DE10203338A1 - System of portable solar heating panels has pre-assembled panels which may be interconnected to form larger roof panels - Google Patents

System of portable solar heating panels has pre-assembled panels which may be interconnected to form larger roof panels

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Abstract

Photovoltaic cells (2) are mounted on an upper sheet supported on an insulated core material (3) strengthened by plates (4,4a) and joined by tongues (8) and grooves (8a) forming a cavity (6) for interconnections.

Description

Die Gewinnung von Strom oder Wärme aus Solarenergie, insbesondere im Immobilienbereich geschieht üblicherweise in zweierlei, voneinander unabhängigen, Systemen. Dies sind thermische oder fotovoltaische Kollektoren, die Licht, bzw. Strahlungswärme der Sonne jeweils in Wärme und Strom wandeln. Diese Komponenten werden dann an die entsprechende technische Peripherie angeschlossen, um die gewonnene Energie aufzubereiten und nutzbar zu machen. In beiden Fällen benötigen die Kollektoren oder Solarzellen zusätzlich eine tragende Dachkonstruktion zur Montage und eine geeignete Isolation. The generation of electricity or heat from solar energy, happens especially in the real estate sector usually in two different, independent systems. These are thermal or photovoltaic collectors, the light or radiant heat of the sun in each Convert heat and electricity. These components are then to the corresponding technical periphery connected to process the energy gained and usable close. In both cases the collectors need or solar cells additionally a load-bearing one Roof construction for assembly and suitable insulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energiegewinnung, Isolierung, Dacheindeckung und tragfähige Unterkonstruktion in einem Bauteil zu vereinen und die Möglichkeit der Vorfabrikation mit einzuschließen. Diese Aufgaben werden mit einem tragenden Solarenergiedachelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass durch flächiges Verbinden von Solarzellen, Kollektoren, Isolierung und Verstärkungsschicht, eine mehrschichtige, multifunktionelle Verbundplatte hergestellt wird, die als tragendes, fertiges Dachelement eingesetzt werden kann. Durch direktes Aufbringen der fotovoltaisch arbeitenden Solarzellen auf die thermisch arbeitenden Sonnenkollektoren, wird zusätzlich ein Synergieeffekt generiert, bei dem die fotovoltaische Abwärme in den thermischen Kollektor abgeführt wird und genutzt werden kann, was gleichzeitig die Kühlung der fotovoltaischen Solarzellen bewirkt und deren Wirkungsgrad steigert. Über entsprechende Anschlüsse und Leitungen werden die gewonnenen Energien nun in die peripheren Systeme bekannter Bauart abgeführt, aufbereitet und den Strom- und Heizkreisläufen zugeführt. The invention is based on the object Energy generation, insulation, roofing and viable Substructure to unite in one component and the Possibility to include prefabrication. This Tasks come with a key Solar energy roof element with the features of the preamble of claim 1 solved that by connecting flat Solar cells, collectors, insulation and Reinforcement layer, a multi-layer, multifunctional Composite panel is produced, which as a load-bearing, finished Roof element can be used. By direct Application of the photovoltaic solar cells the thermal solar collectors additionally generates a synergy effect in which the Photovoltaic waste heat in the thermal collector is dissipated and can be used at the same time the cooling of the photovoltaic solar cells and whose efficiency increases. About corresponding Connections and lines become the energy gained now in the peripheral systems of known design dissipated, processed and the electricity and heating circuits fed.

Stabilität und Tragfähigkeit des tragenden Solarenergiedachelements kann individuell durch Wölbung der Konstruktion, durch Dimensionsänderung der Verstärkungsschichten und Verstärkungsholme oder Profilierung der Verstärkungsschichten und Holme oder durch andere innere und äußere Armierungen des isolierenden Stützkerns beeinflusst werden. Weiterhin besteht durch Ausformung von Hohlräumen innerhalb der einzelnen Elemente oder entlang deren Kanten und Seitenflächen, die Möglichkeit Kabel oder andere Leitungen zu verlegen. Durch bauseitiges, aneinandergereihtes befestigen und verbinden der vorgefertigten, tragenden Solarenergiedachelemente an First- und Traufpfette, oder am Mauerwerk, entsteht so ein Komplettes Solarenergiedach. Die Fugen zwischen den einzelnen tragenden Solarenergiedachelementen können hierbei mit Blenden überdeckt und zusätzlich verklebt oder verschäumt werden. Durch fabrikseitiges Aufbringen einer dekorativen Innenverkleidung an der Unterseite der Konstruktion, spart man eine spätere, aufwendigere, bauseitige Verschalung oder Verputzung. Wählt man für diese dekorative Innenverkleidung zug- oder biegefeste Materialien, so können Verstärkungsschichten oder isolierender Stützkern entsprechend reduziert werden. Grundsätzlich dienen die Verstärkungsschichten der Aufnahme von Zug- und Druckspannungen, wobei der Isolierende Stützkern, was die Statik betrifft, hauptsächlich als druckstabiler Abstandhalter in dem Verbundsystem fungiert. Stability and load-bearing capacity of the load-bearing Solar energy roof elements can be customized by arching the Construction, by changing the dimension of the Reinforcing layers and reinforcing bars or profiling the Reinforcing layers and spars or through other inner and outer reinforcements of the insulating support core to be influenced. Furthermore, by forming Cavities within the individual elements or along their edges and side surfaces, the possibility of cables or to lay other lines. Through on-site, fasten and connect the prefabricated, load-bearing solar energy roof elements on ridge and eaves, or on the masonry, is created Complete solar energy roof. The joints between the individual load-bearing solar energy roof elements can covered with panels and additionally glued or be foamed. By applying one at the factory decorative interior trim at the bottom of the Construction, you save a later, more complex, on-site formwork or plastering. You choose for this decorative interior cladding resistant to tensile or bending Reinforcement layers or materials insulating support core can be reduced accordingly. Basically, the reinforcement layers serve for the reception of tensile and compressive stresses, the insulator Support core, in terms of statics, mainly as pressure-stable spacer in the composite system acts.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Dachstuhl bekannter Bauart entfällt und sich die Dachunterkonstruktion auf die Auflagepunkte für die tragenden Solarenergiedachelemente beschränkt. Die tragenden Solarenergiedachelemente können komplett vorgefertigt werden, wodurch hohe Kosten- und Materialersparnis eintritt, da dies fabrikmäßig geschehen kann und die Installation von thermischen Kollektoren und fotovoltaischen Solarzellen, wie auch die dekorative Innenverkleidung der Decke gleich mit einbezogen werden kann. The advantages achieved with the invention exist in particular that a roof structure of a known type omitted and the roof substructure on the Support points for the load-bearing solar energy roof elements limited. The load-bearing solar energy roof elements can be completely prefabricated, which means high cost and Material savings occur as this is factory-made can happen and the installation of thermal Collectors and photovoltaic solar cells, like that decorative inner lining of the ceiling also included can be.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen beschrieben. The invention is based on in the Described embodiments shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen: The drawing shows:

Fig. 1 Ein tragendes Solarenergiedachelement in perspektivischer Darstellung und stirnseitigem Schnitt. Fig. 1 A load-bearing solar energy roof element in perspective and frontal section.

Fig. 2 Eine weitere Ausführungsform eines tragenden Solarenergiedachelements im stirnseitigen Schnitt. Fig. 2 shows another embodiment of a load-bearing solar energy roof element in frontal section.

Das tragende Solarenergiedachelement gemäß Fig. 1 weist an seiner Oberfläche einen thermisch arbeitenden Kollektor (1) auf, welcher wiederum an seiner Oberseite mit fotovoltaischen Solarzellen (2) bestückt ist. Darunter folgt der isolierende Stützkern (3), der seinerseits durch die Verstärkungsschichten (4 und 4a) die notwendige Stabilität zur Aufnahme der auftretenden Druck- und Zugspannungen erhält. Je nach Wahl der Verbindungsart zwischen thermischem Kollektor (1) und den darunter folgenden Elementen, kann dieser zusätzlich zur Versteifung des gesamten Bauteils beitragen. Das Aneinanderfügen und Abdichten der einzelnen tragenden Solarenergiedachelemente wird durch die Anschlussprofile (8) und (8a) und die Anschlussblende (7) unterstützt. Als Bindemedium werden in dieser Ausführungsform vorteilhafterweise Klebedichtmassen oder Montageschäume eingesetzt. Konstruktiv vorgesehene Hohlräume lassen sich als Installationskanäle (6) nutzen. Wenn gewünscht kann eine dekorative Innenverkleidung (5) mit integriert werden, welche zusätzlich konstruktionsversteifend wirkt und eine Reduktion der Verstärkungsschichten (4) oder anderer versteifender Armierungen ermöglicht. The supporting solar energy roof element according to FIG. 1 has a thermally operating collector ( 1 ) on its surface, which in turn is equipped with photovoltaic solar cells ( 2 ) on its upper side. This is followed by the insulating support core ( 3 ), which in turn receives the necessary stability to absorb the compressive and tensile stresses that occur due to the reinforcing layers ( 4 and 4 a). Depending on the choice of the type of connection between the thermal collector ( 1 ) and the elements below it, this can also contribute to stiffening the entire component. The joining profiles ( 8 ) and ( 8 a) and the connection panel ( 7 ) support the joining and sealing of the individual load-bearing solar energy roof elements. In this embodiment, adhesive sealants or assembly foams are advantageously used as the binding medium. Structural cavities can be used as installation channels ( 6 ). If desired, a decorative interior lining ( 5 ) can be integrated, which additionally reinforces the construction and enables a reduction in the reinforcement layers ( 4 ) or other stiffening reinforcements.

Das tragende Solarenergiedachelement gemäß Fig. 2 stellt eine Ausführungsform dar, die sich besonders für weniger druckfeste, isolierende Stützkerne (3) oder für Elemente eignet, die durch große Öffnungen wie z. B. Dachfenster in ihrer Fläche unterbrochen werden und damit auch die Verstärkungsschichten (4) und (4a). Hier müssen die Zug- und Druckspannungen hauptsächlich am Rand des Elements aufgenommen werden, was in diesem Fall über den Einsatz von Verstärkungsholmen (9) geschehen kann. Auch wird in dieser Ausführungsform eine weitere Verbindungsart zwischen den einzelnen tragenden Solarenergiedachelementen aufgezeigt, indem der thermische Kollektor (1) in seinem Randbereich aufgebogen und profiliert wird, so dass zwei tragende Solarenergiedachelemente über ein Verbindungsprofil (10) regenwasserdicht gekoppelt werden können und ggf. ein Installationskanal (6) mit integriert werden kann. Weiterhin begünstigen die Verstärkungsholme (9) die Befestigung der Elemente an der Dachunterkonstruktion. The load-bearing solar energy roof element according to FIG. 2 represents an embodiment which is particularly suitable for less pressure-resistant, insulating support cores ( 3 ) or for elements which have large openings such as. B. roof windows are interrupted in their area and thus also the reinforcing layers ( 4 ) and ( 4 a). Here the tensile and compressive stresses have to be absorbed mainly at the edge of the element, which in this case can be done by using reinforcing bars ( 9 ). This embodiment also shows a further type of connection between the individual load-bearing solar energy roof elements, in that the thermal collector ( 1 ) is bent up and profiled in its edge area, so that two load-bearing solar energy roof elements can be coupled in a rainproof manner via a connection profile ( 10 ) and, if appropriate, an installation duct ( 6 ) can be integrated. Furthermore, the reinforcement bars ( 9 ) favor the fastening of the elements to the roof substructure.

Claims (21)

1. Tragendes Solarenergiedachelement, das als Verbundplatte aufgebaut ist und durch das Zusammenwirken von mehreren, fest miteinander verbundenen, funktionellen Schichten, zur elektrischen und thermischen Energiegewinnung, zur Isolierung und zur statisch tragenden Dachkonstruktion dient, wobei im Oberflächenbereich mindestens ein thermischer Kollektor (1) angeordnet ist, auf dem wiederum mindestens eine fotovoltaische Solarzelle (2) wärmeleitend aufgebracht ist, was eine Übertragung der fotovoltaischen Prozesswärme an den thermischen Kollektor (1) bewirkt, welcher seinerseits wiederum mindestens mit einem isolierenden Stützkern (3) und mindestens einer spannungsaufnehmenden Verstärkungsschicht (4) oder (4a) oder mindestens einem Verstärkungsholm (9) oder einer Kombinationen daraus, verbunden ist, die alle gemeinsam im Verbund in der Lage sind, die auf das Dach oder auf dessen einzelne, tragende Soalardachelemente einwirkenden Kräfte aufzunehmen und an die Dachunterkonstruktion weiterzuleiten. 1.Supporting solar energy roof element, which is constructed as a composite panel and serves through the interaction of several, firmly connected, functional layers, for electrical and thermal energy generation, for insulation and for statically load-bearing roof construction, with at least one thermal collector ( 1 ) arranged in the surface area on which in turn at least one photovoltaic solar cell ( 2 ) is applied in a heat-conducting manner, which causes the photovoltaic process heat to be transferred to the thermal collector ( 1 ), which in turn has at least one insulating support core ( 3 ) and at least one voltage-absorbing reinforcing layer ( 4 ) or ( 4 a) or at least one reinforcing bar ( 9 ) or a combination thereof, all of which together in the group are able to absorb the forces acting on the roof or on its individual load-bearing solar roof elements and to the roof forward the construction. 2. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1, oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Kollektor (1) mit den fotovoltaischen Solarzellen (2) abnehmbar mit dem darunterliegenden Teil der Verbundkonstruktion verbunden ist. 2. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1, or more, characterized in that the thermal collector ( 1 ) with the photovoltaic solar cells ( 2 ) is detachably connected to the underlying part of the composite structure. 3. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen unteren bzw. inneren Seite in flächiger Verbindung, eine dekorative Innenverkleidung (5) aufgebracht ist, welche auch als statische Verstärkungsschicht wirkt oder eine andere ersetzt, um im Verbund mit den anderen Komponenten die am Dach auftretenden Kräfte aufzunehmen. 3. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that on its lower or inner side in a flat connection, a decorative inner lining ( 5 ) is applied, which also acts as a static reinforcing layer or replaces another, in combination with the other components to absorb the forces occurring on the roof. 4. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dessen isolierender Stützkern (3) auch seitlich von Verstärkungsschichten bedeckt wird oder komplett umschlossen ist. 4. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that its insulating support core ( 3 ) is also laterally covered by reinforcing layers or is completely enclosed. 5. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Stützkern (3) von mindestens einem Hohlraum durchzogen ist, der als Installationskanal verwendet werden kann. 5. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that the insulating support core ( 3 ) is traversed by at least one cavity which can be used as an installation channel. 6. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses seitlich Anschlussprofile (8) u. (8a), oder Zapfen aufweist, die nach dem Prinzip von Matrize und Patrize das Aneinanderfügen oder Verkleben der einzelnen, tragenden Solarenergiedachelemente begünstigen. 6. supporting solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that this laterally connecting profiles ( 8 ) u. ( 8 a), or pegs, which favor the joining or gluing of the individual, load-bearing solar energy roof elements according to the principle of matrix and patrix. 7. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussprofile (8) u. (8a) ein Hohlraum vorgesehen ist, der als Instalationskanal (6) genutzt werden kann. 7. supporting solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that in the region of the connection profiles ( 8 ) u. ( 8 a) a cavity is provided which can be used as an installation duct ( 6 ). 8. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an den thermischen Kollektor (1) eine Anschlussblende (7) angearbeitet ist, mit deren Hilfe eine wasserdichte Verbindung zwischen den einzelnen, tragenden Solarenergiedachelementen beim Aneienanderfügen hergestellt werden kann. 8. load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that on the thermal collector ( 1 ) a connection panel ( 7 ) is worked, with the help of which a watertight connection between the individual, load-bearing solar energy roof elements can be made when aneienanderfügen. 9. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an Stellen an denen besonders hohe Belastungen zu erwarten sind, zusätzliche Verstärkungseinlagen in den isolierenden Stützkern (3) eingearbeitet oder aussen aufgebracht werden. 9. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that additional reinforcing inserts are incorporated into the insulating support core ( 3 ) or applied externally at locations where particularly high loads are to be expected. 10. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an Stellen an denen Verbindungselemente angebracht werden sollen, Verstärkungseinlagen oder fertige Ankerelemente eingearbeitet sind. 10. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that at Places where fasteners are attached should, reinforcement inserts or finished Anchor elements are incorporated. 11. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfuge zwischen den einzelnen, tragenden Solarenergiedachelementen mit einer separaten Profilblende (12) oder einer Bandblende oder Fugenmasse verschlossen wird. 11. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that the connecting joint between the individual, load-bearing solar energy roof elements is closed with a separate profile panel ( 12 ) or a band panel or jointing compound. 12. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an diesem zur zusätzlichen Versteifung, oder bei Elementen die für Dachfenster, Öffnungen bzw. Unterbrechungen vorgesehen sind, seitlich oder innerhalb des isolierenden Stützkerns (3) mindestens ein entsprechender Verstärkungsholm (9)angeordnet ist, der auch als Hohlkonstruktion ausgeführt und gleichzeitig als Installationskanal zu nutzen sein kann. 12. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that at least one corresponding reinforcing bar ( 9 ) for additional stiffening, or for elements which are provided for roof windows, openings or interruptions, on the side or within the insulating support core ( 3 ). is arranged, which can also be designed as a hollow structure and can also be used as an installation duct. 13. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an das im unteren Bereich eine Regenrinne angeordnet ist. 13. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that in the a rain gutter is arranged in the lower area. 14. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an das im oberen Bereich eine Vorrichtung zur Montage einer Firstverkleidung vorgesehen ist. 14. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that in the upper area a device for mounting a Ridge cladding is provided. 15. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen Seite eine Vorrichtung zur Aufnahme einer seitlichen Dachkantenblende angeordnet ist. 15. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that at the Side a device for receiving a lateral Roof edge trim is arranged. 16. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen unteren Ende eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Regenrinne oder einer Dachkantenblende angeordnet ist. 16. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that at the lower end a device for receiving a Rain gutter or a roof edge panel is arranged. 17. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Kollektoren (1) und Solarzellen (2) von einer lichtdurchlässigen Isolierglasfläche oder Isolierfolie überdeckt werden oder direkt mit einer lichtdurchlässigen, isolierenden Beschichtung versehen sind und so ein Wärmerückfluss an die Umgebung reduziert wird. 17. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that thermal collectors ( 1 ) and solar cells ( 2 ) are covered by a translucent insulating glass surface or insulating film or are provided directly with a translucent, insulating coating and thus reduce heat reflux to the environment becomes. 18. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Kollektor (1) mit einer speziellen, hitzeaufnehmenden und hitzedurchleitenden Beschichtung versehen ist. 18. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that the thermal collector ( 1 ) is provided with a special, heat-absorbing and heat-conducting coating. 19. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass entlang mindestens einer Kante, eine Vorrichtung zur Aufnahme einer gitterartigen Regenrinnenabdeckung oder das Regenrinnenabdeckgitter oder ein Regenrinnenabdecknetz selbst angeordnet ist. 19. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that along at least one edge, a device for receiving a grille-like gutter cover or that Gutter cover grille or a gutter cover net itself is arranged. 20. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewölbte oder gebogene Bauform gewählt wird, mit der sich dessen statische Belastbarkeit weiter erhöhen lässt. 20. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that one curved or curved design is selected with the its static resilience continues to increase leaves. 21. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit Vorrichtungen zur Aufnahme von Schneefangeinrichtungen ausgerüstet ist, oder diese durch eine spezielle, schneerutschhemmende Oberflächenstrukturen ersetzt werden. 21. Load-bearing solar energy roof element according to claim 1 or more, characterized in that this with devices for receiving Snow guard is equipped, or this by a special, snow-slip-resistant surface structures be replaced.
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