DE102020002895A1 - PVT solar collector for year-round generation of electricity and heat - Google Patents

PVT solar collector for year-round generation of electricity and heat Download PDF

Info

Publication number
DE102020002895A1
DE102020002895A1 DE102020002895.0A DE102020002895A DE102020002895A1 DE 102020002895 A1 DE102020002895 A1 DE 102020002895A1 DE 102020002895 A DE102020002895 A DE 102020002895A DE 102020002895 A1 DE102020002895 A1 DE 102020002895A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
collector
heat
pvt
building
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020002895.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE102020002895A1 publication Critical patent/DE102020002895A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
    • F24S10/503Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits formed by paired plates, only one of which is plane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • F24S10/753Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations the conduits being parallel to each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20Cleaning; Removing snow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/60Arrangements for draining the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/54Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings using evacuated elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10Frame structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/10Cleaning arrangements
    • H02S40/12Means for removing snow
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/32Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S2010/71Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the conduits having a non-circular cross-section
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung nutzt die Synergien der Energiebedarfsdeckung an oder auf einem Gebäude durch Photovoltaik und Solarthermie.Gegenstand der Erfindung ist ein photovoltaisch-solarthermischer (PVT) Kollektor 23 für Anwendung auf oder an einem Gebäude, der vorzugsweise mit einem saisonalen Wärmespeicher betrieben wird, und dazu beitragen kann, dass diese Solaranlage mit Speicher durch Mehrfachnutzung von Fläche, Konstruktionsmaterial und Wärmeertrag auch in der kalten Jahreszeit wirtschaftlich wird,wobei der Kollektor auf der Vorderseite transparent wärmegedämmt ist, indem zwischen der Vorderseite aus Glas 1 und dem Wärmetauscher 4 mit den zugleich als thermische Absorber wirkenden Solarzellen 6 ein schmaler Zwischenraum 10 mit z. B. Vakuum besteht,während die anderen Seiten durch das Einfügen z. B. in die Wärmedämmung 12 eines Gebäudes wärmegedämmt sind. Also entstehen weniger Wärmeverluste (T-).Nach Montage auf oder an einem Gebäude wird der Kollektor Teil einer gegen Regen und Schnee dichten wärme-isolierenden Gebäudehülle.Mit seinem glasbündigem Rahmen 11 begünstigt dieser PVT-Kollektor das rückstandsfreie Ablaufen von Regenwasser und schnelles Abrutschen von Schnee. - Sein Rahmen 11 ermöglicht unabhängige Montage und Demontage jedes einzelnen Kollektors.Überhitzung wird durch Formgebung des Wärmetauschers 4 und der Kühlkanäle 16 in der rückseitigen Wärmedämmung 12 durch eine thermostat-gesteuerte Notkühlung verhindert.- Vorzugsweise für optimale Erträge an Wärme (T+) und Strom (PV) - auch bei Teilverschattung der Anlage - werden der Fluss des Wärmeträgers ebenso wie das Wechselrichten des Stroms für jeden Kollektor einzeln geregelt.-The present invention uses the synergies of meeting the energy demand on or on a building through photovoltaics and solar thermal energy. The subject matter of the invention is a photovoltaic solar thermal (PVT) collector 23 for use on or on a building, which is preferably operated with a seasonal heat store, and in addition can contribute that this solar system with storage through multiple use of surface, construction material and heat output is also economical in the cold season, whereby the collector on the front is transparently thermally insulated by between the front of glass 1 and the heat exchanger 4 with the at the same time as thermal Absorber acting solar cells 6 a narrow space 10 with z. B. vacuum, while the other sides by pasting z. B. are thermally insulated in the insulation 12 of a building. After installation on or on a building, the collector becomes part of a heat-insulating building envelope that is impervious to rain and snow. With its glass-flush frame 11, this PVT collector promotes the residue-free drainage of rainwater and rapid slipping off Snow. - Its frame 11 enables independent assembly and dismantling of each individual collector. Overheating is prevented by shaping the heat exchanger 4 and the cooling channels 16 in the rear thermal insulation 12 through thermostat-controlled emergency cooling - preferably for optimal yields of heat (T +) and electricity ( PV) - even if the system is partially shaded - the flow of the heat transfer medium as well as the inverting of the electricity are regulated individually for each collector.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Gebiete der Photovoltaik (PV) und Solarthermie (ST), welche kombiniert als PVT Strom- und Wärmegewinnung aus Solarstrahlung mit einem Bauelement ermöglichen, das z. B. in Fassaden oder in Dächer eingefügt werden kann.The present invention relates to the fields of photovoltaics ( PV ) and solar thermal (ST), which combined as PVT enable electricity and heat generation from solar radiation with a component that z. B. can be inserted into facades or roofs.

Bisher gibt es PVT-TechnikSo far there is PVT technology

  • • mit ungedämmten PVT-Modulen, die in der warmen Jahreszeit bei nur geringer Windstärke zusätzlich zum gewonnenen Strom das Brauchwasser erwärmen können und deren elektrischer Wirkungsgrad durch die intensivere (Flüssigkeits)-Kühlung geringfügig verbessert wird,• with non-insulated PVT modules, which can heat the domestic water in addition to the electricity generated during the warm season when the wind is low, and whose electrical efficiency is slightly improved through the more intensive (liquid) cooling,
  • • mit ungedämmten PVT-Kollektoren, deren Wärmetauscher nicht nur die bei der Wandlung von Licht in elektrischen Strom anfallende Wärme nutzen sondern auch nachts und im Winter als Luft-Wärmetauscher dienen - vorzugsweise mit vergrößerter Oberfläche zur Luftströmung, wobei die gewonnene Niedertemperaturwärme mittels einer Wärmepumpe nutzbar gemacht wird (Wärmepumpen-PVT) - eine sehr gute Erhöhung des Ertrags auf der verfügbaren Einstrahlungsfläche, solange der Strom für die Wärmepumpe beim höchsten Wärmebedarf nicht knapp wird -,• with non-insulated PVT collectors, whose heat exchangers not only use the heat generated by converting light into electricity but also serve as air heat exchangers at night and in winter - preferably with a larger surface for air flow, whereby the low-temperature heat obtained can be used by means of a heat pump is made (heat pump PVT) - a very good increase in the yield on the available irradiation area, as long as the electricity for the heat pump does not run out when the heat demand is highest -,
  • • mit teilweise gedämmten PVT-Kollektoren, deren vorderseitige Wärmeverluste in den Übergangszeiten und in der kalten Jahreszeit kaum Wärmeerträge ermöglichen.• with partially insulated PVT collectors, whose front-side heat losses in the transition periods and in the cold season hardly allow any heat yield.

Rein solarthermische Kollektoren - ST - sind mit Wärmedämmung rundum bekannt, auch vorderseitig mit transparenter Dämmung und Vakuumdämmung ausgeführte.Purely solar thermal collectors - ST - are known with thermal insulation all around, also with transparent insulation and vacuum insulation on the front.

Die oben beschriebenen PVT-Module (optimiert für Stromgewinnung) und PVT-Kollektoren (optimiert für Wärmegewinnung) werden wie übliche PV-Module bzw. solarthermische Kollektoren ausgeführt.- Bei Optimierung für Wärmegewinnung haben sie - wie solarthermische Kollektoren bei Ausfall der Wärmeabnahme ein Überhitzungsproblem (Stagnation), das für die Photovoltaik nicht nur den Ertrag erheblich vermindert, sondern auch die PV-Lebensdauer beeinträchtigen kann.The above-described PVT modules (optimized for power generation) and PVT collectors (optimized for heat generation) are designed like normal PV modules or solar thermal collectors - when optimized for heat generation, they - like solar thermal collectors, have an overheating problem if the heat consumption fails ( Stagnation), which not only significantly reduces the yield for photovoltaics, but can also affect the PV service life.

Bei Vakuum-Flachkollektoren hat sich gezeigt, dass die Vakuumhaltung nach kürzerer oder längerer Betriebszeit nicht ausreichend ist, weil die verwendeten elastischen Dichtungen unter den Wettereinflüssen und durch die ständig wechselnden Ausdehnungen von Vorderseitenglas und Rückseitenmaterial nicht beständig sind, so dass zeitweilig die eingedrungene Luft mit einer ständig angeschlossenen Vakuumpumpe abzupumpen ist.

  • - Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion des Randverbunds zwischen Glasscheibe und Wärmetauscher sorgt eine elastische Sicke entweder im Randstreifen an der Glasscheibe oder am Rand des Wärmetauschers dafür, dass die großen Wärmedehnungen elastisch abgefangen werden.
  • - Die lokalen Spannungen wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten müssen durch geeignete Material-Paarung von Glas und Metall minimiert werden, wie das auch bei Vakuumröhrenkollektoren möglich ist.
In the case of vacuum flat-plate collectors, it has been shown that the vacuum maintenance is not sufficient after a shorter or longer period of operation, because the elastic seals used are not resistant to the effects of the weather and due to the constantly changing expansion of the front glass and rear material, so that the air that has penetrated with a constantly connected vacuum pump is to be pumped off.
  • - In the inventive construction of the edge bond between glass pane and heat exchanger, an elastic bead either in the edge strip on the glass pane or on the edge of the heat exchanger ensures that the large thermal expansions are elastically absorbed.
  • - The local stresses due to different thermal expansion coefficients must be minimized by a suitable material pairing of glass and metal, as is also possible with vacuum tube collectors.

Die vorliegende Erfindung löst erstens die Aufgabe, PVT-Kollektoren zur Verfügung zu stellen, die auch ohne Wärmepumpe ganzjährigen Wärmeertrag auch in Mitteleuropa oder in ähnlichen Klimazonen ermöglichen, um so die Kosten für einen saisonalen Wärmespeicher zu vermindern. Je besser die Kollektor-Wärmedämmung wird, um so höher ist der Wärmeertrag, bei dem die Wärmeträger-Temperatur die nutzbare Mindesttemperatur übersteigt.The present invention firstly solves the problem of providing PVT collectors which, even without a heat pump, enable year-round heat output in Central Europe or in similar climatic zones, in order to reduce the costs for seasonal heat storage. The better the collector thermal insulation, the higher the heat yield at which the heat transfer medium temperature exceeds the minimum usable temperature.

Zweitens ist dieser PVT-Kollektor so gestaltet, dass bei Stagnation eine Notkühlung seine Absorber-Betriebstemperatur begrenzt, wodurch die Stromerzeugung nicht mehr wesentlich beeinträchtigt wird.Second, this PVT collector is designed in such a way that, in the event of stagnation, emergency cooling limits its absorber operating temperature, which means that electricity generation is no longer significantly impaired.

Gegenstand der Erfindung ist ein photovoltaisch-thermischer (PVT) Kollektor für Anwendung auf oder an einem Gebäude,
umfassend eine Vorderseite aus Glas 1 und der Vorderseite zugewandte Solarzellen 6 , die zugleich als thermische Absorber wirken und auf einem rückseitigen Wärmetauscher 4 aufgebracht sind,
wobei der Kollektor so ausgestaltet ist, dass er nach Montage auf oder an einem Gebäude auf allen Seiten wärmegedämmt ist,
wobei die Wärmedämmung auf der Vorderseite transparent ist, indem zwischen der Vorderseite aus Glas 1 und dem Wärmetauscher 4 mit den Solarzellen ein enger Zwischenraum 10 mit Vakuum besteht oder ein schweres Edelgas (z.B. Krypton oder Argon) eingefüllt ist.
The subject of the invention is a photovoltaic-thermal (PVT) collector for use on or on a building,
comprising a front made of glass 1 and solar cells facing the front 6th which also act as a thermal absorber and on a rear heat exchanger 4th are upset
The collector is designed in such a way that it is thermally insulated on all sides after installation on or on a building,
the thermal insulation on the front is transparent by placing between the front of glass 1 and the heat exchanger 4th a narrow space with the solar cells 10 with a vacuum or a heavy noble gas (e.g. krypton or argon) is filled.

Durch Beschichtung 2 des Frontglases und / oder der Solarzellen 6 werden Wärmeverluste (R in 1) infolge von Reflexion und Wärmestrahlung vermindert, jedoch darf diese Beschichtung den Lichteintritt L nicht zu stark beeinträchtigen.
Die Erfindung betrifft also einen solarthermischer Kollektor für Anwendung auf bzw. an Gebäuden, der mit photovoltaischen Solarzellen 6 als Absorber aus Solarstrahlung L sowohl Strom PV als auch Wärme T gewinnen kann, also ein an sich bekannter PVT-Kollektor. Dieser wird ganzjährig Wärme aus Solarstrahlung gewinnen durch allseitige sehr gute Wärmedämmung:

  • - auf der Vorderseite transparent und
  • - auf der Rückseite - Kosten und Bauvolumen sparend - durch Einfügung in die wärmedämmende Gebäudehülle 12
  • - ersatzweise in eine wärmedämmende Tragschale bei Anwendung z. B. auf Flachdächern.
By coating 2 the front glass and / or the solar cells 6th will heat losses ( R. in 1 ) reduced due to reflection and thermal radiation, but this coating is allowed to allow light to enter L. not affect it too much.
The invention thus relates to a solar thermal collector for use on or on buildings, the one with photovoltaic solar cells 6th as an absorber from solar radiation L. both electricity PV as well as warmth T can win, so a known PVT collector. This will heat out all year round Solar radiation gain through very good thermal insulation on all sides:
  • - on the front transparent and
  • - on the back - saving costs and building volume - by inserting it into the heat-insulating building envelope 12
  • - Alternatively, in a heat-insulating support shell when using z. B. on flat roofs.

Bevorzugt erfolgt die Wärmedämmung auf der Vorderseite durch Hochvakuum, das Wärmetransport durch Wärmeleitung und durch Konvektion weitgehend unterbindet.. Wärmeverlust durch Wärmestrahlung wird durch eine Low-Emission-Beschichtung 2 des Frontglases 1 klein gehalten, wobei diese Beschichtung für das ankommende Sonnenlicht möglichst gut durchlässig sein muss.The thermal insulation on the front side is preferably carried out using a high vacuum, which largely prevents heat transport through thermal conduction and convection 2 of the front glass 1 kept small, whereby this coating must be as permeable as possible for the incoming sunlight.

Bei Vakuumisolierglas-Fenstern (VIG-Fenstern) konnten Fertigungs- und Betriebserfahrungen gesammelt werden, die erfindungsgemäß für die Flachkollektor-Bauform angepasst werden.
Um den atmosphärischen Druck von innen abzufangen, werden bei VIG-Fenstern winzige Stützkörper von 1 mm Höhe und weniger - in regelmäßigen Abständen eingesetzt, welche den Durchblick nur unwesentlich beeinflussen. Derartige Stützkörper sind Stand der Technik und können auch erfindungsgemäß für PVT-Kollektoren eingesetzt werden. Allerdings sollte möglichst eine punktuelle Abstützung auf Solarzellen vermieden werden.
In the case of vacuum insulating glass windows (VIG windows), manufacturing and operating experience could be gathered, which according to the invention can be adapted for the flat-plate collector design.
In order to absorb the atmospheric pressure from the inside, tiny support bodies 1 mm high and less are used in VIG windows - at regular intervals, which only marginally affect the view. Such support bodies are state of the art and can also be used according to the invention for PVT collectors. However, selective support on solar cells should be avoided if possible.

Die Solarzellen 6 können kristalline Solarzellen oder Dünnschichtsolarzellen sein. Dünnschichtsolarzellen, die auf ein Substrat aufgebracht werden, können direkt auf den Wärmetauscher 3 aufgebracht werden. Kristalline Solarzellen werden typischerweise aufgeklebt oder laminiert.The solar cells 6th can be crystalline solar cells or thin-film solar cells. Thin-film solar cells that are applied to a substrate can be placed directly on the heat exchanger 3 be applied. Crystalline solar cells are typically glued or laminated.

Die Stützkörper 3 können bevorzugt auf dem die Rückwand des Kollektors bildenden Wärmetauscher 4 abgestützt sein,
z. B. mit ‚Viertelzellen‘ - z.B. ca. 160 mm x 40 mm - wird die Abstützung in die Zwischenräume zwischen diesen streifenförmigen Solarzellen verlegt.
The support body 3 can preferably be placed on the heat exchanger forming the rear wall of the collector 4th be supported,
z. B. with 'quarter cells' - eg approx. 160 mm x 40 mm - the support is laid in the spaces between these strip-shaped solar cells.

Alternativ können die Stützkörper 3 auf den Solarzellen abgestützt sein, wobei in diesem Fall der Abstand zwischen den Stützkörpern bevorzugt ca. 1 cm beträgt, und bevorzugt ein flächiger Kontakt ausgebildet ist, um eine Schädigung der Solarzellen zu verhindern. Die dadurch hervorgerufene Wärmeleitung kann auf wenige Prozent der Absorberfläche beschränkt bleiben.
Durch regelmäßige kleine Erhebungen in dichter Folge in der Unterseite des Frontglases 1 wird dann die Abstützung so gestaltet, dass die Druckkräfte auch für spröde Siliciumzellen noch erträglich sind. Dabei können diese Stützkörper auch aus auf die Glasscheibe aufgedrucktem elastischem Kunststoff sein, der die Solarstrahlung aushalten kann ohne auszugasen oder aufzuweichen.
Alternatively, the support body 3 be supported on the solar cells, in which case the distance between the support bodies is preferably approximately 1 cm, and preferably a flat contact is formed in order to prevent damage to the solar cells. The resulting heat conduction can be limited to a few percent of the absorber surface.
Through regular small bumps in close succession in the underside of the front glass 1 the support is then designed in such a way that the compressive forces are still bearable even for brittle silicon cells. These support bodies can also be made of elastic plastic that is printed onto the glass pane and can withstand solar radiation without outgassing or softening.

Besonders vorteilhaft für den Zusammenbau des Kollektors ist es, die erfindungsgemäßen Stützkörper als Vorsprünge der Glasscheibe in einem rasterartigen Muster auszubilden.It is particularly advantageous for the assembly of the collector to form the support bodies according to the invention as projections on the glass pane in a grid-like pattern.

Alternativ können die Stützkörper durch einen oder mehrere hitzebeständig isolierte Heizdrähte 3 gebildet werden, welche bevorzugt in den Zwischenräumen zwischen den Solarzellen 6 auf dem die Rückwand des Kollektors bildenden Wärmetauscher 4 abgestützt sind. So ein Heizdraht kann ähnlich einer Heckscheibenheizung beim Auto ausgebildet sein, er ist zum Abtauen von Schnee und Eis im Winterbetrieb nützlich.
Zusätzlich sind für die Ausführung als Flachkollektoren die Merkmale der glasbündigen Randausbildung entsprechend der Gebrauchsmusteranmeldung DE 20 2014 004 801 nützlich, um für den Winterbetrieb das Abrutschen von Schnee sicherzustellen.
Alternatively, the support bodies can be provided with one or more heat-resistant insulated heating wires 3 are formed, which are preferably in the spaces between the solar cells 6th on the heat exchanger forming the back wall of the collector 4th are supported. Such a heating wire can be designed similar to a rear window heater in a car, it is useful for defrosting snow and ice in winter operation.
In addition, for the flat-plate collector design, the features of the glass-flush edge design are in accordance with the utility model application DE 20 2014 004 801 useful to ensure that snow slides off for winter operation.

Die Wärmeabnahme erfolgt beispielsweise über ein direkt durchflossenes Röhrensystem - 4 -- z.B. wie bei üblichen solarthermischen Kollektoren -, das vorzugsweise als Parallelschaltung - „Harfe“ genannt - vieler gleichmäßig verteilter Röhrchen mit etwa ovalem Querschnitt - 6 - ausgeführt wird.The heat is drawn off, for example, via a pipe system with direct flow through it - 4th - e.g. as with conventional solar thermal collectors - which is preferably connected as a parallel connection - called "harp" - many evenly distributed tubes with an approximately oval cross section 6th - is performed.

Ein ovaler Qerschnitt der Kühlkanäle in den erfindungsgemäßen Ausführungsarten weist bei gleichem Querschnitt eine größere Mantelfläche auf als ein kreisförmiger Querschnitt. Dieses Merkmal ermöglicht es bei entsprechender Dimensionierung, dass ein solches Rohr auch die Volumenänderung von gefrierendem Wasser überstehen kann, ohne aufzuplatzen. Das gilt auch für ein an der Schmalseite abgeflachtes Ovalrohr.An oval cross-section of the cooling channels in the embodiments according to the invention has a larger surface area than a circular cross-section with the same cross-section. With appropriate dimensions, this feature enables such a pipe to withstand the change in volume of freezing water without bursting open. This also applies to an oval tube that is flattened on the narrow side.

Ein weiterer Grund für die erfindungsgemäße Ausführung der Kühlkanäle ist ihre Doppelfunktion als Kühlrippen für die Notkühlung, denn im Stagnationsfall steht wesentlich nur die Modulrückseite zur Wärmeabgabe bereit. Die Oberfläche der Kühlrippen und des schmalen Stegs zwischen zwei Kühlrippen muss ohne zu große Überhöhung der Absorbertemperatur die Wärme an die Luft im Notkühlkanal abgeben können.Another reason for the design of the cooling channels according to the invention is their dual function as cooling ribs for emergency cooling, because in the event of stagnation, essentially only the rear of the module is available for heat dissipation. The surface of the cooling fins and the narrow web between two cooling fins must be able to give off the heat to the air in the emergency cooling duct without excessively increasing the absorber temperature.

Damit dieses System ohne Frostschutzmittel mit Wasser betrieben werden kann, muss es als Drain-Back-System ausgeführt werden, wobei diese Röhrchen und ihre Sammlerrohre mit der erforderlichen Neigung gestaltet werden, damit die Kollektoren selbst waagerecht montiert werden können und die Anlage „ordentlich aussieht“.So that this system can be operated with water without antifreeze, it must be designed as a drain-back system, whereby these tubes and their collector pipes are designed with the necessary inclination so that the collectors themselves can be mounted horizontally and the system "looks tidy" .

Eine weitere Möglichkeit der Wärmeabnahme umfasst die Nutzung von Wärmerohren als Wärmetauscher. Diese Wärmerohre können mit ihren Kondensator-Enden ‚trocken‘ - aber mit Wärmeleitpaste - an eine z. B. trapezförmige Sammelleitung angeschlossen werden, die in den Bereichen ihrer Oberfläche, die den Kollektor nicht berühren, wärmegedämmt ausgeführt werden kann.Another way of removing heat is to use heat pipes as heat exchangers. The condenser ends of these heat pipes can be 'dry' - but with thermal paste - to a z. B. trapezoidal manifold can be connected, which can be made thermally insulated in the areas of its surface that do not touch the collector.

Diese Sammelleitungen können zugleich als Traggestell für die Kollektoren ausgebildet werden und sind bei gebäude-integrierter Bauweise wie der Kollektor in die wärmedämmende Gebäudehülle eingefügt.These collecting lines can also be designed as a support frame for the collectors and, in the case of building-integrated construction, such as the collector, are inserted into the heat-insulating building envelope.

Der PVT-Kollektor sollte daher so ausgestaltet sein, dass er regen- und winddicht in eine wärmedämmende Gebäudehülle eingefügt werden kann.The PVT collector should therefore be designed in such a way that it can be inserted into a heat-insulating building shell in a rain- and windproof manner.

Dies wird bevorzugt durch ein Profil der Kanten (bzw. an den Rändern zwischen Vorder- und Rückseite) des Kollektors erreicht, welches Zwängungskräfte verhindert, die bei Bewegungen der Gebäudehülle z. B. durch Wind oder thermische Dehnung auftreten können. Das ist z.B. an allen vier Rändern bei einem Rahmenprofil 11 wie in 2 möglich. Vorzugsweise wird der Rand so gestaltet, dass beim geschindelten Verlegen an einer Wand oder auf einem Dach jeder der 4 Ränder, mindestens aber 2 sich gegenüberliegende, unterer bzw. oberer Rand werden kann.This is preferably achieved by a profile of the edges (or at the edges between the front and back) of the collector, which prevents restraint forces that occur during movements of the building envelope z. B. can occur through wind or thermal expansion. This is, for example, on all four edges of a frame profile 11 as in 2 possible. The edge is preferably designed in such a way that each of the 4 edges, but at least 2 opposite, lower or upper edges can be used when laying on a wall or roof.

Eine weitere Anforderung an die Ausbildung der Kanten des Kollektors bzw. seines die empfindlichen Kanten schützenden Rahmens wie zugleich auch an die Tragstruktur - wie in 2 erkennbar - ergibt sich daraus, dass zu Wartungsarbeiten oder bei Beschädigungen, z. B. durch Feuerwerk oder herabfallende Körper, jeder Kollektor und sein Zubehör unabhängig von allen anderen Kollektoren zugänglich und und gegebenenfalls ersetzbar sein muss.Another requirement for the design of the edges of the collector or its frame protecting the sensitive edges as well as for the supporting structure - as in 2 recognizable - results from the fact that maintenance work or damage, e.g. B. fireworks or falling bodies, each collector and its accessories must be accessible and, if necessary, replaceable independently of all other collectors.

Die bevorzugte Verlegung berücksichtigt den Regenablauf, die Induktionsschleifen-freie Leitungsführung, optimale Leitungslängen und die Strömungsrichtung auf der Rückseite der Kollektoren für die vorgesehene Notkühlung.The preferred routing takes into account the rain runoff, the induction loop-free pipe routing, optimal pipe lengths and the direction of flow on the back of the collectors for the intended emergency cooling.

Alternativ - für Anlagen auf Flachdächern - kann ein System aus einem erfindungsgemäßen Kollektor und einem Wärmedämmelement genutzt werden, wobei der Kollektor entsprechend in das Wärmedämmelement eingefügt ist. Dabei ist das Wärmedämmelement optional als Schale ausgebildet, welche gleichzeitig als Träger zur Montage dient.Alternatively - for systems on flat roofs - a system comprising a collector according to the invention and a thermal insulation element can be used, the collector being inserted accordingly into the thermal insulation element. The thermal insulation element is optionally designed as a shell, which also serves as a support for assembly.

Alle Wärmedämm-Maßnahmen sollten grundsätzlich bevorzugt mit porösem, nicht brennbaren mineralischen Material oder als Vakuumdämmung ausgeführt werden. Die Entsorgung von sonstigem Plastikmüll ist schon problematisch genug.All thermal insulation measures should always be carried out with porous, non-combustible mineral material or as vacuum insulation. The disposal of other plastic waste is problematic enough.

Für Gebäudeintegration der PVT-Kollektoren reduzieren folgende Maßnahmen den Einfluss von Teilverschattungen:

  1. 1. am Kollektorrahmen angebrachte Mikrowechselrichter (Hierdurch wird zugleich die Auslegung und Installation der Anlage erheblich vereinfacht.)
  2. 2. Pumpen oder Regelventile für den Wärmeträgerfluss jedes einzelnen Kollektors verhindern, dass zeitweilig verschattete Kollektoren durch niedrigere Wärmeträger-Temperatur für den gesamten Wärmestrom durch die Vermischung die Temperatur absenken (Minderung der Exergie).
For building integration of the PVT collectors, the following measures reduce the influence of partial shading:
  1. 1. Microinverters attached to the collector frame (this also significantly simplifies the design and installation of the system.)
  2. 2. Pumps or control valves for the heat transfer medium flow of each individual collector prevent temporarily shaded collectors from lowering the temperature due to the lower heat transfer medium temperature for the entire heat flow through mixing (reduction of exergy).

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Abbildungen gezeigt.Advantageous embodiments of the invention are shown in the figures.

Verzeichnis der Abbildungen:

  • 1 zeigt die Leistungsflüsse und den Vorteil der Wärmedämmung von PVT-Kollektoren gemäß der Erfindung.
  • 2 zeigt einen erfindungsgemäßen PVT-Kollektor 23 - hier mit direkt durchströmten Kühlkanälen 16 - in eingebauter Lage mit angrenzenden Kollektoren, Tragstruktur 21, 22 und einem Teil der Gebäude-Dämmung 12.
  • 3 zeigt den aktiven Teil eines Vakuum-PVT-Kollektors: als Schnittzeichnungen
    1. a) Ansicht in Richtung der Kühlrippen, für beide Ausführungsformen, b und c) Ansicht quer zu a:
      • b) mit direkter Durchströmung der Kühlkanäle 16,
      • c) mit Wärmerohren 16, die „trocken-gekoppelt“ sind an das Sammelrohr 18.
  • 4 zeigt einen direkt gekühlten PVT-Kollektor-Wärmetauscher 4 von unten.
  • 5 zeigt einen Wärmetauscher 4 in Ansicht von unten mit gekröpftem festen Sammlerrohr 18 , trocken gekoppelt mit den Wärmerohr-Rippen 16.
  • 6 zeigt Kühlrippen mit Kühlkanälen, die sowohl direkt durchströmt werden können oder, wenn ihre Enden entsprechend verschlossen sind, als Wärmerohr dienen.
List of figures:
  • 1 shows the power flows and the advantage of the thermal insulation of PVT collectors according to the invention.
  • 2 shows a PVT collector according to the invention 23 - here with cooling channels with direct flow 16 - in a built-in position with adjacent collectors, supporting structure 21st , 22nd and part of the building insulation 12 .
  • 3 shows the active part of a vacuum PVT collector: as sectional drawings
    1. a) View in the direction of the cooling fins, for both embodiments, b and c) View across to a:
      • b) with direct flow through the cooling channels 16 ,
      • c) with heat pipes 16 that are "dry-coupled" to the manifold 18th .
  • 4th shows a directly cooled PVT collector heat exchanger 4th from underneath.
  • 5 shows a heat exchanger 4th seen from below with angled fixed collector pipe 18th , dry coupled with the heat pipe fins 16 .
  • 6th shows cooling fins with cooling channels that can be flown through directly or, if their ends are appropriately closed, serve as heat pipes.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

LL.
Leistung des einfallenden SonnenlichtsIncident sunlight power
RR.
reflektiertes und in der Glasscheibe absorbiertes Lichtlight reflected and absorbed in the glass pane
PVPV
elektrische Leistungelectrical power
TT
gesamte Wärmeleistungtotal heat output
T+T +
nutzbare Leistungusable power
T+isT + is
nutzbare Leistung bei verbesserter Wärmedämmungusable power with improved thermal insulation
T-T-
WärmeverlusteHeat losses
T-isT-is
weniger Wärmeverluste bei besserer Wärmedämmung less heat loss with better thermal insulation
11
viPVT-KollektorviPVT collector
22
FunktionsschichtFunctional layer
33
Stützkörper, alternativ: elektrisch-isolierter HeizdrahtSupport body, alternatively: electrically insulated heating wire
44th
WärmetauscherHeat exchanger
55
Wärmetransport-KühlrippeHeat transfer cooling fin
66
SolarzelleSolar cell
77th
Glas-Metall-VerbindungGlass-to-metal connection
88th
Sicke zum DehnungsausgleichBead for expansion compensation
99
Metall-Metall-VerbindungMetal-to-metal connection
1010
Zwischenraum mit Vakuum oder Edelgas-FüllungSpace with vacuum or inert gas filling
1111
Kollektor-RahmenCollector frame
1212
gebäudeseitige Wärmedämmungthermal insulation on the building side
1313th
Verteilerrohr, Sammlerrohr (kalt)Distribution pipe, collector pipe (cold)
1414th
Sammler-Rohr (warm)Collector pipe (warm)
1515th
RohranschlussPipe connection
1616
KühlkanalCooling duct
1717th
Wärmerohr-Kondensator-AnkopplungHeat pipe condenser coupling
1818th
Sammelrohr am Wärmerohr-KondensatorCollecting pipe on the heat pipe condenser
1919th
schmale Stabilisierungsleistenarrow stabilizing bar
2020th
Raum für MikrowechselrichterSpace for microinverters
2121st
vertikale Montageschienevertical mounting rail
2222nd
horizontale Montageschienehorizontal mounting rail
2323
viPVT-KollektorviPVT collector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 202014004801 [0015]DE 202014004801 [0015]

Claims (6)

Photovoltaisch-thermischer (PVT) Flachkollektor für Anwendung auf oder an einem Gebäude, umfassend eine Vorderseite aus Glas und der Vorderseite zugewandte Solarzellen, und einen Wärmetauscher als Rückseite, auf dessen glatter Vorderseite die Solarzellen aufgebracht sind, - wobei im engen - von winzigen Stützkörpern auf dem Wärmetauscher abgestüzten - Abstandsraum zwischen Glasscheibe und Solarzellen zur Wärmedämmung ein Vakuum besteht oder schweres Edelgas eingefüllt ist, - während die Rückseite dieses Wärmetauschers aus Rippen besteht, die innen vom Wärmeträger durchströmt werden, - wobei der Wärmetauscher mit seinen Kühlrippen und die Wärmedämmung des Gebäudes - alternativ eine wärmedämmende, den Kollektor tragende Schale - einen Notkühl-Kanal bilden, in dem bei Übertemperatur eine thermostatisch betätigte Klappe einen Luftstrom frei gibt.Photovoltaic-thermal (PVT) flat-plate collector for use on or on a building, comprising a front made of glass and solar cells facing the front, and a heat exchanger as the rear, on the smooth front of which the solar cells are applied, - where there is a vacuum or heavy inert gas in the narrow space between the glass pane and the solar cells, supported by tiny support bodies on the heat exchanger, - while the back of this heat exchanger consists of ribs through which the heat transfer medium flows inside, - whereby the heat exchanger with its cooling fins and the thermal insulation of the building - alternatively a thermal insulating shell carrying the collector - form an emergency cooling channel in which a thermostatically operated flap releases an air flow in the event of excess temperature. PVT-Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung zwischen Wärmetauscher und Glasscheibe durch einen hitzebeständig isolierten Heizdraht erfolgt, der zusätzlich die Funktion hat, bei Schnee oder Reif die Glasscheibe abzutauen, falls deren Low-E-Beschichtung nicht als stromdurchflossene Flächenheizung geeignet ist.PVT collector after Claim 1 , characterized in that the support between the heat exchanger and the glass pane is provided by a heat-resistant, insulated heating wire, which also has the function of defrosting the glass pane in snow or frost if its low-E coating is not suitable for use as surface heating through which electricity flows. PVT-Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkörper als Vorsprünge der Glasscheibe ausgebildet sind, die in einem so engem Raster angeordnet sind, dass sie als punktförmige Lasten nicht nur in den Zwischenräumen zwischen den Zellen sondern auch auf den Solarzellen abgestützt werden können.PVT collector after Claim 1 , characterized in that the support bodies are designed as projections of the glass pane, which are arranged in such a tight grid that they can be supported as point loads not only in the spaces between the cells but also on the solar cells. PVT-Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser so ausgestaltet ist, dass er regen- und winddicht in eine wärmedämmende Gebäudehülle eingefügt werden kann, - wobei dies bevorzugt durch ein Profil des Kollektorrahmens bzw. der Kanten des Kollektors erreicht wird, welches Zwängungskräfte verhindert, die bei Bewegungen der Gebäudehülle z. B. durch Wind oder thermische Dehnung auftreten können.PVT collector according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed in such a way that it can be inserted into a heat-insulating building envelope in a rain- and windproof manner - this being preferably achieved by a profile of the collector frame or the edges of the collector, which prevents restraint forces that occur during movements of the building envelope z. B. can occur through wind or thermal expansion. PVT-Kollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Wärmetauscher so gestaltet ist, dass er für ein Drain-Back-System mit Wasserkühlung geeignete Sammlerrohre hat.PVT collector according to one of the preceding claims, characterized in that its heat exchanger is designed so that it has collector pipes suitable for a drain-back system with water cooling. Ein PVT-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen des Kollektors Wärmerohre sind, deren Kondensator-Enden bei „trockener Kopplung“ die Wärme an ein Rohrleitungssystem übertragen.A PVT collector according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the cooling fins of the collector are heat pipes, the condenser ends of which transfer the heat to a pipe system in the case of a “dry coupling”.
DE102020002895.0A 2019-05-15 2020-05-14 PVT solar collector for year-round generation of electricity and heat Withdrawn DE102020002895A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019003441.4 2019-05-15
DE102019003441 2019-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020002895A1 true DE102020002895A1 (en) 2020-11-19

Family

ID=73019043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020002895.0A Withdrawn DE102020002895A1 (en) 2019-05-15 2020-05-14 PVT solar collector for year-round generation of electricity and heat

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020002895A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023030866A1 (en) * 2021-09-06 2023-03-09 Sunmaxx PVT GmbH Photovoltaic-thermal module and solar system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023030866A1 (en) * 2021-09-06 2023-03-09 Sunmaxx PVT GmbH Photovoltaic-thermal module and solar system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1987549B1 (en) Solar module system of the parabolic concentrator type
DE10144148A1 (en) Solar energy device comprises a photovolatic solar module arranged on the side of the building facing the sun, a heat exchanger connected to the module via lines, and a control and regulating device
EP3039202B1 (en) Slat roof
US20120024283A1 (en) Hybrid Solar Thermal and Photovoltaic Collector
DE19902650A1 (en) Process for the recovery of solar energy comprises using a thin layer solar cell and removing thermal energy using an air heat exchanger or a water heat exchanger below the cell
EP2694885B1 (en) Device and method for converting solar radiation energy to electrical power and/or to heat
CN108512490A (en) Solar power generation component and its providing method with integrated support and water management
DE10102918A1 (en) Compound panel for utilization of solar energy comprises a carrier layer, a heat exchange layer in the form of a ribbed plate, and a layer with integrated solar cells and metal conductors
EP3869119A1 (en) Solar arrangement with a photovoltaic unit
DE102010013673A1 (en) Holding device for holding photovoltaic module of photovoltaic system mounted on building roof, has rails forming channel and pipe or hose connected with each other, where rails are traversed by heat transfer medium in installed state
DE102021123000A1 (en) Photovoltaic thermal module and solar system
EP2496892B1 (en) Solar cell roof tiles
DE102020002895A1 (en) PVT solar collector for year-round generation of electricity and heat
EP2987185A1 (en) Façade element or roof element
DE102012017382A1 (en) Device for cooling photovoltaic systems installed on roof of e.g. single-family house, has distributed pipes which are placed with locking fins such that pipes are connected to one another to form closed cooling medium circuit
DE2710053A1 (en) Solar energy using building heating system - involves specified temp. supplied to layer conductor in room divider with slot, duct and air supply
DE102010037500A1 (en) Solar collector for generating electrical and thermal energies, includes photovoltaic module arranged at back side, and absorber tube arranged in absorber plate
DE102010008600A1 (en) Building external element for retaining solar cell of thermal solar system for e.g. converting solar power into current, has framework with internal shape adapted to components to be retained, and transparent cover provided for framework
DE102010031764A1 (en) Multi-thermal solar vacuum photovoltaic storage panel for e.g. heating building, has high-transparent vacuum cover provided as flat shaped tube for roofing and external insulation of underlaid expanded polystyrene insulator
DE102011101212A1 (en) Roof and facade light-weight building unit, has photovoltaic element formed on core, lines for cooling medium cooling photovoltaic element in core, and multiple pipes spaced and arranged parallel to each other
DE102007060920A1 (en) Photovoltaic module and method of using it and its operation
DE102022000096A1 (en) Device and method for caloric detection and utilization of solar radiation energy with simultaneous reduction of transmission heat flows
WO1999042766A1 (en) Device for absorbing solar energy on buildings
DE202010008521U1 (en) Solar hybrid collector for generating electrical and / or thermal energy
DE102008050833A1 (en) Air conditioning system for use on flat roof of building for cooling e.g. living room, has pipelines transporting solar heat from flat roof to heat exchanger or end-user, where roof is cooled and/or heated by temperature control of medium

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee