmoduls 7 und können bei Bedarf eine weitere zusätzliche Temperierung bewirken. Darüber hinaus bietet dieser neuartige Wärmetauscherkörper auch die Möglichkeit zusätzliche Funktionselemente, wie Anschlussdosen, Stellen für Anschraubdome oder zusätzliche Messfühler oder anderweitige Sensoren an beliebeigen Stellen zur Überwachung außen oder direkt innen eingebettet im flächigen Wärmetauscherkörper 1 selbst integriert und zudem auch noch völlig isoliert anzuordnen.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, das insgesamt eine sehr leichte Kombination aus plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul und flächigen Wärmetauscherkörper 1 gebildet werden kann, wodurch sich insbesondre auch eine sogenannte Indach-Solarmodulanordnung mit Kühlung oder Temperierung und damit mit einer erhöhten Leistungsausbeute realisieren lässt. Der neuartige flächige Wärmetäuscherkörper 1 ist auch als Nachrüstelement für bereits produzierte plattenförmige photovoltaische Solarmodule einsetzbar und nachträglich leicht montierbar.
  • Den größten Vorteil bietet diese Erfindung dadurch, dass gegebenenfalls zusätzlich Warmwasser bereitet werden kann oder über weitere Wärmetauscher unter Einsatz einer Wärmepumpe, ein Wärmespeicher betrieben werden kann. Das ist auf direktem Wege beim Einsatz von Wasser als Kühlmedium oder bei einem gesonderten speziellen Kühlmedium, wie beispielsweise einem mit Frostschutz versetzten Kühlmedium, über einen weiteren zwischengeschalteten Wärmetauscher möglich.
  • Die Erfindung soll nachstehend 1 in einem Ausführungsbeispiel an Hand der 1 und 2 näher erläutert werden.
  • 1 zeigt drei Ansichten eines flächigen Wärmetauscherkörpers 1 mit erhaben ausgebildeten Kühlkanälen 4
  • 2 zeigt einen seitlichen Querschnitt durch ein plattenförmiges photovoltaisches Solarmodul 7 mit einem aufgeklebten flächigen Wärmetauscherkörper 1 mit flächig ausgebildetem Grundkörper 5
  • In der 1 sind drei Ansichten eines flächigen Wärmetauscherkörpers 1 mit erhaben ausgebildeten Kühlkanälen 4 abgebildet. Der flächige Wärmetauscherkörper 1 und auch die Anschlussstutzen 2 sind bevorzugt aus dem thermoplastischen Werkstoff Polypropylen hergestellt, wobei das Polypropylen wärmeleitfähig optimiert worden ist. Die wärmeleitfähige Optimierung erfolgt insbesondre dadurch indem in den thermoplastischen Werkstoff feinkörnige gut wärmeleitfähige Metall- oder Keramikschrote oder geeignete wärmeleitfähige Metallpulver mit eingespritzt werden.
  • In diesem Material ist kein weiterer Weichmacher enthalten. Das Polypropylen wird in erster Linie in einem einstufigen oder bei Bedarf in einem mehrstufigen Spritzgießverfahren gespritzt. Der flächige Wärmetauscherkörper 1 kann aber auch aus anderen unterschiedlichen Mischungen von thermoplastischen Kunststoffe in Einkomponentenaufspritzungen oder in Zweikomponentenaufspritzungen hergestellt werden. Hier in diesem Ausführungsbeispiel ist ein einziger durchgehender Kühlkanal 4 mit zwei Anschlussstutzen 2 ausgebildet, wobei jeweils ein Anschlussstutzen 2 zur Zuführung eines Kühl- oder gegebenenfalls eines Temperiermediums und der zweite zu deren Ableitung dient. Diese sind praktischerweise an den längeren Seitenkanten 8 des flächigen Wärmetauscherkörpers 1 angeordnet. Im Schnitt A-A ist als Seitenansicht ein Querschnitt durch ein gerades Teilstück eines erhaben ausgebildeten Kühlkanals 4 eines flächigen Wärmetauscherkörpers 1 gezeigt. Daraus ist auch ersichtlich, dass eine Fläche als ebene Kontaktfläche 3 durchgehend vollflächig ausgebildet ist, welche auf das Rückseitenmaterial eines Solarmoduls aufgelegt und befestigt wird. Dadurch ist ein sehr guter Wärmeübergang aus dem plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul 7 in den flächigen Wärmetauscher 1 möglich, wobei die eingetragene Wärme über ein Kühl- oder Temperiermedium zuverlässig und schnell abgeführt werden kann. In gleicher Art und Weise ist bei Bedarf auch ein Wärmeeintrag in das Solarmodul 7 realisierbar. Dadurch wird es erstmals möglich die im Inneren eines Solarmoduls 7 auftretenden mechanischen Spannungen auf die aktiven Solarzellen, deren Verbindungsleitungen und vielfältigen Kontaktierungen erheblich zu verringern, da die Solarmodule nun innerhalb eines erheblich engeren Temperaturbereichs als bisher, nämlich beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 50 Grad betrieben werden können. In dem Schnitt C-C ist eine Frontansicht auf ein flächiges Solarmodul 1 gezeigt, woraus noch einmal die ebene Kontaktfläche 3 und die erhabenen Kühlkanäle 4 ersichtlich sind. Gleichfalls ist die Lage eines Anschlussstutzens 2 erkennbar. Der Anschluss von Kühlschläuchen zur Kühl- bzw. Temperiermittelführung kann mittels einfacher Steckkupplungen erfolgen.
  • Im Gegensatz dazu ist in 2 eine andere Ausführung mit einem voll flächigen Grundkörper 5 eines flächigen Wärmetauscherkörpers 1 gezeigt. In dieser Querschnittsdarstellung ist schematisch der Aufbau mit einem plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul 7 und einem auf dem Rückseitenmaterial angeordneten aufgeklebten flächigen Wärmetauscherkörper 1 abgebildet. Dies bedeutet, die in 2 nicht dargestellten Kühlkanäle 4 sind innen im flächigen Grundkörper 5 verteilt angeordnet. Der flächige Grundkörper 5 ist des weiteren mit zusätzlichen Verstärkungsrippen 6 ausgebildet und mit dem Rückseitenmaterial mittels eins wärmeleitfähigen Klebers 9 mit dem plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul 7 verbunden. Mittels dieser zusätzlichen Verstärkungsrippen 6 kann die Flächenbelastung einer solcherart ausgebildeten Kombination aus einem üblichen Solarmodul 7 mit neuartigen flächigen Wärmetauscherkörper 1 deutlich erhöht werden. Die Anzahl und die Dimensionierung der Verstärkungsrippen 6 können bei Bedarf so gewählt werden, dass auch große Solarmodule begehbar ausgebildet werden können, ohne eine zusätzliche Versteifung mittels Stützstreben oder Hilfsrahmen ausführen zu müssen. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer Steigerung der Gebrauchseigenschaften, da vor allem bei lückenlos belegten großen Flächen eine durchgehende Begehbarkeit gewährleistet werden kann.
  • Anstelle des bislang üblichen Rückseitenmaterials eines Solarmoduls kann aber das Material des flächigen Wärmetauscherkörpers 1 auch so gewählt werden, das der Wärmetauscherkörper gleichzeitig die Funktion des Rückseitenmaterials mit übernimmt. In diesem Falle entsteht ein völlig neuartiges plattenförmiges Solarmodul in dem Kühlkanäle 4 bzw. Temperierkanäle bereits direkt mit in den Körper des eigentlichen plattenförmigen Solarmoduls integriert ausgeführt sind.
  • Der erfindungsgemäße flächige Wärmetauscherkörper 1 ist sowohl als Nachrüstelement, als auch als direkt angekoppeltes zusätzliches Bauelement oder, wie bereits vorstehend beschrieben als Ersatz für das Rückseitenmaterial für plattenförmige photovoltaische Solarmodule aller Flächengrößen geeignet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    flächiger Wärmetauscherkörper
    2
    Anschlussstutzen für Kühlmedium zylindrischer Grundkörper
    3
    ebene Kontaktfläche
    4
    Kühlkanal
    5
    flächiger Grundkörper
    6
    Verstärkungsrippe
    7
    plattenförmiges photovoltaisches Solarmodul
    8
    Seitenkante
    9
    Kleberschicht
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202009010235 U1 [0004]

Claims (6)

  1. Wärmetauscherkörper aus Kunststoff oder Metall mit integrierten Kühlkanälen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durchgehender Kühlkanal (4) oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle (4) mäanderförmig in einem flächigen Wärmetauscherkörper (1) mit einer ebenen Kontaktfläche (3), verteilt im flächigen Grundkörper (5) oder auf diesem erhaben angeordnet sind, wobei zwei oder mehrere Anschlussstutzen (2) an den Seitenkanten (8) verteilt angeordnet sind und die Kühlkanäle (4) jeweils einseitig außen oder im flächigen Grundkörper (5) liegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik oder Laser oder spanender Bearbeitungstechnik eingeformt sind.
  2. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherkörpern aus Kunststoffen oder Metallen mit integrierten Kühlkanälen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule mittels Spritzgießen, dadurch gekennzeichnet, dass der flächigen Wärmetauscherkörper (1) mittel eines Spritzgießverfahrens gespritzt wird dabei mindestens ein durchgehender Kühlkanal (4) oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle (4) mäanderförmig im flächigen Grundkörper (5) oder auf diesem erhaben verteilt und auch die Anschlussstutzen (2) mittels eines mehrstufigen Spritzgießens mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik direkt eingeformt werden.
  3. Wärmetauscherkörper aus Kunststoff mit integrierten Kühlkanälen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durchgehender Kühlkanal (4) oder mehrere voneinander unabhängige Kühlkanäle (4) mäanderförmig in einem flächigen Wärmetauscherkörper (1) mit einer ebenen Kontaktfläche (3), verteilt im flächigen Grundkörper (5) oder auf diesem erhaben ausgebildet werden, wobei zwei oder mehrere Anschlussstutzen (2) an den Seitenkanten (8) verteilt angeordnet sind und die Kühlkanäle (4) jeweils einseitig außen oder im flächigen Grundkörper (5) liegend mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt sind, auf der äußeren Oberfläche entgegengesetzt zur ebenen Kontaktfläche des Wärmetauscherkörpers (1) jeweils zusätzlich Verstärkungsrippen (6) ausgebildet sind und die Kühlkanäle (4) jeweils innen oder außen mittels Gas- oder Wasserinjektionstechnik eingeformt sind.
  4. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Wärmetauscherkörper (1) und auch die Anschlussstutzen (2) aus einem thermoplastischen Werkstoff aus wärmeleitfähigen optimierten Polyamid 6 oder 6.6, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polycarbonat, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polycarbonat, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polyphenylenoxid oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polybutylenterephtalat, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Acrylnitril-Butandien-Styrol-Copolymerisat, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polyethylen, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polytetraflourethylen, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polyurethan, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polyvinylidenflourid, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polypropylen-EPDM-Copolymerisat, oder aus wärmeleitfähigen optimierten Polyvinylclorid, mit oder ohne Weichmacher in einen Einstufigen oder mehrstufigen Spritzgießverfahren gespritzt ist, oder aus unterschiedlichen Mischungen der vorstehend genannten thermoplastischen Kunststoffe in Einkomponentenaufspritzungen oder in Zweikomponentenaufspritzungen hergestellt ist.
  5. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern nach Anspruch 2, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Wärmetauscherkörper (1) auf einem plattenförmigen photovoltaischen Solarmodul (7) direkt auf der Rückseite mit einem wärmeleitfähigen Kleber aufgeklebt ist.
  6. Wärmetauscherkörper aus Kunststoff mit integrierten Kühlkanälen für plattenförmige photovoltaische Solarmodule, dadurch gekennzeichnet, dass die verschalteten Solarzellen mit allen Verbindungsleitern und Kontaktierungen einschließlich das Einbettungsmaterial und das Deckseitenmaterial zu einem Solarmodul mit integriertem Wärmetauscherkörper 1 zu einem Bauteil laminiert sind.
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