DE102021132079A1 - Roof and wall construction for combined power and heat generation - Google Patents

Roof and wall construction for combined power and heat generation Download PDF

Info

Publication number
DE102021132079A1
DE102021132079A1 DE102021132079.8A DE102021132079A DE102021132079A1 DE 102021132079 A1 DE102021132079 A1 DE 102021132079A1 DE 102021132079 A DE102021132079 A DE 102021132079A DE 102021132079 A1 DE102021132079 A1 DE 102021132079A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermally conductive
hollow beams
heat
conducting
roof
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.)
Pending
Application number
DE102021132079.8A
Other languages
German (de)
Inventor
gleich Anmelder Erfinder
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
Priority to PCT/EP2022/073200 priority Critical patent/WO2023021189A1/en
Publication of DE102021132079A1 publication Critical patent/DE102021132079A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • 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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Dachaufbaus oder Wandaufbaus zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, wobei das Verfahren das Befestigen einer Unterkonstruktion auf einer tragenden Dachkonstruktion oder Wandkonstruktion umfasst, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst, wobei die wärmeleitenden Hohlträger die äußerste Lattung der Unterkonstruktion bilden, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitender Hohlträger abzuleiten, und wobei das Verfahren das Befestigen einer Mehrzahl wärmeleitender Deckelemente auf der Unterkonstruktion, um eine Dachdeckung oder Fassadenbekleidung zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger thermisch mit den Kanälen gekoppelt ist, und das Anbringen von Photovoltaikmodulen auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement umfasst.The invention relates to a method for providing a roof structure or wall structure for combined power and heat generation, the method comprising fastening a substructure to a load-bearing roof structure or wall structure, the substructure comprising a plurality of heat-conducting hollow beams arranged in parallel with integrated channels for a liquid heat transfer medium , wherein the thermally conductive hollow beams form the outermost battens of the substructure, and wherein the thermally conductive hollow beams comprise fluid connections in order to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams and to drain it off at a second, opposite end of the thermally conductive hollow beams, and wherein the method comprises fastening a plurality of thermally conductive cover elements on the substructure to form a roof covering or facade cladding, which is thermally coupled to the ducts via the thermally conductive hollow beams, and includes the attachment of photovoltaic modules on the at least one heat-conducting cover element.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist auf dem technischen Gebiet der kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung an Gebäuden und betrifft insbesondere ein gebäudeintegriertes Photovoltaik- und Photothermiesystem.The present invention is in the technical field of combined power and heat generation in buildings and relates in particular to a building-integrated photovoltaic and photothermal system.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die auf einem Gebäude auftreffende Energie ist regelmäßig ausreichend, um zumindest im Jahresmittel den Energiebedarf des Gebäudes zu decken. Dazu können Photovoltaikmodule zum Erzeugen von elektrischem Strom und Photothermiesysteme zur Erzeugung von Warmwasser verwendet werden, und die gewonnene Energie kann jeweils Verbrauchern in dem Gebäude zugeführt werden. Die genannten Systeme können zwar grundsätzlich parallel nebeneinander auf einem Gebäude angebracht werden, vorzugsweise werden diese jedoch kombiniert, um die Gebäudefläche effizienter nutzen zu können.The energy impinging on a building is regularly sufficient to cover the energy requirements of the building, at least on an annual average. To this end, photovoltaic modules can be used to generate electricity and photothermal systems can be used to generate hot water, and the energy obtained can be supplied to consumers in the building respectively. In principle, the systems mentioned can be installed parallel to one another on a building, but they are preferably combined in order to be able to use the building area more efficiently.

Zu diesem Zweck sind eine Reihe kombinierter Photovoltaik- und Photothermiemodule auf dem Markt erhältlich. Üblicherweise wird dabei auf der Hinterseite von Photovoltaikmodulen ein Wärmetauscher angebracht, welcher zum einen die Photovoltaikmodule kühlen kann und zum anderen Wärmeenergie für Verbraucher bereitstellen kann. Diese kombinierten Module können bspw. auf Schienen an einem bestehenden Dach montiert werden und über Stromkabel/Schläuche mit den jeweiligen Regelelementen in dem Gebäude verbunden werden.A number of combined photovoltaic and photothermal modules are available on the market for this purpose. A heat exchanger is usually attached to the rear of photovoltaic modules, which on the one hand can cool the photovoltaic modules and on the other hand can provide thermal energy for consumers. These combined modules can, for example, be mounted on rails on an existing roof and connected to the respective control elements in the building via power cables/hoses.

Aus der Patentschrift DE 100 48 035 B4 ist es ferner bekannt, für das Dach eines Gebäudes Dacheindeckungselemente zu verwenden, welche gleichzeitig als solare Wärmekollektoren und Solarstrom-Module ausgebildet sind. Die Dacheindeckungselemente bestehen aus einer Dachschare aus Profilblech, mindestens einem oberseitig aufgebrachten Solar-Laminat und unterseitig angebrachten Wärmekollektorrohren zur Ableitung von solar erwärmtem Wasser. Auf der Rückseite kann eine Wärmedämmung angebracht werden, sodass die entsprechenden Dacheindeckungselemente industriell gefertigt werden und auf einem Dach verlegt werden können, um eine isolierende Dachhaut zu bilden.From the patent DE 100 48 035 B4 it is also known to use roofing elements for the roof of a building, which are designed as solar heat collectors and solar power modules at the same time. The roofing elements consist of a roof panel made of profile sheet metal, at least one solar laminate applied to the top and heat collector pipes attached to the underside to drain off solar-heated water. Thermal insulation can be attached to the back, so that the corresponding roofing elements can be industrially manufactured and laid on a roof to form an insulating roof skin.

Aus der Veröffentlichungsschrift WO 2017/029516 A1 ist es ferner bekannt, Aluminiumstrangpressprofile mit integrierten flüssigkeitsführenden Kanälen und einer Aussparung für Photovoltaikmodule auszubilden, welche als Dacheindeckungselemente miteinander verbunden werden können.From the publication WO 2017/029516 A1 it is also known to form extruded aluminum profiles with integrated liquid-carrying channels and a recess for photovoltaic modules, which can be connected to one another as roofing elements.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die aus dem Stand der Technik bekannten kombinierten Module zur Dacheindeckung stellen jedoch Spezialverrichtungen dar, welche sowohl beim Einbau als auch in der Wartung besondere Anforderungen haben. Insbesondere führen die kombinierten Photovoltaik- und Photothermiesysteme dazu, dass bei einer entsprechenden Dacheindeckung gleichzeitig die Fähigkeiten von Dachdeckern, Elektrikern und Heizungsbauern zur korrekten Verbindung der Dacheindeckungselemente erforderlich werden. Ferner führt die Modulbauweise dazu, dass bei Reparaturen regelmäßig Dacheindeckungselemente vollständig ausgetauscht werden müssen, wobei sowohl elektrische Leitungen als auch Flüssigkeitsleitungen neu verbunden werden müssen und gegebenenfalls der Heizungskreislauf entlüftet werden muss. Dies ist umso gravierender, da die entsprechenden Module erheblichen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind und, bspw. bei Hagel, lokal beschädigt werden können.However, the combined modules for roof covering known from the prior art represent special performances which have special requirements both during installation and during maintenance. In particular, the combined photovoltaic and photothermic systems mean that with a corresponding roof covering, the skills of roofers, electricians and heating engineers are required at the same time for the correct connection of the roof covering elements. Furthermore, the modular design means that roof covering elements regularly have to be completely replaced during repairs, with both electrical lines and liquid lines having to be reconnected and, if necessary, the heating circuit having to be vented. This is all the more serious since the corresponding modules are exposed to considerable weather influences and can be locally damaged, e.g. by hail.

In Anbetracht dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein kombiniertes Photovoltaik- und Photothermiesystem bereitzustellen, welches sowohl den Einbau als auch die Wartung vereinfacht.In view of this state of the art, it is an object of the invention to provide a combined photovoltaic and photothermal system which simplifies both installation and maintenance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren, einen Dachaufbau und einen Wandaufbau zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung nach den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.According to the invention, this object is achieved by a method, a roof structure and a wall structure for the combined generation of electricity and heat according to the independent claims. The dependent claims relate to preferred embodiments.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines Dachaufbaus zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung. Das Verfahren umfasst das Befestigen einer Unterkonstruktion auf einer tragenden Dachkonstruktion, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst und wobei die wärmeleitenden Hohlträger die äußerste Dachlattung der Unterkonstruktion bilden. Die wärmeleitenden Hohlträger umfassen Fluidanschlüsse, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger abzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner das Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Deckelements auf der Unterkonstruktion, um eine Dachdeckung zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger thermisch mit den Kanälen gekoppelt ist, und das Anbringen von Photovoltaikmodulen auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement.According to a first aspect, the invention relates to a method for providing a roof structure for combined power and heat generation. The method includes attaching a substructure to a supporting roof structure, the substructure comprising a plurality of parallel heat-conducting hollow beams with integrated channels for a liquid heat transfer medium, and the heat-conducting hollow beams forming the outermost battens of the substructure. The thermally conductive hollow beams comprise fluid connections in order to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams and to discharge it at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams. The method further includes attaching at least one thermally conductive deck member to the substructure to form a roof deck thermally coupled to the ducts via the thermally conductive hollow beams and attaching photovoltaic modules on the at least one thermally conductive cover element.

Durch das vorstehende Verfahren wird ein Wärmeträgerkreislauf in die Dachdeckung integriert. Gleichzeitig kann die Dachdeckung durch einen Dachdecker erfolgen, da zunächst die wärmeleitenden Hohlträger als tragende Elemente entsprechend einer Dachlattung verlegt werden können und anschließend mit etablierten Techniken eine wärmeleitende Dachdeckung, wie ein Blechdach, auf den wärmeleitenden Hohlträger montiert werden können.A heat transfer medium circuit is integrated into the roofing with the above method. At the same time, the roofing can be done by a roofer, since first the thermally conductive hollow beams can be laid as load-bearing elements according to roof battens and then a thermally conductive roof covering, such as a tin roof, can be mounted on the thermally conductive hollow beams using established techniques.

Auf der Dachdeckung können Photovoltaikmodule befestigt werden, welche über das mindestens eine wärmeleitende Deckelement thermisch an die Kanäle gekoppelt sind. Entsprechend können die Photovoltaikmodule über ein Wärmeträgermedium in den Kanälen gekühlt werden, während der Rücklauf zur Versorgung von Verbrauchern in dem Gebäude genutzt werden kann.Photovoltaic modules can be attached to the roof covering, which are thermally coupled to the channels via the at least one heat-conducting cover element. Accordingly, the photovoltaic modules can be cooled using a heat transfer medium in the ducts, while the return flow can be used to supply consumers in the building.

Bei Beschädigungen der Dachdeckung oder der Photovoltaikmodule können die jeweiligen Elemente ausgetauscht werden, ohne dass der Wärmeträgerkreislauf unterbrochen oder neu verbunden werden muss. Stattdessen kann ein Austausch von Teilen der Dachdeckung bzw. der Photovoltaikmodule unabhängig von einem Dachdecker bzw. Elektriker durchgeführt werden. Ferner kann in dem Verfahren die Kühlleistung durch den Abstand zwischen den wärmeleitenden Hohlträgern beliebig eingestellt werden oder an eine gegebene Dachfläche angepasst werden. Das resultierende Verfahren erlaubt es daher eine anpassbare Kühlung in die Dachdeckung zu integrieren und dadurch ein modulares gebäudeintegriertes Photovoltaik- und Photothermiesystem auf einem Gebäudedach bereitzustellen.In the event of damage to the roof covering or the photovoltaic modules, the respective elements can be replaced without the heat transfer circuit having to be interrupted or reconnected. Instead, parts of the roofing or the photovoltaic modules can be replaced independently by a roofer or electrician. Furthermore, in the method, the cooling capacity can be set as desired by the distance between the heat-conducting hollow beams or can be adapted to a given roof area. The resulting method therefore allows for customizable cooling to be integrated into the roofing, thereby providing a modular building-integrated photovoltaic and photothermal system on a building roof.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Anschließen eines Fluidkreislaufs an die Fluidanschlüsse der wärmeleitenden Hohlträger zur Kühlung des mindestens einen wärmeleitenden Deckelements.In preferred embodiments, the method includes connecting a fluid circuit to the fluid connections of the thermally conductive hollow beams for cooling the at least one thermally conductive cover element.

Das Anschließen des Fluidkreislaufs an die Fluidanschlüsse kann in einem getrennten Schritt vor oder nach dem Befestigen des mindestens einen Deckelements, bspw. durch einen Heizungsbauer, erfolgen, wobei die Kanäle der Hohlträger in geeigneter Weise mit einem Wärmeträgerkreislauf verbunden werden und das Dach geschlossen werden kann.The fluid circuit can be connected to the fluid connections in a separate step before or after the at least one cover element is attached, e.g. by a heating engineer, with the channels of the hollow beams being suitably connected to a heat transfer circuit and the roof being able to be closed.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Verbinden der Enden der Kanäle mehrerer der wärmeleitenden Hohlträger mit einer Verbindungsleitung, welche senkrecht zu den wärmeleitenden Hohlträgern verläuft.In preferred embodiments, the method further includes connecting the ends of the channels of a plurality of the thermally conductive hollow beams with a connecting line that runs perpendicular to the thermally conductive hollow beams.

Beispielsweise können die Kanäle jeweils benachbarter Paare wärmeleitenden Hohlträger an den gegenüberliegenden Enden versetzt miteinander verbunden werden, um einen mäandernden Pfad durch die wärmeleitenden Hohlträger zu definieren. Alternativ können eine Mehrzahl von Kanälen an ihren jeweiligen benachbarten Enden mit der Verbindungsleitung verbunden werden, um gemeinsame Zulauf- und Rücklaufleitungen an gegenüberliegenden Enden der Hohlträger zu definieren.For example, the channels of respective adjacent pairs of thermally conductive hollow beams may be offset connected at opposite ends to define a meandering path through the thermally conductive hollow beams. Alternatively, a plurality of ducts may be connected to the connecting duct at their respective adjacent ends to define common supply and return ducts at opposite ends of the hollow-core slabs.

In bevorzugten Ausführungsformen definiert die Dachkonstruktion ein Schrägdach und die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger werden senkrecht oder parallel zur Firstlinie desselben befestigt.In preferred embodiments, the roof structure defines a pitched roof and the plurality of parallel thermally conductive hollow beams are attached perpendicularly or parallel to the ridge line thereof.

Die Dachkonstruktion kann als Tragwerk eines Daches verstanden werden, während die Dachdeckung vor Niederschlag, Wind und Sonne schützt und an dem Schrägdach Regen konstruktiv über die Dachneigung ableiten kann. Die Firstlinie ist eine meist waagerechte obere Kante des Daches. Der Fachmann erkennt hierbei, dass bei Schrägdächern, wie Pult-, Sattel-, Frack- oder Walmdächern, nicht jede der Dachflächen durch eine Dachdeckung aus dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement ausgebildet sein muss. Stattdessen ist es möglich, nur eine oder mehrere der Sonne zugewandte Dachflächen mit dem zuvor beschrieben Dachaufbau auszustatten, während andere Dachflächen mit herkömmlichen (Blech-)Dachdeckungen eingedeckt werden können.The roof construction can be understood as the supporting structure of a roof, while the roof covering protects against precipitation, wind and sun and rain can be drained off constructively on the pitched roof via the roof pitch. The ridge line is a mostly horizontal upper edge of the roof. The person skilled in the art recognizes that in the case of sloping roofs, such as pent, pitched, tailed or hipped roofs, not each of the roof areas has to be formed by a roof covering made of the at least one heat-conducting cover element. Instead, it is possible to equip only one or more roof surfaces facing the sun with the roof structure described above, while other roof surfaces can be covered with conventional (tin) roof coverings.

Die Fluidanschlüsse können, bspw. abhängig davon, ob die wärmeleitenden Hohlträger senkrecht oder parallel zur Firstlinie verlaufen, im Bereich des Firsts/der Traufe oder im Bereich des Ortgangs mit einem Fluidkreislauf verbunden werden. Der Fachmann erkennt dabei, dass das erste Ende und das zweite Ende der Hohlträger erste und zweite gegenüberliegende Stirnflächen darstellen können, um eine möglichst einfache Konstruktion der wärmeleitenden Hohlträger zu ermöglichen. Jedoch können das jeweilige erste und zweite Ende auch versetzt zu den Stirnflächen der Hohlträger angeordnet sein, bspw. durch Bohrungen in den Hohlträgern, welche die integrierten Kanäle mit einer Seitenfläche des Hohlträgers verbinden, um einen Zugang zu den Fluidanschlüssen bei der Konstruktion des Dachaufbaus zu vereinfachen.Depending on whether the heat-conducting hollow beams run perpendicularly or parallel to the ridge line, the fluid connections can be connected to a fluid circuit in the area of the ridge/eaves or in the area of the verge, for example. The person skilled in the art recognizes that the first end and the second end of the hollow beams can represent first and second opposite end faces in order to enable the simplest possible construction of the heat-conducting hollow beams. However, the respective first and second end can also be arranged offset to the end faces of the hollow beams, e.g. through bores in the hollow beams, which connect the integrated channels with a side surface of the hollow beam in order to simplify access to the fluid connections when constructing the roof structure .

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Befestigen der wärmeleitenden Hohlträger auf der Sparrenlage der tragenden Dachkonstruktion oder auf einer unteren Dachlattung über der Sparrenlage.In preferred embodiments, the method comprises attaching the thermally conductive hollow beams to the rafter of the supporting roof structure or to a lower batten over the rafter.

Ein herkömmlicher Dachaufbau besteht in der Unterkonstruktion aus zwei senkrecht zueinander liegenden Holzlattungen. Das Befestigen der wärmeleitenden Hohlträger direkt auf den Sparren der Dachkonstruktion oder einer unteren Dachlattung über der Sparrenlage, bspw. je nach gewünschter Orientierung der wärmeleitenden Hohlträger, kann ein Gesamtgewicht der Dachhaut minimieren und die wärmeleitenden Hohlträger in herkömmliche Dachaufbaukonstruktionen integrieren. Dies kann beispielsweise eine Aufstockung auch bei statisch schwachen Häusern erlauben, bei einer gleichzeitigen Gewichtsreduktion durch Entfernen der alten Dachziegel.A conventional roof structure consists of two perpendicular substructures of the lying wooden battens. Fastening the thermally conductive hollow beams directly to the rafters of the roof construction or a lower roof batten above the rafter layer, e.g. depending on the desired orientation of the thermally conductive hollow beams, can minimize the overall weight of the roof skin and integrate the thermally conductive hollow beams into conventional roof constructions. This can, for example, allow an increase in statically weak houses, while at the same time reducing the weight by removing the old roof tiles.

Der Fachmann erkennt in diesem Zusammenhang, dass auf oder über der Sparrenlage zusätzliche Abdichtungsschichten, wie eine Unterspannbahn, eine Trennschicht und/oder eine (Holz-)Schalung, angeordnet sein können, um bspw. Kondensfeuchtigkeit abzuleiten oder Geräusche abzuschirmen. Gleichzeitig sollten jedoch die wärmeleitenden Deckelemente direkt an den wärmeleitenden Hohlträgern befestigt sein, um einen maximalen Wärmetransfer von der Dachdeckung hin zu dem Wärmeträger zu ermöglichen.In this context, the person skilled in the art recognizes that additional sealing layers, such as an underlay membrane, a separating layer and/or a (wooden) cladding, can be arranged on or above the rafter layer in order, for example, to drain away condensation or to shield noise. At the same time, however, the thermally conductive cover elements should be attached directly to the thermally conductive hollow beams in order to enable maximum heat transfer from the roof covering to the heat carrier.

Raumabschnitte zwischen den wärmeleitenden Hohlträgern können zur Hinterlüftung der Dachdeckung verwendet werden. Vorzugsweise ist zwischen der Sparrenlage und den wärmeleitenden Hohlträger eine Trennschicht angeordnet, um ein Eindringen von Kondensfeuchtigkeit in den Bereich der Sparren verhindern zu können. Zwischen den Sparren kann ferner mit bekannten Methoden eine Dämmung angebracht werden, sodass die wärmeleitenden Hohlträger und das mindestens eine Deckelement thermisch von dem Gebäudeinnenraum isoliert werden können. Entsprechend kann die Konstruktion mithilfe der wärmeleitenden Hohlträger und dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement dazu genutzt werden, um ein Kaltdach bereitzustellen, wobei die bei Blechdächern übliche höhere Wärmeleitfähigkeit vorteilhaft genutzt werden kann, um die auf den Deckelementen befestigten Photovoltaikmodule zu kühlen.Sections of space between the heat-conducting hollow beams can be used to ventilate the roof covering. A separating layer is preferably arranged between the rafter layer and the heat-conducting hollow beam in order to be able to prevent condensation from penetrating into the area of the rafters. Insulation can also be installed between the rafters using known methods, so that the heat-conducting hollow beams and the at least one cover element can be thermally insulated from the interior of the building. Accordingly, the construction can be used with the help of the thermally conductive hollow beams and the at least one thermally conductive cover element to provide a cold roof, with the higher thermal conductivity that is usual with tin roofs being able to be used advantageously to cool the photovoltaic modules attached to the cover elements.

In bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger im Wesentlichen durchgehend über eine Dachfläche und verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen durchgehend vom First bis zur Traufe der Dachkonstruktion.In preferred embodiments, the plurality of parallel heat-conducting hollow beams run essentially continuously over a roof surface and preferably run essentially continuously from the ridge to the eaves of the roof structure.

Eine durchgehende Konstruktion der wärmeleitenden Hohlträgern verringert die Anzahl notwendiger Fluidverbindungen zu den Kanälen unterschiedlicher Hohlträger und kann eine einfachere Trennung konstruktiver Schritte erlauben, welche durch Dachdecker oder Heizungsbauer durchgeführt werden.A continuous construction of the thermally conductive hollow beams reduces the number of necessary fluid connections to the ducts of different hollow beams and can allow an easier separation of construction steps carried out by roofers or heating contractors.

In bevorzugten Ausführungsformen wird das mindestens eine wärmeleitende Deckelement an der Unterkonstruktion derart befestigt, dass das mindestens eine wärmeleitende Deckelement mehrere der wärmeleitenden Hohlträger überlagert.In preferred embodiments, the at least one thermally conductive cover element is attached to the substructure in such a way that the at least one thermally conductive cover element overlays a plurality of the thermally conductive hollow beams.

Im Prinzip kann ein einziges Blechdachelement, wie ein Trapezblech, verwendet werden, welches an den darunterliegenden wärmeleitenden Hohlträgern befestigt wird, um eine Dachdeckung zu bilden. Dem Fachmann ist darüber hinaus bekannt, verschiedene Blechelemente, bspw. formschlüssig über Falzungen, miteinander zu verbinden und entsprechend kann ein solches zusammengesetztes Deckelement an einer Mehrzahl von parallelen wärmeleitenden Hohlträgern befestigt werden.In principle, a single sheet metal roof element, such as a trapezoidal sheet metal, can be used, which is attached to the underlying heat-conducting hollow beams to form a roof covering. The person skilled in the art also knows how to connect different sheet metal elements to one another, for example in a form-fitting manner via folds, and accordingly such a composite cover element can be fastened to a plurality of parallel heat-conducting hollow beams.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Befestigen einer Mehrzahl wärmeleitender Deckelemente auf den jeweiligen wärmeleitenden Hohlträgern, wobei die Mehrzahl wärmeleitender Deckelemente entlang einer Längsrichtung der Kanäle auf den wärmeleitenden Hohlträgern verteilt angeordnet sind.In preferred embodiments, the method further comprises fastening a plurality of thermally conductive cover elements on the respective thermally conductive hollow beams, the plurality of thermally conductive cover elements being distributed along a longitudinal direction of the channels on the thermally conductive hollow beams.

In anderen Worten kann ein Deckelement mehrere Hohlträger bedecken, und/oder ein Hohlträger kann sich unter einer Mehrzahl von Deckelementen erstrecken, sodass ein modulares System zum Bilden einer thermisch mit einem Wärmeträgermedium gekoppelten Dachdeckung erhalten wird. Dies kann es zum einen erlauben, die Form und den Aufbau der Dachdeckung freier zu wählen, und zum anderen erlauben, die Stabilität der Dachhaut zu erhöhen, da jedes Einzelteil mit einer Vielzahl von anderen Einzelteilen verbunden werden kann.In other words, a deck element can cover a plurality of hollow beams, and/or a hollow beam can extend under a plurality of deck elements, so that a modular system for forming a roof covering thermally coupled with a heat transfer medium is obtained. On the one hand, this can allow the shape and structure of the roof covering to be chosen more freely and, on the other hand, it can increase the stability of the roof skin, since each individual part can be connected to a large number of other individual parts.

In bevorzugten Ausführungsformen sind die wärmeleitenden Hohlträger und das mindestens eine wärmeleitende Deckelement getrennt gefertigt.In preferred embodiments, the thermally conductive hollow beams and the at least one thermally conductive cover element are manufactured separately.

Die Verbindung zwischen den wärmeleitenden Hohlträgern und dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement kann über Befestigungselemente erfolgen, bspw. Schrauben, Nieten etc., oder kann über formschlüssigen oder kraftschlüssigen Eingriff, wie über Falzungen erfolgen. Bevorzugt ist das mindestens eine wärmeleitende Deckelement lösbar an den wärmeleitenden Hohlträgern befestigt, um eine Wartung der Dachhaut und den Austausch einzelner Elemente zu vereinfachen. Der Fachmann erkennt dabei, dass die Befestigung des mindestens einen wärmeleitenden Deckelements an den wärmeleitenden Hohlträgern grundsätzlich vor oder nach der Befestigung der Unterkonstruktion an der tragenden Dachkonstruktion erfolgen kann, d.h. es können auch vormontierte Kombinationen aus wärmeleitende Deckelementen und wärmeleitenden Hohlträgern gemeinsam montiert werden, um die Dachdeckung zu standardisieren oder schneller durchführen zu können.The connection between the thermally conductive hollow beams and the at least one thermally conductive cover element can be made using fastening elements, for example screws, rivets, etc., or can be made using positive or non-positive engagement, such as folds. The at least one thermally conductive cover element is preferably detachably attached to the thermally conductive hollow beams in order to simplify maintenance of the roof skin and the replacement of individual elements. The person skilled in the art recognizes that the attachment of the at least one heat-conducting cover element to the heat-conducting hollow beams can in principle take place before or after the attachment of the substructure to the supporting roof structure, i.e. pre-assembled combinations of heat-conducting cover elements and heat-conducting hollow beams can also be mounted together in order to Dachde to standardize or to be able to carry out faster.

In bevorzugten Ausführungsformen ist oder bildet das mindestens eine wärmeleitende Deckelement ein Blechdach, insbesondere ein Blechdach aus Aluminium, Edelstahl, Kupfer, verzinktes Stahlblech oder Titanzink.In preferred embodiments, the at least one heat-conducting cover element is or forms a sheet metal roof, in particular a sheet metal roof made of aluminum, stainless steel, copper, galvanized sheet steel or titanium zinc.

Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Blechscharen über Falzungen miteinander verbunden werden, um eine wärmeleitende Dachdeckung für die Montage der Photovoltaikmodule zu bilden.For example, a plurality of sheet metal panels can be connected to one another via folds in order to form a thermally conductive roof covering for the installation of the photovoltaic modules.

Das mindestens eine wärmeleitende Deckelement kann vorstehende Abschnitte, wie Trapezabschnitte oder Falzungen umfassen, und die Photovoltaikmodule können zwischen den vorstehenden Abschnitten montiert werden. Beispielsweise können vormontierte Photovoltaikmodule auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement auflaminiert sein und gemeinsam mit dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement auf den wärmeleitenden Hohlträgern befestigt werden. Ferner können die Photovoltaikmodule auch nachträglich durch lösbare Verbindungen an dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement befestigt werden.The at least one thermally conductive cover element can comprise protruding sections, such as trapezoidal sections or folds, and the photovoltaic modules can be mounted between the protruding sections. For example, preassembled photovoltaic modules can be laminated onto the at least one heat-conducting cover element and attached to the heat-conducting hollow beams together with the at least one heat-conducting cover element. Furthermore, the photovoltaic modules can also be subsequently attached to the at least one heat-conducting cover element by detachable connections.

Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Dachaufbau zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung. Der Dachaufbau umfasst eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger die äußerste Dachlattung des Dachaufbaus bilden. Die Kanäle verlaufen entlang der Längsrichtung der Hohlträger, und die wärmeleitenden Hohlträger umfassen Fluidanschlüsse, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitender Hohlträger abzuleiten. Der Dachaufbau umfasst ferner mindestens ein wärmeleitendes Deckelement, welches an der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger befestigt ist und mit der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger thermisch gekoppelt ist, sodass eine thermisch mit den Kanälen gekoppelte Dachdeckung zur Montage von Photovoltaikmodulen gebildet wird.According to a second aspect, the invention relates to a roof structure for combined electricity and heat generation. The roof structure comprises a plurality of heat-conducting hollow beams arranged in parallel with integrated channels for a liquid heat transfer medium, the plurality of heat-conducting hollow beams arranged in parallel forming the outermost battens of the roof structure. The channels run along the longitudinal direction of the hollow beams, and the hollow thermally conductive beams include fluid connections for introducing the heat transfer medium at a first end of the hollow thermally conductive beams and draining it off at a second opposite end of the hollow thermally conductive beams. The roof assembly further includes at least one thermally conductive cover member attached to the plurality of thermally conductive hollow beams and thermally coupled to the plurality of thermally conductive hollow beams to form a roof covering thermally coupled to the channels for mounting photovoltaic modules.

Der Fachmann erkennt in diesem Zusammenhang, dass die thermische Leitfähigkeit und die thermische Kopplung der wärmeleitenden Hohlträger und des mindestens einen wärmeleitenden Deckelements derart gestaltet sein sollte, dass die Photovoltaikmodule in wirtschaftlich sinnvoller Weise über die Kanäle gekühlt werden können, bspw. mit einem Kühlmittel mit einer Temperatur von ca. 10°C, und/oder dass Wärme, welche über das Photovoltaikmodul oder direkt durch die Sonneneinstrahlung die Dachdeckung erwärmt in wirtschaftlich sinnvoller Weise abgeleitet werden kann, um diese für Verbraucher in dem Gebäude bereitzustellen. Beispielsweise wird in Ausführungsformen durch die thermische Kopplung ein Wärmedurchgangskoeffizient vom 10W/(m2K) oder mehr, vorzugsweise 40 W/(m2K) oder mehr, in Bezug auf die auf der Dachdeckung montierten Photovoltaikmodule erzielt. Vorzugsweise stellen die wärmeleitenden Hohlträger im Wesentlichen ebene Befestigungsflächen bereit und das mindestens eine wärmeleitende Deckelement wird auf den ebenen Befestigungsflächen über eine Mehrzahl von Befestigungselementen in physischem Kontakt mit den wärmeleitenden Hohlträgern gehalten.In this context, the person skilled in the art recognizes that the thermal conductivity and the thermal coupling of the thermally conductive hollow beams and the at least one thermally conductive cover element should be designed in such a way that the photovoltaic modules can be cooled via the channels in an economically sensible manner, e.g. with a coolant with a Temperature of about 10 ° C, and / or that heat, which heats up the roof covering via the photovoltaic module or directly by the sun's rays can be derived in an economically sensible manner to make it available to consumers in the building. For example, in embodiments, a thermal transmittance of 10 W/(m 2 K) or more, preferably 40 W/(m 2 K) or more, is achieved with respect to the photovoltaic modules mounted on the roofing through the thermal coupling. Preferably, the thermally conductive hollow beams provide substantially planar mounting surfaces and the at least one thermally conductive cover member is retained on the planar mounting surfaces in physical contact with the thermally conductive hollow beams via a plurality of fasteners.

In bevorzugten Ausführungsformen sind die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger metallische Hohlträger, insbesondere Hohlträger aus Aluminium und vorzugsweise Strangpressprofile aus Aluminium.In preferred embodiments, the majority of heat-conducting hollow beams are metallic hollow beams, in particular hollow beams made of aluminum and preferably extruded profiles made of aluminum.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das mindestens eine wärmeleitende Deckelement ein metallisches Blechelement.In preferred embodiments, the at least one heat-conducting cover element comprises a metal sheet metal element.

In bevorzugten Ausführungsformen überlagert das mindestens eine wärmeleitende Deckelement mehrere der wärmeleitenden Hohlträger.In preferred embodiments, the at least one thermally conductive cover element overlies a plurality of the thermally conductive hollow beams.

In bevorzugten Ausführungsformen sind das mindestens eine wärmeleitende Deckelement und die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger getrennt gefertigt.In preferred embodiments, the at least one thermally conductive cover element and the plurality of thermally conductive hollow beams are manufactured separately.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Dachlattung eine untere Lattenkonstruktion mit einer Mehrzahl paralleler unterer Dachlatten und die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger auf den unteren Dachlatten befestigt sind, wobei die wärmeleitenden Hohlträger senkrecht zu den unteren Dachlatten verlaufen.In preferred embodiments, the batten comprises a bottom batten structure having a plurality of parallel bottom battens and the plurality of heat conductive hollow beams mounted on the bottom battens, the heat conductive hollow beams being perpendicular to the bottom battens.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Dachaufbau Teil eines Schrägdaches, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger senkrecht oder parallel zur Firstlinie verlaufen.In preferred embodiments, the roof structure is part of a pitched roof and the heat-conducting hollow beams are perpendicular or parallel to the ridge line.

In bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger im Wesentlichen durchgehend über eine Dachfläche und verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen durchgehend vom First bis zur Traufe der Dachkonstruktion.In preferred embodiments, the plurality of parallel heat-conducting hollow beams run essentially continuously over a roof surface and preferably run essentially continuously from the ridge to the eaves of the roof structure.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die Dachlattung an einer Sparrenlage befestigt.In preferred embodiments, the battens are attached to a rafter deck.

Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Gebäudeintegriertes PVT-System zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung umfassend den Dachaufbau gemäß dem zweiten Aspekt und eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen, welche auf dem Dachaufbau befestigt oder befestigbar sind, sodass die Mehrzahl von Photovoltaikmodulen durch den Durchfluss des Wärmeträgermediums kühlbar sind.According to a third aspect, the invention relates to a building-integrated PVT system for the combined generation of electricity and heat, comprising the roof structure according to the second aspect and a plurality of photovoltaic modules which are or can be fastened to the roof structure, so that the plurality of photovoltaic modules can be cooled by the flow of the heat transfer medium.

In bevorzugten Ausführungsformen sind die Photovoltaikmodule auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement auflaminiert.In preferred embodiments, the photovoltaic modules are laminated onto the at least one heat-conducting cover element.

In einigen Ausführungsformen sind die Photovoltaikmodule auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement lösbar mittels Befestigungselementen montiert.In some embodiments, the photovoltaic modules are detachably mounted on the at least one heat-conducting cover element by means of fastening elements.

Eine lösbare Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckelement und den Photovoltaikmodulen kann es erlauben, die Photovoltaikmodule leichter auszutauschen, bspw. bei deutlichen technologischen Fortschritten oder Beschädigung einzelner Photovoltaikmodule. Beispielsweise kann das mindestens eine wärmeleitende Deckelement Bohrungen in einem regelmäßigen Muster umfassen, um Photovoltaikmodule über Befestigungsmittel an dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement zu befestigen.A detachable connection between the at least one cover element and the photovoltaic modules can allow the photovoltaic modules to be replaced more easily, for example in the event of significant technological advances or damage to individual photovoltaic modules. For example, the at least one thermally conductive cover element can comprise bores in a regular pattern in order to attach photovoltaic modules to the at least one thermally conductive cover element via fastening means.

Gemäß einem vierten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Wandaufbau zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung in einer Gebäudewand. Der Wandaufbau umfasst eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger eine äußere Lattung des Wandaufbaus bilden. Die Kanäle verlaufen entlang der Längsrichtung der Hohlträger, und die wärmeleitenden Hohlträger umfassen Fluidanschlüsse, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitender Hohlträger abzuleiten. Der Wandaufbau umfasst ferner mindestens ein wärmeleitendes Deckelement, welches an der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger befestigt ist und mit der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger thermisch gekoppelt ist, sodass eine thermisch mit den Kanälen gekoppelte Fassadenbekleidung zur Montage von Photovoltaikmodulen gebildet wird.According to a fourth aspect, the invention relates to a wall structure for the combined generation of electricity and heat in a building wall. The wall structure comprises a plurality of parallel, heat-conducting hollow beams with integrated channels for a liquid heat transfer medium, the plurality of parallel, heat-conducting hollow beams forming an outer batten of the wall structure. The channels run along the longitudinal direction of the hollow beams, and the hollow thermally conductive beams include fluid connections for introducing the heat transfer medium at a first end of the hollow thermally conductive beams and draining it off at a second opposite end of the hollow thermally conductive beams. The wall structure also includes at least one thermally conductive cover element, which is attached to the plurality of thermally conductive hollow beams and is thermally coupled to the plurality of thermally conductive hollow beams, so that a facade cladding thermally coupled to the channels is formed for mounting photovoltaic modules.

Der Wandaufbau kann es, analog zu dem zuvor beschriebenen Dachaufbau, erlauben, ein gebäudeintegriertes PVT-System zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung bereitzustellen, wobei die kühlende Verkleidung gleichermaßen modular gestaltet ist, um die Konstruktion und die Wartung zu vereinfachen. Der Wandaufbau kann eine beliebige Kombination der zuvor beschriebenen Elemente oder Konfigurationen des Dachaufbaus enthalten. Bevorzugt umfasst der Wandaufbau metallische Hohlträger als wärmeleitende Hohlträger und mindestens ein daran befestigtes, getrennt gefertigtes Metallblech als mindestens ein wärmeleitendes Deckelement.The wall construction, analogous to the roof construction previously described, may allow a building-integrated PVT system to be provided for combined power and heat generation, with the cooling cladding being likewise modular in design to simplify construction and maintenance. The wall structure may include any combination of the previously described elements or roof structure configurations. The wall structure preferably comprises metallic hollow beams as heat-conducting hollow beams and at least one separately manufactured metal sheet attached thereto as at least one heat-conducting cover element.

Die aus dem mindestens einen Deckelement und der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger gebildete Außenschale kann ein tragendes Element einer Gebäudewand sein, sie kann jedoch gleichermaßen nur eine im Wesentlichen selbsttragende Wandschale bilden, welche über dem Tragwerk des Gebäudes befestigt werden kann und welche statisch nicht belastet sein kann. Vorzugsweise ist die Außenschale Teil einer mehrschaligen Gebäudewand, und kann eine vorgehängte hinterlüftete Fassade oder eine Vorhangfassade bilden. Die wärmeleitenden Hohlträger können in diesem Zusammenhang einen Teil einer Unterkonstruktion des Wandaufbaus für die Befestigung der wärmeleitenden Fassadenbekleidung bilden.The outer shell formed from the at least one cover element and the plurality of heat-conducting hollow beams can be a load-bearing element of a building wall, but it can also just form a substantially self-supporting wall shell, which can be attached to the structure of the building and which cannot be statically loaded. The outer shell is preferably part of a multi-shell building wall and can form a curtain wall, rear-ventilated facade or a curtain wall. In this context, the thermally conductive hollow beams can form part of a substructure of the wall structure for the attachment of the thermally conductive facade cladding.

Die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger können auf Gebäudeankern einer tragenden Wandschale, wie dem Tragwerk des Gebäudes, angebracht werden und das wärmeleitende Deckelement kann auf den wärmeleitenden Hohlträgern befestigt werden, um die Gebäudewand abzuschließen. Die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger kann beispielsweise auf einer unteren Lattung oder Mauerankern über dem Tragwerk befestigt werden. Somit kann eine leichte und kompakte Konstruktion erzielt werden.The plurality of parallel thermally conductive hollow beams may be mounted on building anchors of a structural wall shell, such as the building framework, and the thermally conductive cover member may be secured onto the thermally conductive hollow beams to complete the building wall. The plurality of heat-conducting hollow beams arranged in parallel can be fastened, for example, to lower battens or wall anchors above the structure. Thus, a lightweight and compact construction can be achieved.

Vorzugsweise sind die wärmeleitenden Hohlträger im Wesentlichen durchgehende Träger, welche über die Fläche der Außenschale durchgehend verlaufen. Der Fachmann erkennt jedoch, dass sich die Außenschale nicht notwendigerweise über die gesamte Fläche der Gebäudewand erstrecken muss. Vielmehr kann die Außenschale eine mit Photovoltaikmodulen zu bedeckende aktive Kühlfläche der Außenwand bilden, wobei beispielsweise ein unterer Abschnitt der Wand, wie ein unteres Stockwerk, oder Wandabschnitte/Öffnungen für Fenster ausgenommen sein können oder abweichend ausgebildet sein können. Die wärmeleitenden Hohlträger können vertikal oder horizontal entlang der Gebäudeaußenwand verlaufen. Entsprechend können die Fluidanschlüsse im Bereich der Kanten der aktiven Kühlfläche, wie im Bereich des Dachs oder der Gebäudekanten, mit einem Fluidkreislauf verbunden werden, um eine Wartung zu vereinfachen.Preferably, the thermally conductive hollow beams are essentially continuous beams that run continuously across the surface of the outer shell. However, those skilled in the art recognize that the outer shell does not necessarily have to extend over the entire surface of the building wall. Rather, the outer shell can form an active cooling surface of the outer wall to be covered with photovoltaic modules, wherein, for example, a lower section of the wall, such as a lower floor, or wall sections/openings for windows can be omitted or designed differently. The thermally conductive hollow beams can run vertically or horizontally along the outer wall of the building. Correspondingly, the fluid connections in the area of the edges of the active cooling surface, such as in the area of the roof or the edges of the building, can be connected to a fluid circuit in order to simplify maintenance.

Die Außenschale kann zur Aufstockung einer bestehenden Gebäudewand verwendet werden oder kann in den Konstruktionsprozess eines Wandaufbaus eingebunden werden. Zwischen den wärmeleitenden Hohlträgern und dem Tragwerk des Gebäudes können Isolations- und/oder Abdichtungsschichten angeordnet werden, um einen Wärmetransfer oder Feuchtigkeitstransfer von der Außenwand in das Gebäudeinnere zu verhindern. Freiräume zwischen den parallel angeordneten wärmeleitenden Hohlträgern können zur Hinterlüftung der Fassadenbekleidung geeignet sein und genutzt werden. Das mindestens eine wärmeleitende Deckelement kann die Außenwand als Fassadenbekleidung über der Mehrzahl von metallischen Hohlträgern abschließen und eine konstruktive Abdichtung der Außenwand gegenüber Wind und Regen erlauben. Somit kann ein kompakter Wandaufbau mit einer wärmeleitenden Außenschale erhalten werden, welcher es erlaubt, Wärme von an der Gebäudeaußenwand befestigten Photovoltaikmodulen abzuleiten.The outer shell can be used to add a storey to an existing building wall or can be integrated into the construction process of a wall construction. Between the thermally conductive hollow beams and the structure of the building Insulation and/or sealing layers can be arranged to prevent heat transfer or moisture transfer from the outer wall to the interior of the building. Free spaces between the heat-conducting hollow beams arranged in parallel can be suitable and used for rear ventilation of the facade cladding. The at least one thermally conductive cover element can close off the outer wall as facade cladding over the plurality of metallic hollow beams and allow the outer wall to be structurally sealed against wind and rain. A compact wall structure with a heat-conducting outer shell can thus be obtained, which allows heat to be dissipated from photovoltaic modules fastened to the outer wall of the building.

Gemäß einem fünften Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein gebäudeintegriertes PVT-System zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung umfassend den Wandaufbau gemäß dem vierten Aspekt und ferner eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen, welche auf dem Wandaufbau befestigt oder befestigbar sind, sodass die Mehrzahl von Photovoltaikmodulen durch den Durchfluss des Wärmeträgermediums kühlbar sind.According to a fifth aspect, the invention relates to a building-integrated PVT system for combined power and heat generation comprising the wall structure according to the fourth aspect and also a plurality of photovoltaic modules, which are attached or attachable to the wall structure, so that the plurality of photovoltaic modules through the Flow of the heat transfer medium can be cooled.

Das gebäudeintegrierte PVT-System bzw. der Wandaufbau können bereitgestellt werden, indem ausgehend von einer Konstruktion einer tragenden Wandschale mit Gebäudeankern, wie einer unteren Lattung, die wärmeleitender Hohlträger parallel zueinander an den Gebäudeankern befestigt werden. An den wärmeleitenden Hohlträgern kann das mindestens eine wärmeleitende Deckelement, wie Metallbleche mit vormontierten Photovoltaikmodulen, befestigt werden. Vor oder nach der Befestigung des mindestens einen wärmeleitenden Deckelements können die Fluidanschlüsse der Metallträger mit einem Wärmeträgerkreislauf verbunden werden. Schließlich können, soweit diese nicht bereits vormontiert waren, Photovoltaikmodule auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement befestigt werden und mit einem gebäudeinternen Stromkreislauf verbunden werden.The building-integrated PVT system or the wall construction can be provided by, starting from a construction of a supporting wall shell with building anchors, such as lower battens, the thermally conductive hollow beams are fastened parallel to one another on the building anchors. The at least one heat-conducting cover element, such as sheet metal with pre-assembled photovoltaic modules, can be fastened to the heat-conducting hollow beams. Before or after the attachment of the at least one heat-conducting cover element, the fluid connections of the metal carrier can be connected to a heat carrier circuit. Finally, if they were not already pre-assembled, photovoltaic modules can be attached to the at least one heat-conducting cover element and connected to a building-internal circuit.

Gemäß einem sechsten Aspekt bezieht sich die Erfindung entsprechend auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines Wandaufbaus zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung. Das Verfahren umfasst das Befestigen einer Unterkonstruktion auf einer tragenden Wandkonstruktion, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst und wobei die wärmeleitenden Hohlträger die äußerste Lattung der Unterkonstruktion bilden. Die wärmeleitenden Hohlträger umfassen Fluidanschlüsse, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger abzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner das Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Deckelements auf der Unterkonstruktion, um eine Fassadenbekleidung zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger thermisch mit den Kanälen gekoppelt ist, und das Anbringen von Photovoltaikmodulen auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement.According to a sixth aspect, the invention accordingly relates to a method for providing a wall structure for combined power and heat generation. The method comprises attaching a substructure to a supporting wall structure, the substructure comprising a plurality of parallel heat-conducting hollow beams with integrated channels for a liquid heat transfer medium, and the heat-conducting hollow beams forming the outermost battens of the substructure. The thermally conductive hollow beams comprise fluid connections in order to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams and to discharge it at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams. The method further includes attaching at least one thermally conductive deck member to the substructure to form a cladding that is thermally coupled to the channels via the thermally conductive hollow beams and mounting photovoltaic modules on the at least one thermally conductive deck member.

Die vorstehende Beschreibung zeigt verschiedene Aspekte der Erfindung, welche die Integration einer kombinierten Photovoltaik- und Photothermieanlage in eine Gebäudehülle erlauben. Bei bestehenden Dach- oder Wandaufbauten kann die Erfindung jedoch auch dadurch implementiert werden, dass die wärmeleitenden Hohlträger über Stützelemente, wie Dach- oder Wandhaken, außerhalb der Gebäudehülle angebracht werden.The above description shows various aspects of the invention, which allow the integration of a combined photovoltaic and photothermal system in a building shell. In the case of existing roof or wall structures, however, the invention can also be implemented by attaching the heat-conducting hollow beams to the outside of the building envelope using support elements such as roof or wall hooks.

Gemäß einem siebten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer Solaranlage an einem Gebäudedach oder an einer Gebäudewand zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung. Das Verfahren umfasst das Befestigen einer Unterkonstruktion an einer tragenden Dach- oder Wandkonstruktion über Stützelemente, welche zur Befestigung der Unterkonstruktion über eine Dacheindeckung oder Fassadenbekleidung hinausragen. Die Unterkonstruktion umfasst eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium, und die wärmeleitenden Hohlträger umfassen Fluidanschlüsse, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger abzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner das Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Halteelements auf der Unterkonstruktion, um eine wärmeleitende Stützfläche zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger thermisch mit den Kanälen gekoppelt ist, und das Anbringen von Photovoltaikmodulen auf dem mindestens einen wärmeleitenden Halteelement.According to a seventh aspect, the invention relates to a method for providing a solar system on a building roof or on a building wall for combined electricity and heat generation. The method includes attaching a substructure to a load-bearing roof or wall structure using support elements which protrude beyond a roof covering or facade cladding to attach the substructure. The substructure comprises a plurality of thermally conductive hollow beams arranged in parallel with integrated channels for a liquid heat transfer medium, and the thermally conductive hollow beams include fluid connections in order to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams and to discharge it at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams. The method further includes attaching at least one thermally conductive support member to the substructure to form a thermally conductive support surface that is thermally coupled to the channels via the thermally conductive hollow beams and mounting photovoltaic modules on the at least one thermally conductive support member.

Das Verfahren erlaubt es, eine bestehende Gebäudehülle auf einfache Weise mit einer kombinierten Solaranlage nachzurüsten. Das Verfahren hat den Vorteil, dass mit dem Befestigen der wärmeleitenden Hohlträger über der Dacheindeckung oder Fassadenbekleidung eine strukturelle Stütze angebracht wird, welche vor der Montage der Photovoltaikmodule montiert werden kann. Dies kann es auch erlauben, die integrierten Kanäle unabhängig von den montierten Photovoltaikmodulen, bspw. bereits vor deren Montage, mit einem Kühl-/Heizungskreislauf zu verbinden. An den wärmeleitenden Hohlträgern können wärmeleitende Halteelemente mit oder ohne vormontierte Photovoltaikmodule lösbar befestigt werden. Schließlich können die Photovoltaikmodule montiert und/oder elektrisch an einen Stromkreislauf angeschlossen werden.The process allows an existing building shell to be easily retrofitted with a combined solar system. The method has the advantage that when the heat-conducting hollow beams are fastened over the roof covering or facade cladding, a structural support is attached, which can be installed before the photovoltaic modules are installed. This can also allow the integrated channels to be connected to a cooling/heating circuit independently of the installed photovoltaic modules, for example before they are installed. Heat-conducting holding elements with or without pre-assembled photovoltaic modules can be detached from the heat-conducting hollow beams be fastened bar. Finally, the photovoltaic modules can be mounted and/or electrically connected to a power circuit.

Die Konstruktion und das Verfahren erlauben es dabei, dass beteiligte Gewerke, wie Heizungsbauer, Dachdecker und Elektriker sowohl bei der Montage als auch bei möglichen Reparaturen im Wesentlichen unabhängig voneinander arbeiten können. Insbesondere können durch die lösbare Verbindung der wärmeleitenden Halteelemente und den wärmeleitenden Hohlträgern einzelne Photovoltaikmodule leicht ausgetauscht werden, ohne dass die Expertise von Heizungsbauern notwendig wäre. In anderen Worten wird die Kühlung in das Montagesystem integriert, sodass die Photovoltaikmodule getrennt von der Kühlung installiert und gewartet werden können.The design and the process allow the trades involved, such as heating engineers, roofers and electricians, to work essentially independently of one another both during assembly and during possible repairs. In particular, due to the detachable connection of the heat-conducting holding elements and the heat-conducting hollow beams, individual photovoltaic modules can be easily replaced without requiring the expertise of heating engineers. In other words, the cooling is integrated into the mounting system so that the photovoltaic modules can be installed and serviced separately from the cooling.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Anschließen eines Fluidkreislaufs an die Fluidanschlüsse der wärmeleitenden Hohlträger zur Kühlung des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements.In some embodiments, the method includes connecting a fluid circuit to the fluid connections of the thermally conductive hollow beams for cooling the at least one thermally conductive holding element.

Die wärmeleitenden Hohlträger erstrecken sich dabei vorzugsweise über eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen, sodass weniger Fluidanschlüsse notwendig sind, und vorzugsweise nur in Randbereichen der Solaranlage vorhanden sind. Insbesondere kann im Gegensatz zu herkömmlichen kombinierten PVT-Systemen auf die Verbindung der Fluidkreisläufe von Untermodulen der Solaranlage weitgehend verzichtet werden, da die wärmleitenden Hohlträger eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen überspannen und kühlen können. Dadurch wird erreicht, dass sämtliche hydraulischen Anschlüsse jeweils nur am Rand des Daches oder der Wand, oder bei längeren Dächern/Wänden, in gezielten Regionen vorgesehen bleiben können, und damit einer Reparatur zugänglich sind. Insbesondere kann die Anzahl der Flüssigkeitsanschlüsse kleiner als die Anzahl der Photovoltaikmodule sein. Entsprechend kann ein Risiko von Leckagen des Kühlkreislaufs verringert werden und Wartungsarbeiten können vereinfacht werden.The heat-conducting hollow beams preferably extend over a plurality of photovoltaic modules, so that fewer fluid connections are necessary and are preferably only present in the edge areas of the solar system. In particular, in contrast to conventional combined PVT systems, the connection of the fluid circuits of sub-modules of the solar system can largely be dispensed with, since the heat-conducting hollow beams can span and cool a number of photovoltaic modules. As a result, all hydraulic connections can only remain provided at the edge of the roof or the wall, or in the case of longer roofs/walls, in specific regions, and are therefore accessible for repairs. In particular, the number of liquid connections can be smaller than the number of photovoltaic modules. Accordingly, a risk of leakage of the refrigeration cycle can be reduced, and maintenance work can be simplified.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Unterkonstruktion Querträger, welche insbesondere zwischen den Stützelementen und den wärmeleitenden Hohlträgern angeordnet sind, welche sich in einem von Null verschiedenen Winkel, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den wärmeleitenden Hohlträgern erstrecken, und welche mit mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger verbunden sind.In preferred embodiments, the substructure comprises crossbeams, which are arranged in particular between the support elements and the thermally conductive hollow beams, which extend at a non-zero angle, in particular essentially perpendicularly, to the thermally conductive hollow beams, and which are connected to at least two of the thermally conductive hollow beams .

Die Querträger können bei ausgedehnten wärmeleitenden Hohlträgern begünstigen, dass die wärmeleitenden Hohlträger auch lokal im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sodass ein optimaler Wärmetransfer zwischen den wärmeleitenden Halteelementen und den wärmeleitenden Hohlträgern und/oder verringerte mechanische Spannungen auf die Photovoltaikmodule erreicht werden können.In the case of extended thermally conductive hollow beams, the transverse beams can promote the fact that the thermally conductive hollow beams also run essentially parallel to one another locally, so that an optimal heat transfer between the thermally conductive holding elements and the thermally conductive hollow beams and/or reduced mechanical stresses on the photovoltaic modules can be achieved.

In bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich die Querträger im Wesentlichen über eine Breite eines wärmeleitenden Halteelements oder ein Vielfaches der Breite der wärmeleitenden Halteelemente, sodass die wärmeleitenden Halteelemente eine im Wesentlichen ebene Stützfläche für die Photovoltaikmodule bilden.In preferred embodiments, the crossbeams extend essentially over a width of a thermally conductive holding element or a multiple of the width of the thermally conductive holding elements, so that the thermally conductive holding elements form an essentially planar supporting surface for the photovoltaic modules.

Beispielsweise kann auf jedem der wärmeleitenden Halteelemente ein Photovoltaikmodul angebracht sein, und jeweils zwei der Querträger und zwei der wärmeleitenden Hohlträger können eine im Wesentlichen ebene, insbesondere rechteckige, Unterkonstruktion zur Stütze der Halteelemente bilden, sodass das Photovoltaikmodul im Wesentlichen flach auf dem Halteelement aufliegen kann.For example, a photovoltaic module can be attached to each of the heat-conducting holding elements, and two of the crossbeams and two of the heat-conducting hollow supports can form an essentially flat, in particular rectangular, substructure for supporting the holding elements, so that the photovoltaic module can lie essentially flat on the holding element.

Mit einer im Wesentlichen ebenen Stützfläche können die Photovoltaikmodule auch durch Kraft- und/oder Formschluss an den Halteelementen befestigt werden, während gleichzeitig ein vergleichsweise hoher Wärmetransfer möglich bleibt. Eine solche Befestigung kann die Befestigung und/oder den Austausch von Photovoltaikelementen vereinfachen, zumindest im Vergleich zu einer stoffschlüssigen Verbindung, wie einem Auflaminieren der Photovoltaikelemente.With an essentially planar support surface, the photovoltaic modules can also be fastened to the holding elements by means of a force fit and/or form fit, while at the same time a comparatively high heat transfer remains possible. Such a fastening can simplify the fastening and/or the exchange of photovoltaic elements, at least in comparison to a material connection, such as laminating the photovoltaic elements.

Beispielsweise können die Halteelemente Klammerelemente und/oder Nuten zum Aufnehmen von Photovoltaikmodulen aufweisen, um die Photovoltaikmodule kraft- und/oder formschlüssig an den Halteelementen zu befestigen.For example, the holding elements can have clamp elements and/or grooves for accommodating photovoltaic modules in order to fasten the photovoltaic modules to the holding elements in a non-positive and/or positive manner.

Eine Befestigung der Halteelemente auf einer im Wesentlichen ebenen Stützfläche kann jedoch auch bei auflaminierten Photovoltaikelementen Vorteile haben, da mechanische Spannungen verringert werden können.Fastening the holding elements on a substantially planar support surface can, however, also have advantages in the case of laminated photovoltaic elements, since mechanical stresses can be reduced.

Das mindestens eine wärmeleitende Halteelement ist vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig und kann ein im Wesentlichen flächiges Element bilden, welches mindestens 40%, insbesondere mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 80%, der Rückseite des Photovoltaikmoduls überlappt. Entsprechend kann Wärme des Photovoltaikmoduls effektiv über die von dem mindestens einen wärmeleitenden Haltelement gebildeten Stützfläche zu den integrierten Kanälen der wärmeleitenden Hohlträger abgeführt werden.The at least one heat-conducting holding element is preferably essentially plate-shaped and can form an essentially flat element which overlaps at least 40%, in particular at least 60%, preferably at least 80%, of the rear side of the photovoltaic module. Correspondingly, heat from the photovoltaic module can be effectively dissipated via the support surface formed by the at least one heat-conducting holding element to the integrated channels of the heat-conducting hollow beam.

Die thermische Kopplung zum wärmeabführenden System kann mechanisch durch das Aufpressen der plattenförmigen Halteelemente auf das Trägersystem erfolgen. Entsprechend kann ein Wärmeabtransfer der Solaranlage in ein Montagesystem für die Befestigung der Photovoltaikmodule an einer Gebäudehülle integriert werden.The thermal coupling to the heat-dissipating system can be done mechanically by means of the Aufpres sen the plate-shaped holding elements take place on the carrier system. Correspondingly, a heat transfer from the solar system can be integrated into a mounting system for fastening the photovoltaic modules to a building shell.

Gemäß einem achten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Solaranlage für ein Gebäudedach oder eine Gebäudewand zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung. Die Solaranlage umfasst eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger mit integrierten Kanälen für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die wärmeleitenden Hohlträger Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger abzuleiten. Die Solaranlage umfasst ferner mindestens ein wärmeleitendes Halteelement, welches lösbar an mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger befestigt ist, um eine wärmeleitende Stützfläche zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger thermisch mit den Kanälen gekoppelt ist. Die Solaranlage umfasst ferner mindestens ein Photovoltaikmodul auf dem mindestens einen wärmeleitenden Halteelement.According to an eighth aspect, the invention relates to a solar system for a building roof or a building wall for the combined generation of electricity and heat. The solar system comprises a plurality of parallel heat-conducting hollow carriers with integrated channels for a liquid heat transfer medium, the heat-conducting hollow carriers comprising fluid connections in order to introduce the heat-transfer medium at a first end of the heat-conducting hollow carrier and to discharge it at a second, opposite end of the heat-conducting hollow carrier. The solar system further includes at least one thermally conductive support member releasably attached to at least two of the thermally conductive hollow beams to form a thermally conductive support surface that is thermally coupled to the channels via the thermally conductive hollow beams. The solar system also includes at least one photovoltaic module on the at least one heat-conducting holding element.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Solaranlage ferner Querträger, welche sich in einem von Null verschiedenen Winkel, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den wärmeleitenden Hohlträgern erstrecken, und welche auf einer der Stützfläche gegenüberliegenden Seite mit mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger verbunden sind.In preferred embodiments, the solar system also comprises crossbeams which extend at a non-zero angle, in particular essentially perpendicularly, to the heat-conducting hollow beams and which are connected to at least two of the heat-conducting hollow beams on a side opposite the support surface.

In bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich die Querträger im Wesentlichen über eine Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements oder ein Vielfaches der Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements, sodass das mindestens eine wärmeleitende Halteelement eine im Wesentlichen ebene Stützfläche für die Photovoltaikmodule bildet.In preferred embodiments, the crossbeams extend essentially over a width of the at least one heat-conducting holding element or a multiple of the width of the at least one heat-conducting holding element, so that the at least one heat-conducting holding element forms an essentially planar support surface for the photovoltaic modules.

Der Fachmann erkennt, dass das Verfahren und die Solaranlage gemäß dem siebten und dem achten Aspekt grundsätzlich ähnlich wie die vorhergehenden Aspekte aufgebaut sein können und dass daher die in diesem Zusammenhang beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auch auf den siebten und achten Aspekt anwendbar sein können. Die Halteelemente können dabei ähnlich den Deckelementen ausgeführt werden.The person skilled in the art recognizes that the method and the solar system according to the seventh and the eighth aspect can basically be constructed similarly to the previous aspects and that the preferred embodiments described in this context can therefore also be applicable to the seventh and eighth aspect. The holding elements can be designed similarly to the cover elements.

Figurenlistecharacter list

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich am besten aus den nachfolgend beschriebenen und anhand der Zeichnungen veranschaulichten bevorzugten Ausführungsformen, wobei:

  • 1A eine Draufsicht eines beispielhaften Dachaufbaus zeigt;
  • 1B eine Seitenansicht des beispielhaften Dachaufbaus aus 1A zeigt;
  • 1C einen Querschnitt durch einen beispielhaften wärmeleitenden Hohlträger zeigt;
  • 2 ein Verfahren zum Herstellen eines Dachaufbaus anhand eines beispielhaften Flussdiagrams veranschaulicht;
  • 3A, 3B ein Beispiel einer Aufdachkonstruktion für eine Solaranlage zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung zeigen;
  • 4A-4E einen Abschnitt einer beispielhaften Solaranlage für eine Aufdachanlage veranschaulichen; und
  • 5A, 5B einen Abschnitt einer weiteren beispielhaften Solaranlage für eine Aufdachanlage veranschaulichen.
The features and advantages of the invention are best understood from the preferred embodiments described below and illustrated with reference to the drawings, wherein:
  • 1A Figure 12 shows a plan view of an exemplary roof assembly;
  • 1B a side view of the exemplary roof structure 1A shows;
  • 1C shows a cross-section through an exemplary thermally conductive hollow beam;
  • 2 FIG. 12 illustrates a method for manufacturing a roof assembly using an exemplary flow chart;
  • 3A , 3B show an example of a rooftop construction for a solar system for combined power and heat generation;
  • 4A-4E illustrate a portion of an example solar array for a rooftop array; and
  • 5A , 5B illustrate a portion of another example solar array for a rooftop array.

1A zeigt eine Draufsicht auf einen beispielhaften Dachaufbau 10 für ein Schrägdach eines Gebäudes. Der Dachaufbau 10 umfasst eine Mehrzahl von metallischen Hohlträgern 12, welche sich parallel zueinander erstrecken und die äußerste Dachlattung des Dachaufbaus 10 bilden. Über den metallischen Hohlträgern 12 ist eine metallische Dachdeckung 14 angeordnet, welche die Mehrzahl von metallischen Hohlträgern 12 überlagert und ein konstruktive Ableitung von Regen entlang einer vertikalen Richtung erlaubt. Auf der metallischen Dachdeckung 14 sind Photovoltaikmodule 16 befestigt, welche thermisch mit der metallischen Dachdeckung 14 gekoppelt sind. 1A FIG. 12 shows a plan view of an exemplary roof structure 10 for a pitched roof of a building. The roof structure 10 comprises a plurality of metallic hollow beams 12 which extend parallel to one another and form the outermost battens of the roof structure 10 . A metal roofing 14 is disposed over the metal box slabs 12 overlying the plurality of metal box slabs 12 and allowing structural drainage of rain along a vertical direction. Photovoltaic modules 16 , which are thermally coupled to the metal roofing 14 , are fastened to the metal roofing 14 .

Die metallischen Hohlträger 12 können jeweils integrierte Kanäle 26 umfassen (nicht gezeigt in 1A, aber gezeigt in 1B, 1C), welche sich entlang der (vertikalen) Längsrichtung der metallischen Hohlträger 12 erstrecken und ein Wärmeträgermedium führen können. Jeder der metallischen Hohlträgern 12 kann mit einer Einflussleitung 18 und einer Abflussleitung 20 gekoppelt sein, wobei schematische Pfeile eine Flussrichtung eines Wärmeträgermediums, wie Wasser, anzeigen. Die Einflussleitung 18 und die Abflussleitung 20 können sich senkrecht zu den metallischen Hohlträgern 12 erstrecken und können mit den metallischen Hohlträgern 12 an den jeweiligen gegenüberliegen longitudinalen Enden der metallischen Hohlträger 12 gekoppelt sein, sodass das Wärmeträgermedium von der Einflussleitung 18 durch die integrierten Kanäle 26 der metallischen Hohlträger 12 in die Abflussleitung 20 geführt werden kann.The metallic hollow beams 12 can each include integrated channels 26 (not shown in FIG 1A , but shown in 1B , 1C ), which extend along the (vertical) longitudinal direction of the metallic hollow beam 12 and can carry a heat transfer medium. Each of the metallic hollow beams 12 can be coupled to an inflow line 18 and an outflow line 20, wherein schematic arrows indicate a direction of flow of a heat transfer medium, such as water. The inflow line 18 and the outflow line 20 may extend perpendicularly to the hollow metal slabs 12 and may be coupled to the hollow metal slabs 12 at the respective opposite longitudinal ends of the hollow metal slabs 12 such that the heat transfer medium from the inflow line 18 through the integrated channels 26 of the hollow metal slabs Hollow beam 12 can be guided into the drain line 20.

Ein Wärmeträgerfluss über die Einflussleitung 18 durch die metallischen Hohlträger 12 und in die Abflussleitung 20 kann Wärme der metallischen Hohlträgern 12 abführen, um die damit verbundene metallische Dachdeckung 14 und die darauf befestigten Photovoltaikmodule 16 zu kühlen und um ein erwärmtes Wärmeträgermedium für eine Verwendung in dem Gebäude bereitstellen.A flow of heat carrier via the inflow line 18 through the metallic hollow beams 12 and into the outflow line 20 can dissipate heat from the metallic hollow beams 12 in order to cool the associated metallic roof covering 14 and the photovoltaic modules 16 attached thereto and to provide a heated heat transfer medium for use in the building provide.

1B zeigt einen beispielhaften Querschnitt des Dachaufbaus 10 aus 1A senkrecht zu einer Längsrichtung der metallischen Hohlträger 12, während 1C einen Querschnitt durch einen beispielhaften metallischen Hohlträger 12 zeigt. 1B 12 shows an example cross section of the roof assembly 10. FIG 1A perpendicular to a longitudinal direction of the metallic hollow beam 12, while 1C shows a cross section through an exemplary metallic hollow beam 12 .

Gemäß der Darstellung in 1B sind die metallischen Hohlträger 12 auf einer unteren Dachlattung 22 befestigt, welche senkrecht zu der Längsrichtung der metallischen Hohlträger 12 verläuft. Die untere Dachlattung 22 kann aus Holz gefertigt sein und die metallischen Hohlträger 12 können über geeignete Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Nägel, auf diesen befestigt werden. Die untere Dachlattung 22 kann auf einer Sparrenlage des Gebäudes montiert sein und mit den metallischen Hohlträgern 12 eine Unterkonstruktion des Dachaufbaus 10mit senkrecht zueinander verlaufenden Latten bilden.According to the illustration in 1B the metallic hollow beams 12 are fastened to a lower batten 22 which runs perpendicular to the longitudinal direction of the metallic hollow beams 12 . The lower roof battens 22 can be made of wood and the metallic hollow beams 12 can be attached to them using suitable fastening means such as screws or nails. The lower roof battens 22 can be mounted on a rafter layer of the building and together with the metal hollow beams 12 can form a substructure of the roof structure 10 with battens running perpendicular to one another.

Auf den metallischen Hohlträgern 12 sind mehrere metallische Deckelemente 14a-c befestigt, wobei die metallischen Deckelemente 14a-c jeweils mehrere der metallischen Hohlträger 12 überlagern und mit diesen verbunden sind, um einen physischen und thermischen Kontakt zwischen den metallischen Deckelementen 14a-c und den jeweiligen metallischen Hohlträger 12 herzustellen.A plurality of metal deck members 14a-c are secured to the metal hollow beams 12, the metal deck members 14a-c respectively overlying and connecting a plurality of the metal hollow beams 12 to provide physical and thermal contact between the metal deck members 14a-c and the respective produce metallic hollow beam 12.

Benachbarte metallische Deckelementen 14a-c überlappen in einem Verbindungsabschnitt 24, um eine konstruktive Abdichtung gegenüber Regen bereitzustellen. In dem Verbindungsabschnitt 24 können die metallische Deckelementen 14a-c miteinander verbunden werden, bspw. über Falzungen, Löten oder lösbare Befestigungsmittel, um eine zusammenhängende metallische Dachdeckung 14 zu bilden.Adjacent metallic deck members 14a-c overlap at a joint portion 24 to provide a structural seal against rain. In the connection section 24, the metal decking elements 14a-c can be connected to one another, e.g.

Wie in 1B gezeigt, umfasst vorzugsweise jeder der metallischen Hohlträger 12 einen integrierten Kanal 26, welcher sich entlang der Längsrichtung des jeweiligen metallischen Hohlträgers 12 erstreckt, um das Wärmeträgermedium entlang der metallischen Hohlträger 12 zu führen. Zum Beispiel können die metallischen Hohlträger 12 stranggepresste Metallträger sein, welche interne durchgehende Hohlräume aufweisen, um Rohre für das Wärmeträgermedium zu bilden.As in 1B shown, each of the hollow metal carriers 12 preferably comprises an integrated channel 26 which extends along the longitudinal direction of the respective hollow metal carrier 12 in order to guide the heat transfer medium along the hollow metal carrier 12 . For example, the hollow metal supports 12 may be extruded metal supports that have internal voids therethrough to form tubes for the heat transfer medium.

Vorzugsweise weisen die metallischen Hohlträger 12 jeweils Befestigungsflächen 28 auf, welche im Wesentlichen eben sind, um eine flache Kontaktfläche für die metallische Deckelementen 14a-c bereitzustellen, über welche eine thermische Kopplung zwischen der Dachdeckung und den metallischen Hohlträgern 12 erfolgen kann. An den Befestigungsflächen 28 können Bohrungen vorgesehen sein, um die Deckelemente 14a-c mittels lösbarer Befestigungsmittel in Kontakt mit den metallischen Hohlträgern 12 zu halten.Preferably, the metallic hollow beams 12 each have attachment surfaces 28 which are essentially planar in order to provide a flat contact surface for the metallic cover elements 14a-c, via which a thermal coupling between the roofing and the metallic hollow beams 12 can take place. Holes can be provided on the fastening surfaces 28 in order to keep the cover elements 14a-c in contact with the metallic hollow beams 12 by means of detachable fastening means.

Entsprechend kann ein Dachaufbau 10 bereitgestellt werden, wobei die der Dachdeckung zugeneigte Lattung durch ein Metallprofil ersetzt wird, das eine im Vergleich zu den üblichen Holzlattungen gute Wärmeleitung hat und im Inneren ein Hohlprofil aufweist, das von dem Wärmeträgermedium zur Kühlung durchfloßen werden kann. Durch diese Konstruktion ist es möglich, ein komplettes Dach als Kühldach auszubauen und dabei nur mit einem herkömmlichen Blechdach zu belegen. Auf diesem Blechdach können Photovoltaikmodule 16 sowohl aufgeklebt sein als auch nachträglich auf dem Blechdach befestigt werden.Accordingly, a roof structure 10 can be provided, the battens inclined towards the roof covering being replaced by a metal profile which, compared to the usual wooden battens, has good heat conduction and has a hollow profile on the inside through which the heat transfer medium can flow for cooling. This construction makes it possible to convert a complete roof into a cooling roof and only cover it with a conventional sheet metal roof. Photovoltaic modules 16 can either be glued onto this tin roof or subsequently attached to the tin roof.

2 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Dachaufbaus 10. Das Verfahren umfasst das Erstellen einer Unterkonstruktion (S10), welche das Befestigen einer unteren Dachlattung 22 und der metallischen Hohlträger 12 über einer Sparrenlage einer Dachkonstruktion umfassen kann. Das Verfahren umfasst ferner das Verlegen eines Blechdachs (S12) über der Unterkonstruktion, wobei mindestens ein metallisches Deckelement 14a-c an den metallischen Hohlträgern 12 befestigt werden kann, sodass eine resultierende metallische Dachdeckung 14 thermisch mit Kanälen 26 durch die metallischen Hohlträgern 12 gekoppelt wird. Beide Schritte können von einem Dachdecker durchgeführt werden, sodass die Herstellung des Kühldachs in gewohnte Arbeitsabläufe integriert werden kann, wobei Anfangs- und Endpunkte einer durch die metallischen Hohlträgern 12 gebildeten Kühllattung offenbleiben können. 2 shows an exemplary flowchart for a method for producing a corresponding roof structure 10. The method includes the creation of a substructure (S10), which can include attaching a lower batten 22 and the metallic hollow beam 12 over a rafter layer of a roof structure. The method further includes laying a sheet metal roof (S12) over the substructure, wherein at least one metal decking member 14a-c may be attached to the metal box slabs 12 such that a resulting metal roof deck 14 is thermally coupled to channels 26 through the metal box slabs 12. Both steps can be carried out by a roofer, so that the production of the cooling roof can be integrated into the usual work processes, with the start and end points of a cooling batten formed by the metal hollow beams 12 remaining open.

Das Verfahren umfasst ferner das Anschließen der Kühllattung an einen Kühlkreislauf (S14), indem bspw. Fluidanschlüsse im Bereich der längsseitigen Enden der metallischen Hohlträgern 12 mit einem gebäudeinternen Kühlkreislauf verbunden werden. Vorzugsweise erfolgt das Anschließen der Kühllattung im Bereich der seitlichen Enden des Blechdachs, d.h. im Bereich des Firsts, der Traufe oder des Ortgangs, um eine Wartung des Fluidkreislaufs zu vereinfachen.The method also includes connecting the cooling battens to a cooling circuit (S14), for example by connecting fluid connections in the area of the longitudinal ends of the metal hollow beams 12 to a building-internal cooling circuit. The cooling battens are preferably connected in the area of the lateral ends of the sheet metal roof, i.e. in the area of the ridge, the eaves or the verge, in order to simplify maintenance of the fluid circuit.

Das Verfahren umfasst ferner das Schließen des Dachs (S16), bspw. durch Befestigen eines Firstblechs über den Fluidanschlüssen der metallischen Hohlträger 12. In einigen Ausführungsformen kann das Dach jedoch bereits vor dem Anschließen der Kühllattung an den Kühlkreislauf geschlossen werden, bspw. wenn die metallischen Hohlträger 12 bereits untereinander verbunden sind und/oder wenn Fluidanschlüsse im Bereich des Ortgangs des Dachaufbaus 10 auch nach dem Schließen des Dachs freiliegen.The method further includes closing the roof (S16), for example by attaching a ridge plate over the fluid ports of the hollow metal beams 12. In some embodiments, However, the roof can be closed before the cooling battens are connected to the cooling circuit, e.g. if the metallic hollow beams 12 are already connected to one another and/or if fluid connections in the area of the verge of the roof structure 10 are also exposed after the roof is closed.

Auf dem mindestens einen metallischen Deckelement 14a-c, welches das Blechdach bildet, können bereits Photovoltaikmodule 16 vormontiert, bspw. aufgeklebt, sein, sodass die Photovoltaikmodule 16 mit dem Blechdach verlegt werden können. Andernfalls kann das Verfahren das Verlegen der Photovoltaikmodule 16 wärmeleitend und vorzugsweise formschlüssig auf das Blechdach umfassen.Photovoltaic modules 16 can already be pre-assembled, for example glued, on the at least one metal cover element 14a-c, which forms the tin roof, so that the photovoltaic modules 16 can be laid with the tin roof. Otherwise, the method can include laying the photovoltaic modules 16 in a heat-conducting and preferably form-fitting manner on the tin roof.

Das Verfahren umfasst ferner das elektrische Anschließen der Photovoltaikmodule 16 (S18) an einen gebäudeinternen Stromkreislauf, um die Herstellung des gebäudeintegrierten Photovoltaik- und Photothermiesystems abzuschließen. Das Anschließen der Photovoltaikmodule 16 bzw. das Verlegen der Photovoltaikmodule 16 kann von den anderen Schritten getrennt durch einen Elektriker erfolgen.The method further includes electrically connecting the photovoltaic modules 16 (S18) to an in-building electrical circuit to complete the fabrication of the building-integrated photovoltaic and photothermal system. The connection of the photovoltaic modules 16 or the laying of the photovoltaic modules 16 can be carried out separately from the other steps by an electrician.

Zwar ist in dem beispielhaft gezeigten Verfahren das Anschließen der Photovoltaikmodule 16 als letzter Schritt im Rahmen eines im Wesentlichen konventionellen Arbeitsablaufs zur Herstellung eines Dachaufbaus 10 gezeigt, der Fachmann erkennt jedoch, dass das Anschließen der Photovoltaikmodule 16 auch vor dem Schließen des Dachs und vor dem Anschließen der Kühllattung an den Kühlkreislauf durchgeführt werden kann.Although the method shown as an example shows the connection of the photovoltaic modules 16 as the last step in a substantially conventional workflow for the production of a roof structure 10, the person skilled in the art will recognize that the connection of the photovoltaic modules 16 can also be carried out before the roof is closed and before the connection the cooling battens can be carried out to the cooling circuit.

Das Verfahren kann grundsätzlich mit Standardtechniken der beteiligten Gewerke, d.h. Dachdecker, Heizungsbauer und Elektriker, durchgeführt werden, wobei diese im Wesentlichen voneinander getrennte Arbeitsabläufe haben. Ferner kann das Verfahren wenige spezielle Teile benötigen, da bspw. die metallischen Hohlträger 12 durch Standardprofile wie stranggepresste Aluminiumhohlträger bereitgestellt werden können, welche anschließend bspw. mit einem herkömmlichen Aluminiumblechdach belegt werden können.In principle, the process can be carried out using standard techniques by the trades involved, i.e. roofers, heating engineers and electricians, although these essentially have separate work processes. Furthermore, the method may require few special parts since, for example, the metal hollow beams 12 can be provided by standard profiles such as extruded aluminum hollow beams, which can then be covered with a conventional aluminum sheet roof, for example.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Beispiels eines Schrägdaches veranschaulicht, welches die Neigung des Daches zu optimalen Kollektion von Sonnenenergie nutzt. Der Fachmann erkennt jedoch, dass grundsätzlich jede Dachform, wie ein Flachdach, von dem erfindungsgemäßen Dachaufbau profitieren kann.The invention has been illustrated above with an example of a sloping roof, which uses the slope of the roof for optimal collection of solar energy. However, the person skilled in the art recognizes that in principle any roof shape, such as a flat roof, can benefit from the roof structure according to the invention.

Ferner kann die Konstruktion des Dachaufbaus 10 auch zur Verkleidung von Fassaden eines Gebäudes genutzt werden, wobei die metallischen Hohlträger 12 und das mindestens eine metallische Deckelement 14a-c eine metallische Fassadenbekleidung zur Montage und Kühlung von Photovoltaikmodulen 16 auf einer seitlichen Wand eines Gebäudes bilden können. Entsprechend kann durch die Nutzung der Wandfläche die Fläche des gebäudeintegrierten PVT-Systems über die Fläche des Dachs hinaus erhöht werden.Furthermore, the construction of the roof structure 10 can also be used to cover the facades of a building, with the metal hollow beams 12 and the at least one metal cover element 14a-c being able to form a metal facade cladding for mounting and cooling photovoltaic modules 16 on a side wall of a building. Accordingly, by using the wall area, the area of the building-integrated PVT system can be increased beyond the area of the roof.

Zusätzlich kann das zuvor gezeigte System auch zum Nachrüsten eines bestehenden konventionellen Dach- oder Wandaufbaus mit einer Solaranlage zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden, indem die Hohlträger unter Verwendung von Dach- oder Wandhaken über einer bestehenden Gebäudehülle befestigt werden.In addition, the system shown above can also be used to retrofit an existing conventional roof or wall structure with a solar system for combined power and heat generation by fastening the hollow beams using roof or wall hooks over an existing building envelope.

3A, 3B zeigt ein Beispiel einer Aufdachkonstruktion für eine Solaranlage 30 zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, wobei 3A und 3B jeweils Front- und Rückansichten darstellen. 3A , 3B shows an example of a rooftop construction for a solar system 30 for combined power and heat generation, wherein 3A and 3B represent front and rear views respectively.

Die Aufdachkonstruktion der Solaranlage 30 umfasst zwei parallele wärmeleitende Hohlträger 12, welche über eine Mehrzahl von Querträgern 32 miteinander verbunden sind. An den wärmeleitenden Hohlträgern 12 sind Blechscharen 34, 34a-c als wärmeleitende Halteelemente 34, 34a-c lösbar befestigt, welche jeweils ein Photovoltaikmodul 16 tragen.The rooftop construction of the solar system 30 comprises two parallel, heat-conducting hollow beams 12 which are connected to one another via a plurality of cross beams 32 . Sheet metal groups 34, 34a-c are detachably fastened to the heat-conducting hollow beams 12 as heat-conducting holding elements 34, 34a-c, each carrying a photovoltaic module 16.

Jeder Blechschare 34, 34a-c bzw. jedem Photovoltaikmodul 16 sind zwei Querträger 32 zugeordnet, welche sich senkrecht zu den wärmeleitenden Hohlträgern 12 erstrecken und mit den wärmeleitenden Hohlträgern 12 ein im Wesentlichen rechteckiges Stützgerüst bilden, dessen Umfang unterhalb der jeweiligen Blechschare 34, 34a-c und/oder des jeweiligen Photovoltaikmoduls 16 verläuft. Das rechteckige Stützgerüst kann eine im Wesentlichen ebene Befestigungsebene definieren, um eine möglichst ebene Kontaktfläche zwischen den Blechscharen 34, 34a-c und den daran angebrachten Photovoltaikmodulen 16 sicherzustellen.Each metal sheet 34, 34a-c and each photovoltaic module 16 are assigned two cross members 32, which extend perpendicularly to the thermally conductive hollow beams 12 and form a substantially rectangular support structure with the heat conductive hollow beams 12, the circumference of which is below the respective metal sheet 34, 34a- c and/or the respective photovoltaic module 16 runs. The rectangular support frame can define an essentially flat fastening plane in order to ensure the flattest possible contact surface between the sheet metal panels 34, 34a-c and the photovoltaic modules 16 attached thereto.

Die Querträger 32 können an Dachhaken (nicht gezeigt) befestigt werden, um die Aufdachkonstruktion auf einem bestehendem Dachaufbau zu befestigen und die wärmeleitenden Hohlträger 12 können anschließend über den Querträgern 32 verlegt werden und an diesen befestigt werden, um eine Trägerkonstruktion mit integrierten Kanälen 26 für ein Wärmeträgermedium zu bilden. Auf der Trägerkonstruktion können Blechscharen 34, 34a-c befestigt werden, welche eine thermische Kopplung zwischen den integrierten Kanälen 26 und an den Blechscharen 34, 34a-c befestigten Photovoltaikmodulen 16 bereitstellen können. Die Befestigung umfasst vorzugsweise eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Blechscharen 34, 34a-c und den wärmeleitenden Hohlträgern 12, wie durch Schrauben, Nieten, Klemmelemente, Falzungen, formschlüssige Halterungen oder Kombinationen davon.The crossbeams 32 can be attached to roof hooks (not shown) to secure the rooftop structure to an existing roof structure and the thermally conductive hollow beams 12 can then be routed over the crossbeams 32 and attached to them to form a support structure with integrated channels 26 for a to form heat transfer medium. Sheet metal groups 34, 34a-c can be fastened to the support structure, which can provide a thermal coupling between the integrated channels 26 and the photovoltaic modules 16 fastened to the sheet metal groups 34, 34a-c. The attachment preferably includes a non-positive and/or positive connection between the sheet metal panels 34, 34a-c and the heat-conducting hollow beams 12, such as by screws, rivets, clamps, folds, positive fasteners, or combinations thereof.

Die Photovoltaikmodule 16 können an der auf diese Weise montierten Kühlkonstruktion aus wärmeleitenden Hohlträgern 12 und Blechscharen 34, 34a-c befestigt werden, oder bereits vor der Montage der Solaranlage 30 an den Blechscharen 34, 34a-c angebracht und mit diesen an den wärmeleitenden Hohlträgern 12 befestigt werden.The photovoltaic modules 16 can be attached to the cooling structure assembled in this way, consisting of heat-conducting hollow beams 12 and sheet metal panels 34, 34a-c, or they can be attached to the sheet metal panels 34, 34a-c before the solar system 30 is installed and with these to the heat-conducting hollow beams 12 to be attached.

Wie in den vorherigen Beispielen können die Kanäle 26 der wärmeleitenden Hohlträger 12 im Wesentlichen unabhängig von anderen Komponenten der Solaranlage 30 mit einem Fluidkreislauf verbunden werden, was zum einen eine verbesserte Aufgabentrennung zwischen den Gewerken bei der Montage der Solaranlage 30 erlaubt und gleichzeitig eine Wartung der Photovoltaikmodule 16 vereinfachen kann. Insbesondere können defekte Photovoltaikmodule 16 isoliert ausgetauscht werden, ohne eine Verbindung der integrierten Kanäle 26 mit Einfluss- 18 oder Abflussleitungen 20 zu trennen.As in the previous examples, the channels 26 of the heat-conducting hollow beams 12 can be connected to a fluid circuit essentially independently of other components of the solar system 30, which on the one hand allows an improved separation of tasks between the trades during the assembly of the solar system 30 and at the same time allows maintenance of the photovoltaic modules 16 can simplify. In particular, defective photovoltaic modules 16 can be replaced in isolation without disconnecting the integrated channels 26 from inflow 18 or outflow 20 lines.

4A-4E veranschaulichen einen Abschnitt einer beispielhaften Solaranlage 30 für eine Aufdachanlage, wobei 4A eine Fronansicht zeigt und 4B, 4C und 4D, 4E jeweils perspektivische Ansichten und Querschnitte darstellen. 4C, 4E betreffen vergrößerte Ansichten der in 4B, 4D kreisförmig gekennzeichneten Abschnitte. 4A-4E illustrate a portion of an exemplary solar array 30 for a rooftop array, wherein 4A shows a front view and 4B , 4C and 4D , 4E each represent perspective views and cross sections. 4C , 4E concern enlarged views of the in 4B , 4D Sections marked with a circle.

Der Abschnitt der Solaranlage 30 umfasst zwei wärmeleitende Hohlträger 12, welche sich parallel zueinander erstrecken und über Querträger 32 miteinander verbunden sein können. An den zwei wärmeleitenden Hohlträgern 12 ist eine Blechschare 34, 34a-c lösbar befestigt, und bildet eine wärmeleitende Befestigungsfläche für ein Photovoltaikmodul 16, welche das Photovoltaikmodul 16 stützen kann und Wärme von dem Photovoltaikmodul 16 über eine entsprechende rückseitige Stützfläche ableiten können.The section of the solar system 30 comprises two heat-conducting hollow beams 12 which extend parallel to one another and can be connected to one another via cross beams 32 . A sheet metal panel 34, 34a-c is detachably attached to the two heat-conducting hollow beams 12 and forms a heat-conducting attachment surface for a photovoltaic module 16, which can support the photovoltaic module 16 and can dissipate heat from the photovoltaic module 16 via a corresponding rear support surface.

In 4A-E ist das Photovoltaikmodul 16 in einer u-förmige Aufnahme 36 angeordnet, welche eine seitliche Nut im Randbereich der Blechschare 34, 34a-c ausbildet und das Photovoltaikmodul formschlüssig aufnimmt. Die u-förmige Aufnahme 36 kann durch Umformen der Blechschare 34, 34a-c erhalten werden und kann eine Höhe H aufweisen, die im Wesentlichen der Höhe des Photovoltaikmoduls 16 entspricht. Die Höhe H der u-förmigen Aufnahme 36 kann jedoch auch größer als eine Höhe der der Blechschare 34, 34a-c sein, und die Blechschare 34, 34a-c kann durch das Auffüllen der u-förmige Aufnahme 36 in der Höhenrichtung mit zusätzliche Komponenten (nicht dargestellt), wie einer Dichtung, kraftschlüssig in der u-förmigen Aufnahme 36 gehalten werden.In 4A-E the photovoltaic module 16 is arranged in a U-shaped receptacle 36, which forms a lateral groove in the edge area of the sheet metal panels 34, 34a-c and positively accommodates the photovoltaic module. The U-shaped receptacle 36 can be obtained by reshaping the sheets of metal 34, 34a-c and can have a height H which essentially corresponds to the height of the photovoltaic module 16. However, the height H of the U-shaped receptacle 36 can also be greater than a height of the sheet metal shares 34, 34a-c, and the sheet metal shares 34, 34a-c can be provided with additional components by filling the U-shaped socket 36 in the height direction (Not shown), such as a seal, are held in the U-shaped receptacle 36 in a non-positive manner.

An der Seite des Photovoltaikmoduls 16, welche der u-förmige Aufnahme 36 gegenüberliegt, kann ein Klemmelement 38, wie der in 4E vergrößert dargestellte Klemmwinkel 38, an der Blechschare 34, 34a-c mit lösbaren Befestigungselementen angebracht sein, wobei das Klemmelement 38 das Photovoltaikmodul 16 kraft- und/oder formschlüssig an der Blechschare 34, 34a-c befestigt. Entsprechend kann das Photovoltaikmodul 16 leicht durch Lösen des Klemmelements 38 ausgetauscht werden. Ferner können auch grundsätzlich nicht auf Photothermieanwendungen angepasste Photovoltaikmodule 16, wie Glas-Glas Photovoltaikmodule, auf einfache Weise an der Blechschare 34, 34a-c befestigt werden.On the side of the photovoltaic module 16 which is opposite the U-shaped receptacle 36, a clamping element 38, such as that in 4E clamp bracket 38, shown enlarged, to which sheet metal panels 34, 34a-c can be attached with releasable fastening elements, the clamping element 38 fixing the photovoltaic module 16 to the sheet metal panels 34, 34a-c in a non-positive and/or positive manner. Accordingly, the photovoltaic module 16 can easily be exchanged by releasing the clamping element 38 . Furthermore, photovoltaic modules 16 that are fundamentally not adapted to photothermal applications, such as glass-glass photovoltaic modules, can also be attached to the sheet metal panels 34, 34a-c in a simple manner.

In 4A-4E ist die Blechschare 34, 34a-c als durchgehend flächiges Element dargestellt, was einen Wärmetransfer von dem Photovoltaikmodul 16 auf das Wärmeträgermedium in den Kanälen 26 der wärmeleitenden Hohlträger 12 begünstigen kann. Der Fachmann versteht jedoch, dass die die Blechschare 34, 34a-c auch Aussparungen zur Durchführung von Kabeln oder zur Gewichtsreduktion aufweisen kann. Fernern kann die Blechschare 34, 34a-c auch eine Mehrzahl von Durchbohrungen aufweisen, um die Klemmelemente 38 an verschiedenen Positionen anzubringen, sodass Photovoltaikmodule 16 unterschiedlicher Breite aufgenommen werden können. Entsprechend kann die Blechschare 34, 34a-c in einigen Ausführungsformen nur ein im Wesentlichen flächiges Element sein, welches eine Mehrzahl von Aussparungen aufweisen kann und welches mindestens die Hälfte der Rückseite des Photovoltaikmoduls 16 überlappt. Ferner kann das Photovoltaikmodul 16 auch ohne eine u-förmige Aufnehme 36, bspw. beidseitig durch Klemmelemente 38, befestigt werden.In 4A-4E the sheet metal panels 34, 34a-c are shown as a continuous flat element, which can promote heat transfer from the photovoltaic module 16 to the heat transfer medium in the channels 26 of the heat-conducting hollow beam 12. However, the person skilled in the art understands that the sheet metal panels 34, 34a-c can also have recesses for the passage of cables or for weight reduction. Furthermore, the sheet metal panels 34, 34a-c can also have a plurality of through-holes in order to attach the clamping elements 38 at different positions, so that photovoltaic modules 16 of different widths can be accommodated. Correspondingly, in some embodiments, the metal sheets 34, 34a-c can only be a substantially flat element, which can have a plurality of recesses and which overlaps at least half of the rear side of the photovoltaic module 16. Furthermore, the photovoltaic module 16 can also be fastened without a U-shaped receptacle 36, for example by clamping elements 38 on both sides.

Obwohl in 4A-4E nur ein Photovoltaikmodul 16 an der Blechschare 34, 34a-c befestigt ist, kann auch eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen 16 an einer Blechschare 34, 34a-c befestigt sein. Auch kann die Blechschare 34, 34a-c an mehr als zwei wärmeleitenden Hohlträgern 12 befestigt sein, bspw. um einen Wärmeabtransfer von den Photovoltaikmodulen 16 zu erhöhen.Although in 4A-4E only one photovoltaic module 16 is fastened to the metal sheets 34, 34a-c, a plurality of photovoltaic modules 16 can also be fastened to a metal sheets 34, 34a-c. The sheet metal panels 34, 34a-c can also be fastened to more than two heat-conducting hollow supports 12, for example in order to increase heat transfer from the photovoltaic modules 16.

Ferner sind in 4A-4E zwar nur eine Blechschare 34, 34a-c und ein Photovoltaikmodul 16 exemplarisch dargestellt, der Fachmann versteht jedoch, dass eine Mehrzahl von Blechscharen 34, 34a-c und Photovoltaikmodulen 16 an den wärmeleitenden Hohlträgern 12 befestigt werden können, um eine Solaranlage 30 zu bilden, wie exemplarisch in 3A, 3B gezeigt.Furthermore, in 4A-4E although only one sheet metal panel 34, 34a-c and one photovoltaic module 16 is shown as an example, those skilled in the art will understand that a plurality of sheet metal panels 34, 34a-c and photovoltaic modules 16 can be attached to the thermally conductive hollow beams 12 to form a solar system 30, as exemplified in 3A , 3B shown.

5A, 5B veranschaulichen einen Abschnitt einer weiteren beispielhaften Solaranlage 30 für eine Aufdachanlage, wobei 5A, und 5B jeweils eine Frontansicht und einen vergrößerten seitlichen Querschnitt entlang der wärmeleitenden Hohlträger 12 darstellen. 5A , 5B illustrate a portion of another exemplary solar system 30 for a rooftop system, wherein 5A , and 5B represent a front view and an enlarged lateral cross-section along the thermally conductive hollow beams 12, respectively.

Im Gegensatz zu der Solaranlage 30 in 4A-4E ist das Photovoltaikmodul 16 mit der Blechschare 34, 34a-c integriert. Insbesondere ist das Photovoltaikmodul 16 umlaufend in einen wärmeleitenden Trägerrahmen 34 eingepasst, welcher das Photovoltaikmodul 16 über eine umlaufende Nut 36 trägt. Der wärmeleitende Trägerrahmen 34 kann nach der Befestigung der wärmeleitenden Hohlträger 12 an einem bestehenden konventionellen Dachaufbau an den wärmeleitenden Hohlträgern 12 befestigt werden, um eine Solaranlage 30 zu bilden, welche über die Kanäle der Stützkonstruktion auch thermische Energie nutzen kann. Dabei kann der wärmeleitende Trägerrahmen 34 Wärme der Photovoltaikmodule 12 über eine rückseitige Stützfläche zu den Hohlträgern 12 abführen.Unlike the solar system 30 in 4A-4E the photovoltaic module 16 is integrated with the sheet metal panels 34, 34a-c. In particular, the photovoltaic module 16 is fitted circumferentially into a heat-conducting carrier frame 34 which carries the photovoltaic module 16 via a circumferential groove 36 . The thermally conductive support frame 34 can be attached to the thermally conductive hollow beams 12 after the attachment of the thermally conductive hollow beams 12 to an existing conventional roof structure to form a solar array 30 which can also utilize thermal energy via the channels of the support structure. The heat-conducting support frame 34 can dissipate heat from the photovoltaic modules 12 to the hollow supports 12 via a rear support surface.

Der wärmeleitenden Trägerrahmen 34 mit der umlaufenden Nut 36 kann die Montage der Photovoltaikmodule erleichtern und kann wärmeleitende Materialabschnitte zwischen dem Trägerrahmen 34 und dem Photovoltaikmodul 16 vor Witterungseinflüssen schützen, wie bei Verwendung eines Folie-Glas Photovoltaikmoduls und/oder einer Wärmeleitpaste, da die umlaufende Nut 36 eine Rückseite des Photovoltaikmoduls 16 zumindest teilweise abdichten kann.The thermally conductive support frame 34 with the circumferential groove 36 can facilitate the assembly of the photovoltaic modules and can protect thermally conductive material sections between the support frame 34 and the photovoltaic module 16 from the effects of the weather, such as when using a film-glass photovoltaic module and/or a thermally conductive paste, since the circumferential groove 36 can at least partially seal a rear side of the photovoltaic module 16 .

Somit kann das Prinzip der Kühlung einer Solaranlage 30 durch das Nutzen integrierter Kanäle 26 in stützenden Hohlträgern 12 auch dann angewendet werden, wenn ein bestehender Dachaufbau nachgerüstet werden soll. Dabei können ebenfalls die Vorteile einer sich ergebenden Aufgabentrennung bei der Herstellung und Wartung der Solaranlage 30 erreicht werden, die vorstehend in Zusammenhang mit dem Dachaufbau 10zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung besprochen wurden. Wie in diesen Beispielen können Fluidanschlüsse an die Kanäle 26 der wärmeleitenden Hohlträger 12 nur in Randbereichen der Solaranlage 30 notwendig sein, was eine Wartung und Montage der Solaranlage 30 vereinfachen kann. Auch kann eine solche Solaranlage 30 vorteilhaft auf Flachdächern angewandt werden, da eine räumliche Anordnung der Hohlträger 12 auf einen optimalen Sonneneinstrahlwinkel abgestimmt werden kann.Thus, the principle of cooling a solar system 30 by using integrated channels 26 in supporting hollow beams 12 can also be applied when an existing roof structure is to be retrofitted. The advantages of a resulting separation of tasks in the production and maintenance of the solar system 30 can also be achieved, which were discussed above in connection with the roof structure 10 for combined electricity and heat generation. As in these examples, fluid connections to the channels 26 of the heat-conducting hollow beam 12 may only be necessary in the edge areas of the solar system 30, which can simplify maintenance and assembly of the solar system 30. Such a solar system 30 can also be advantageously used on flat roofs, since a spatial arrangement of the hollow beams 12 can be matched to an optimal angle of solar radiation.

Die Freiräume, die hinter den Blechscharen/Trägerrahmen 34, 34a-c zwischen den wärmeleitenden Hohlträgern 12 gebildet werden, können vorteilhaft zur Montage von Kabelboxen für die Photovoltaikmodule genutzt werden, sodass ein kompaktes und modulares Gesamtsystem erhalten werden kann.The free spaces that are formed behind the sheet metal panels/carrier frames 34, 34a-c between the heat-conducting hollow carriers 12 can be used advantageously for installing cable boxes for the photovoltaic modules, so that a compact and modular overall system can be obtained.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen sollen lediglich die Erfindung und deren Vorteile veranschaulichen und nicht einschränkend verstanden werden. Vielmehr soll der Schutzbereich anhand der nachstehenden Ansprüche bestimmt werden.The above description and the drawings are only intended to illustrate the invention and its advantages and are not to be understood as limiting. Rather, the scope of protection should be determined by the claims that follow.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Dachaufbauroof structure
1212
metallische Hohlträgermetallic hollow beams
1414
metallische Dachdeckungmetallic roofing
14a-c14a-c
metallische Deckelementemetallic cover elements
1616
Photovoltaikmodulephotovoltaic modules
1818
Einflussleitunginfluence line
2020
Abflussleitungdrain line
2222
untere Dachlattunglower battens
2424
Verbindungsabschnittconnection section
2626
Kanälechannels
2828
Befestigungsflächenmounting surfaces
3030
Solaranlagesolar system
3232
Querträgercross member
34, 34a-c34, 34a-c
Blechscharetin shares
3636
Nutgroove
3838
Klemmelementclamping element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN 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 documents cited 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 10048035 B4 [0004]DE 10048035 B4 [0004]
  • WO 2017029516 A1 [0005]WO 2017029516 A1 [0005]

Claims (30)

Verfahren zum Bereitstellen eines Dachaufbaus (10) zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, das Verfahren umfassend: Befestigen einer Unterkonstruktion auf einer tragenden Dachkonstruktion, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst, wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) die äußerste Dachlattung der Unterkonstruktion bilden, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger (12) abzuleiten; Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Deckelements (14,14a-c) auf der Unterkonstruktion, um eine Dachdeckung zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger (12) thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelt ist; und Anbringen von Photovoltaikmodulen (16) auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement (14,14a-c).Method for providing a roof structure (10) for combined power and heat generation, the method comprising: Fastening a substructure to a load-bearing roof structure, the substructure comprising a plurality of parallel, heat-conducting hollow beams (12) with integrated channels (26) for a liquid heat transfer medium, the heat-conducting hollow beams (12) forming the outermost battens of the substructure, and the heat-conducting Hollow beams (12) comprise fluid connections to introduce the heat transfer medium at a first end of the heat-conducting hollow beams (12) and to discharge it at a second opposite end of the heat-conducting hollow beams (12); attaching at least one thermally conductive deck member (14,14a-c) to the substructure to form a roof deck thermally coupled to the ducts (26) via the thermally conductive hollow beams (12); and Attaching photovoltaic modules (16) to the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anschließen eines Fluidkreislaufs an die Fluidanschlüsse der wärmeleitenden Hohlträger (12) zur Kühlung des mindestens einen wärmeleitenden Deckelements (14, 14a-c).procedure after claim 1 , the method further comprising: connecting a fluid circuit to the fluid connections of the thermally conductive hollow beams (12) for cooling the at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren ferner umfasst: Verbinden der Enden der Kanäle (26) mehrerer der wärmeleitenden Hohlträger (12) mit einer Verbindungsleitung (18, 20), welche senkrecht zu den wärmeleitenden Hohlträgern (12) verläuft.procedure after claim 1 or 2 , the method further comprising: connecting the ends of the channels (26) of a plurality of the thermally conductive hollow beams (12) with a connecting line (18, 20) which runs perpendicularly to the thermally conductive hollow beams (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dachkonstruktion ein Schrägdach definiert und die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) senkrecht oder parallel zur Firstlinie desselben befestigt werden.A method according to any one of the preceding claims, wherein the roof structure defines a pitched roof and the plurality of parallel thermally conductive hollow beams (12) are secured perpendicularly or parallel to the ridge line thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) an der Unterkonstruktion derart befestigt wird, dass das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) mehrere der wärmeleitenden Hohlträger (12) überlagert.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c) is attached to the substructure in such a way that the at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c) overlays a plurality of the thermally conductive hollow beams (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Befestigen einer Mehrzahl wärmeleitender Deckelemente (14,14a-c) auf den jeweiligen wärmeleitenden Hohlträgern (12), wobei die Mehrzahl wärmeleitender Deckelemente (14,14a-c) entlang einer Längsrichtung der Kanäle (26) auf den wärmeleitenden Hohlträgern (12) verteilt angeordnet sind.A method according to any one of the preceding claims, the method further comprising: Fastening a plurality of thermally conductive cover elements (14, 14a-c) on the respective thermally conductive hollow beams (12), wherein the plurality of thermally conductive cover elements (14, 14a-c) are distributed along a longitudinal direction of the channels (26) on the thermally conductive hollow beams (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) ein Blechdach ist oder bildet, insbesondere ein Blechdach aus Aluminium, Edelstahl, Kupfer, verzinktes Stahlblech oder Titanzink.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c) is or forms a tin roof, in particular a tin roof made of aluminium, stainless steel, copper, galvanized sheet steel or titanium zinc. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) im Wesentlichen durchgehend über eine Dachfläche verlaufen und vorzugsweise im Wesentlichen durchgehend vom First bis zur Traufe der Dachkonstruktion verlaufen.Method according to one of the preceding claims, wherein the plurality of parallel heat-conducting hollow beams (12) run essentially continuously over a roof surface and preferably run essentially continuously from the ridge to the eaves of the roof structure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Befestigen der wärmeleitenden Hohlträger (12) auf der Sparrenlage der tragenden Dachkonstruktion oder auf einer unteren Dachlattung (22) über der Sparrenlage.A method according to any one of the preceding claims, the method further comprising: Fasten the thermally conductive hollow beam (12) to the rafter layer of the supporting roof structure or to a lower batten (22) above the rafter layer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) und das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) getrennt gefertigt sind.Method according to one of the preceding claims, in which the heat-conducting hollow beams (12) and the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c) are manufactured separately. Ein Dachaufbau (10) zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, umfassend: eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) die äußerste Dachlattung des Dachaufbaus (10) bilden, wobei die Kanäle (26) entlang der Längsrichtung der Hohlträger (12) verlaufen, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) abzuleiten; und mindestens ein wärmeleitendes Deckelement (14,14a-c), welches an der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) befestigt ist und mit der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) thermisch gekoppelt ist, sodass eine thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelte Dachdeckung zur Montage von Photovoltaikmodulen (16) gebildet wird.A roof structure (10) for combined power and heat generation, comprising: a plurality of parallel heat-conducting hollow beams (12) with integrated channels (26) for a liquid heat transfer medium, the plurality of heat-conducting hollow beams (12) arranged in parallel forming the outermost battens of the roof structure (10), the channels (26) running along the longitudinal direction of the hollow beams (12), and the thermally conductive hollow beams (12) including fluid connections for introducing the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams (12) and draining it off at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams (12); and at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c) which is attached to the plurality of thermally conductive hollow beams (12) and is thermally coupled to the plurality of thermally conductive hollow beams (12) such that a roof covering thermally coupled to the channels (26) for the assembly of Photovoltaic modules (16) is formed. Dachaufbau (10) gemäß Anspruch 11, wobei die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) metallische Hohlträger (12) sind, insbesondere Hohlträger (12) aus Aluminium und vorzugsweise Strangpressprofile aus Aluminium.Roof structure (10) according to claim 11 , wherein the plurality of heat-conducting hollow beams (12) are metallic hollow beams (12), in particular hollow beams (12) made of aluminum and preferably extruded profiles made of aluminum. Dachaufbau (10) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) ein metallisches Blechelement umfasst.Roof structure (10) according to claim 11 or 12 , wherein the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c) comprises a metal sheet metal element. Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) mehrere der wärmeleitenden Hohlträger (12) überlagert.Roof structure (10) according to one of Claims 11 until 13 , wherein the at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c) overlays a plurality of the thermally conductive hollow beams (12). Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das mindestens eine wärmeleitende Deckelement (14,14a-c) und die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) getrennt gefertigt sind.Roof structure (10) according to one of Claims 11 until 14 , wherein the at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c) and the plurality of thermally conductive hollow beams (12) are manufactured separately. Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Dachlattung eine untere Lattenkonstruktion mit einer Mehrzahl paralleler unterer Dachlatten (22) umfasst und die Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) auf den unteren Dachlatten (22) befestigt sind, wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) senkrecht zu den unteren Dachlatten (22) verlaufen.Roof structure (10) according to one of Claims 11 until 15 , wherein the batten comprises a lower batten construction with a plurality of parallel lower battens (22) and the plurality of thermally conductive hollow beams (12) are attached to the lower battens (22), the thermally conductive hollow beams (12) being perpendicular to the lower battens (22) get lost. Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Dachaufbau (10) Teil eines Schrägdaches ist, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) senkrecht oder parallel zur Firstlinie verlaufen.Roof structure (10) according to one of Claims 11 until 16 , wherein the roof structure (10) is part of a pitched roof, and wherein the heat-conducting hollow beams (12) run perpendicularly or parallel to the ridge line. Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) im Wesentlichen durchgehend über eine Dachfläche verlaufen und vorzugsweise im Wesentlichen durchgehend vom First bis zur Traufe der Dachkonstruktion verlaufen.Roof structure (10) according to one of Claims 11 until 17 , wherein the plurality of parallel heat-conducting hollow beams (12) run essentially continuously over a roof surface and preferably run essentially continuously from the ridge to the eaves of the roof structure. Dachaufbau (10) nach einem der einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Dachlattung an einer Sparrenlage befestigt ist.Roof structure (10) according to any one of Claims 11 until 18 , whereby the roof battens are attached to a rafter layer. Gebäudeintegriertes PVT-System zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung umfassend den Dachaufbau (10) gemäß einem der Ansprüche 11-19 und eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen (16), welche auf dem Dachaufbau (10) befestigt oder befestigbar sind, sodass die Mehrzahl von Photovoltaikmodulen (16) durch den Durchfluss des Wärmeträgermediums kühlbar sind.Building-integrated PVT system for combined electricity and heat generation comprising the roof structure (10) according to one of Claims 11 - 19 and a plurality of photovoltaic modules (16) which are or can be fastened to the roof structure (10), so that the plurality of photovoltaic modules (16) can be cooled by the flow of the heat transfer medium. System nach Anspruch 20, wobei die Photovoltaikmodule (16) auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement (14,14a-c) auflaminiert sind.system after claim 20 , wherein the photovoltaic modules (16) are laminated onto the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c). Wandaufbau zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung in einer Gebäudewand umfassend: eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) eine äußere Lattung des Wandaufbaus bilden, wobei die Kanäle (26) entlang der Längsrichtung der Hohlträger (12) verlaufen, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) abzuleiten; und mindestens ein wärmeleitendes Deckelement (14,14a-c), welches an der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) befestigt ist und mit der Mehrzahl wärmeleitender Hohlträger (12) thermisch gekoppelt ist, sodass eine thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelte Fassadenbekleidung zur Montage von Photovoltaikmodulen (16) gebildet wird.Wall structure for combined electricity and heat generation in a building wall comprising: a plurality of parallel heat-conducting hollow beams (12) with integrated channels (26) for a liquid heat transfer medium, the plurality of heat-conducting hollow beams (12) arranged in parallel forming an outer batten of the wall structure, the channels (26) running along the longitudinal direction of the hollow beams (12), and the thermally conductive hollow beams (12) including fluid connections for introducing the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams (12) and draining it off at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams (12); and at least one thermally conductive cover element (14, 14a-c), which is attached to the plurality of thermally conductive hollow beams (12) and is thermally coupled to the plurality of thermally conductive hollow beams (12), so that a facade cladding thermally coupled to the channels (26) for the installation of Photovoltaic modules (16) is formed. Gebäudeintegriertes PVT-System zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung umfassend den Wandaufbau gemäß Anspruch 22 und eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen (16), welche auf dem Wandaufbau befestigt oder befestigbar sind, sodass die Mehrzahl von Photovoltaikmodulen (16) durch den Durchfluss des Wärmeträgermediums kühlbar sind.Building-integrated PVT system for combined power and heat generation including the wall structure according to Claim 22 and a plurality of photovoltaic modules (16) which are or can be fastened to the wall structure, so that the plurality of photovoltaic modules (16) can be cooled by the flow of the heat transfer medium. Verfahren zum Bereitstellen eines Wandaufbaus zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung in einer Gebäudewand, das Verfahren umfassend: Befestigen einer Unterkonstruktion auf einer tragenden Wandkonstruktion, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst, wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) die äußerste Lattung der Unterkonstruktion bilden, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger (12) abzuleiten; Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Deckelements (14,14a-c) auf der Unterkonstruktion, um eine Fassadenbekleidung zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger (12) thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelt ist; und Anbringen von Photovoltaikmodulen (16) auf dem mindestens einen wärmeleitenden Deckelement (14,14a-c).Method for providing a wall structure for combined electricity and heat generation in a building wall, the method comprising: Fastening a substructure to a load-bearing wall structure, the substructure comprising a plurality of parallel, heat-conducting hollow beams (12) with integrated channels (26) for a liquid heat transfer medium, the heat-conducting hollow beams (12) forming the outermost battens of the substructure, and the heat-conducting Hollow beams (12) comprise fluid connections to introduce the heat transfer medium at a first end of the heat-conducting hollow beams (12) and to discharge it at a second opposite end of the heat-conducting hollow beams (12); Fastening at least one thermally conductive cover element (14,14a-c) to the substructure to form a facade cladding which is thermally coupled to the channels (26) via the thermally conductive hollow beams (12); and Attaching photovoltaic modules (16) to the at least one heat-conducting cover element (14, 14a-c). Verfahren zum Bereitstellen einer Solaranlage (30) an einem Gebäudedach oder an einer Gebäudewand zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, das Verfahren umfassend: Befestigen einer Unterkonstruktion an einer tragenden Dach- oder Wandkonstruktion über Stützelemente, welche zur Befestigung der Unterkonstruktion über eine Dacheindeckung oder Fassadenbekleidung hinausragen, wobei die Unterkonstruktion eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium umfasst, und wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger (12) abzuleiten; Befestigen mindestens eines wärmeleitenden Halteelements (34,34a-c) auf der Unterkonstruktion, um eine wärmeleitende Stützfläche zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger (12) thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelt ist; und Anbringen von Photovoltaikmodulen (16) auf dem mindestens einen wärmeleitenden Halteelement (34, 34a-c).Method for providing a solar system (30) on a building roof or on a building wall for combined electricity and heat Production, the method comprising: Fastening a substructure to a load-bearing roof or wall structure using support elements which protrude beyond a roof covering or facade cladding for fastening the substructure, the substructure having a plurality of parallel, heat-conducting hollow beams (12) with integrated channels (26) for comprises a liquid heat transfer medium, and wherein the thermally conductive hollow beams (12) comprise fluid connections to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams (12) and to drain it off at a second opposite end of the thermally conductive hollow beams (12); attaching at least one thermally conductive support member (34,34a-c) to the substructure to form a thermally conductive support surface thermally coupled to the channels (26) via the thermally conductive hollow beams (12); and attaching photovoltaic modules (16) to the at least one thermally conductive holding element (34, 34a-c). Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Unterkonstruktion Querträger (32) umfasst, welche insbesondere zwischen den Stützelementen und den wärmeleitenden Hohlträgern (12) angeordnet sind, welche sich in einem von Null verschiedenen Winkel, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den wärmeleitenden Hohlträgern (12) erstrecken, und welche mit mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger (12) verbunden sind.procedure after Claim 25 , wherein the substructure comprises crossbeams (32), which are arranged in particular between the support elements and the heat-conducting hollow beams (12), which extend at a non-zero angle, in particular essentially perpendicularly, to the heat-conducting hollow beams (12), and which are connected to at least two of the heat-conducting hollow beams (12). Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Querträger (32) sich im Wesentlichen über eine Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements (34,34a-c) oder ein Vielfaches der Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements (34,34a-c) erstrecken, sodass das mindestens eine wärmeleitende Halteelement (34,34a-c) eine im Wesentlichen ebene Stützfläche für die Photovoltaikmodule (16) bildet.procedure after Claim 26 , wherein the cross members (32) extend essentially over a width of the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c) or a multiple of the width of the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c), so that the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c) forms a substantially flat support surface for the photovoltaic modules (16). Solaranlage (30) für ein Gebäudedach oder eine Gebäudewand zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung, umfassend: eine Mehrzahl parallel angeordneter wärmeleitender Hohlträger (12) mit integrierten Kanälen (26) für ein flüssiges Wärmeträgermedium, wobei die wärmeleitenden Hohlträger (12) Fluidanschlüsse umfassen, um das Wärmeträgermedium an einem ersten Ende der wärmeleitender Hohlträger (12) einzuleiten und an einem zweiten gegenüberliegenden Ende der wärmeleitenden Hohlträger (12) abzuleiten; mindestens ein wärmeleitendes Halteelement (34,34a-c), welches lösbar an mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger (12) befestigt ist, um eine wärmeleitende Stützfläche zu bilden, welche über die wärmeleitenden Hohlträger (12) thermisch mit den Kanälen (26) gekoppelt ist; und mindestens ein Photovoltaikmodul (16) auf dem mindestens einen wärmeleitenden Halteelement (34, 34a-c).Solar system (30) for a building roof or a building wall for the combined generation of electricity and heat, comprising: a plurality of parallel-arranged thermally conductive hollow beams (12) with integrated channels (26) for a liquid heat transfer medium, the thermally conductive hollow beams (12) comprising fluid connections in order to introduce the heat transfer medium at a first end of the thermally conductive hollow beams (12) and at a second opposite end derive the thermally conductive hollow beam (12); at least one thermally conductive support member (34,34a-c) releasably attached to at least two of the thermally conductive hollow beams (12) to form a thermally conductive support surface thermally coupled to the channels (26) via the thermally conductive hollow beams (12). ; and at least one photovoltaic module (16) on the at least one heat-conducting holding element (34, 34a-c). Solaranlage (30) nach Anspruch 28, wobei die Solaranlage (30) ferner Querträger (32) umfasst, welche sich in einem von Null verschiedenen Winkel, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu den wärmeleitenden Hohlträgern (12) erstrecken, und welche auf einer der Stützfläche gegenüberliegenden Seite mit mindestens zwei der wärmeleitenden Hohlträger (12) verbunden sind.Solar system (30) after claim 28 , wherein the solar system (30) further comprises crossbeams (32) which extend at an angle other than zero, in particular essentially perpendicular, to the heat-conducting hollow beams (12), and which on a side opposite the support surface with at least two of the heat-conducting Hollow beams (12) are connected. Solaranlage (30) nach Anspruch 29, wobei die Querträger (32) sich im Wesentlichen über eine Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements (34,34a-c) oder ein Vielfaches der Breite des mindestens einen wärmeleitenden Halteelements (34,34a-c) erstrecken, sodass das mindestens eine wärmeleitende Halteelement (34,34a-c) eine im Wesentlichen ebene Stützfläche für die Photovoltaikmodule (16) bildet.Solar system (30) after claim 29 , wherein the cross members (32) extend essentially over a width of the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c) or a multiple of the width of the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c), so that the at least one heat-conducting holding element (34,34a-c) forms a substantially flat support surface for the photovoltaic modules (16).
DE102021132079.8A 2021-08-19 2021-12-06 Roof and wall construction for combined power and heat generation Pending DE102021132079A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/073200 WO2023021189A1 (en) 2021-08-19 2022-08-19 Roof and wall structure for combined power and heat generation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021121567 2021-08-19
DE102021121567.6 2021-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021132079A1 true DE102021132079A1 (en) 2023-02-23

Family

ID=85132042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021132079.8A Pending DE102021132079A1 (en) 2021-08-19 2021-12-06 Roof and wall construction for combined power and heat generation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021132079A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2906114A1 (en) 1979-02-17 1980-08-28 Heinrich Landgrebe Solar heating system for sheet metal roof - has heat collecting tubes welded to sheeting without damage to sheets
AT379238B (en) 1982-03-26 1985-12-10 Hochleitner Friedrich DEVICE FOR SPRING-MOUNTING A TUBE FOR CONDUCTING THE CARRIER MEDIUM OF A HEAT COLLECTOR
DE10048035B4 (en) 2000-09-26 2006-03-30 Bipv Solarmodul Fabrik Berlin Gmbh Method and device for heating, hot water and electricity supply of buildings using solar energy
WO2009090347A2 (en) 2007-10-25 2009-07-23 Arcelormittal Construction France Photovoltaic panel
EP2253024B1 (en) 2008-02-15 2011-06-15 Panotron AG Energy supply device with energy panels in the form of roof tiles
DE102010013673A1 (en) 2010-04-01 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft 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
WO2017029516A1 (en) 2015-08-19 2017-02-23 Hunter Alastair Gordon Laurence Ambient heat collection panel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2906114A1 (en) 1979-02-17 1980-08-28 Heinrich Landgrebe Solar heating system for sheet metal roof - has heat collecting tubes welded to sheeting without damage to sheets
AT379238B (en) 1982-03-26 1985-12-10 Hochleitner Friedrich DEVICE FOR SPRING-MOUNTING A TUBE FOR CONDUCTING THE CARRIER MEDIUM OF A HEAT COLLECTOR
DE10048035B4 (en) 2000-09-26 2006-03-30 Bipv Solarmodul Fabrik Berlin Gmbh Method and device for heating, hot water and electricity supply of buildings using solar energy
WO2009090347A2 (en) 2007-10-25 2009-07-23 Arcelormittal Construction France Photovoltaic panel
EP2253024B1 (en) 2008-02-15 2011-06-15 Panotron AG Energy supply device with energy panels in the form of roof tiles
DE102010013673A1 (en) 2010-04-01 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft 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
WO2017029516A1 (en) 2015-08-19 2017-02-23 Hunter Alastair Gordon Laurence Ambient heat collection panel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007096157A2 (en) Solar module system with support structure
DE112012005402B4 (en) Roof panel as a support for photovoltaic modules
DE69736324T2 (en) SELF-BROKEN PHOTOVOLTAIC LIGHT WEIGHT ROOF COVER
EP1953305B1 (en) Weather-proof building cladding
EP2408018B1 (en) Solar roof or solar facade construction
DE19823356A1 (en) Roof tiles with fitting for solar panel
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
DE102007045889A1 (en) Complete solar energy system for use on e.g. terrace, has channels and hollow profiles extending into air outlet/inlet duct, and ventilator arranged at duct and designed for sucking or supplying air to channels
EP2538457A2 (en) Photovoltaic thermal collector
EP2324164A1 (en) Roof covering module
EP2987185B1 (en) Façade element or roof element
WO2023021189A1 (en) Roof and wall structure for combined power and heat generation
DE10142383C2 (en) Carrier for solar modules and their use as well as roof covering or facade
DE102006006718A1 (en) Solar collector for mounting on a building roof comprises a transparent cover forming a supporting component of the collector
DE202008004055U1 (en) Roof module for solar applications
EP3190699B1 (en) Hybrid solar module roof mounting system
EP1988227A2 (en) Roof for buildings
DE112020003895T5 (en) Solar roof tile roof tile panel, solar roof tile and solar roof
DE102021132079A1 (en) Roof and wall construction for combined power and heat generation
DE10203338A1 (en) System of portable solar heating panels has pre-assembled panels which may be interconnected to form larger roof panels
DE2729313A1 (en) Solar energy absorbing roof tiles - having transparent surface with heat transfer element and base connected by flexible coupling
DE102011121135B4 (en) Solar energy system
WO1999042766A1 (en) Device for absorbing solar energy on buildings
DE2922678A1 (en) Heat pump warm air recycling element - is hollow wall with cells having longitudinal channels at right angles to collector channel
WO1999014536A1 (en) Solar collector

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed