DE19914079A1 - Photovoltaik-Modul - Google Patents

Photovoltaik-Modul

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Abstract

Photovoltaik-Modul (10), das insbesondere vor einer Gebäudefassade (11) und mit einem Abstand zu dieser angebracht ist, und das auf seiner der Gebäudefassade (11) zugewandten Seite mindestens einen Wärmetauscher aufweist, zwischen dem und der Gebäudefassade (11) Luft (13) hindurchströmen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul, das insbesonde­ re vor einer Gebäudefassade und mit einem Abstand zu dieser angebracht ist.
Photovoltaik-Module sind entsprechend ihrem Zweck einer star­ ken Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Dabei wird nur ein kleiner Anteil des Spektrums des Sonnenlichts zur Stromerzeugung ge­ nutzt. Die übrigen Spektralanteile führen zu einer starken Erwärmung der meist dunkel eingefärbten Module. Diese Wärme wird direkt an das Gebäude abgegeben. Somit heizt die in dem Photovoltaik-Modul gespeicherte Wärme das Gebäude unerwünsch­ terweise auf, was besonders im Sommer sehr nachteilig ist.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Photovoltaik-Modul vorzu­ schlagen, durch das die Aufwärmung des Gebäudes erheblich reduziert wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Photovol­ taik-Modul, das insbesondere vor eine Gebäudefassade und mit einem Abstand zu dieser angebracht ist, wobei es auf seiner der Gebäudefassade zugewandten Seite mindestens einen Wärme­ tauscher aufweist, zwischen dem und der Gebäudefassade Luft hindurchströmen kann. Durch den Wärmetauscher an der Rückseite des Photovoltaik-Moduls wird eine Wärmeabfuhr aus dem Photo­ voltaik-Modul begünstigt, die durch den Luftstrom, der am Wärmetauscher vorbeifließt, zusätzlich unterstützt wird. Die Wärmeübertragung auf das Gebäude lässt sich deutlich reduzie­ ren. Die erwärmte Luft lässt sich jedoch auch in das Gebäude leiten und dort gezielt nutzen.
Vorteilhafterweise kann der Wärmetauscher aus einem Kunststoff mit mindestens einem wärmeleitfähigen Füllstoff oder aus einem wärmeleitfähigen Keramikwerkstoff gefertigt sein und Kühlrip­ pen aufweisen.
Damit auch an strahlungsarmen Tagen eine stetige Luftströmung zwischen dem Wärmetauscher und der Gebäudefassade vorhanden ist, kann ein regelbares Gebläse eine Luftströmung zwischen dem Wärmetauscher und der Gebäudefassade erzeugen.
Zur weiteren Verbesserung der Kühlung des Photovoltaik-Moduls kann die der Gebäudefassade zugewandte Seite des Photovoltaik- Moduls mit Wasser benetzt werden.
Um die Aufheiztemperatur des Photovoltaik-Moduls zeitlich zu verzögern, kann es eine hohe Wärmekapazität aufweisen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Photovoltaik-Modul erst zu späteren Tageszeiten, an denen die Lufttemperatur schon wieder zurückgegangen ist, seine gespeicherte Wärme an die vorbeistreichende Luft bzw. im Winter an die Gebäudewand abgibt.
Eine weitere Möglichkeit, thermische Energie abzuführen, wird dadurch erreicht, dass der Wärmetauscher ein Speichermedium aufweisen kann, das im Bereich der Betriebstemperatur eine Phasenumwandlung, insbesondere eine Phasenumwandlung festflüssig, durchläuft.
Vorteilhafterweise kann der Luftstrom durch eine Klappe steu­ erbar sein. Dann lässt sich der Luftstrom auch ganz abschal­ ten, was insbesondere im Winter von Vorteil sein kann, wenn eine Abgabe der Wärme der Photovoltaik-Module an die Gebäude­ wand zu Heizzwecken erwünscht ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä­ ßen Photovoltaik-Moduls anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kühlbaren Pho­ tovoltaik-Moduls;
Fig. 2 eine räumliche Darstellung bevorzugter Rippenformen für einen Wärmetauscher.
Fig. 1 zeigt ein Photovoltaik-Modul 10 mit einem integrierten, nicht näher dargestellten Wärmetauscher. Das Photovoltaik-Mo­ dul 10 ist auf eine hier nicht näher dargestellte Weise an einem Mauerwerk 11 angebracht. Das Photovoltaik-Modul 10 und das Mauerwerk 11 bilden einen Kanal 12, durch den ein Luftstrom 13 aufsteigt. Der Luftstrom 13 führt die vom Photo­ voltaik-Modul 10 abgegebene Wärme ab. Damit auch an strahlungs­ armen Tagen ein Luftstrom 13 erzeugt wird, ist ein regelbares Gebläse 14 vorgesehen. Durch verschiedene Klappen 15, 16, 17 kann der Luftstrom 13 beliebig gesteuert werden. Eine Wärme­ dämmung 18 verhindert einen zu hohen Temperaturverlust des Gebäudes im Winter und eine zu starke Erwärmung im Sommer. Zur optimalen Wärmeabfuhr weist das Photovoltaik-Modul 10 auf seiner Rückseite einen hier nicht näher dargestellten inte­ grierten Wärmetauscher auf, der seinerseits mit Kühlrippen versehen ist.
Fig. 2 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Kühlrippen eines Wärmetauschers. Bei der Auslegung eines Wärmetauschers spielt neben einer möglichst großen Oberfläche zwecks einer maximalen Wärmeübertragung auch das Gewicht eine große Rolle, da die Photovoltaik-Module eine hohe statische Beanspruchung auf einem Gebäudedach oder in ihrer Verankerung am Gebäude ausüben. Durch Verwendung einer Rippe mit dreieckigem Querschnitt, wie in Fig. 2b dargestellt, oder durch eine Rippe, deren Oberfläche durch ein Kreisbogensegment begrenzt ist, wie in Fig. 2a dargestellt, kann im Vergleich zu einer in Fig. 2c dargestellten Rippe mit rechteckigem Querschnitt knapp die Hälfte an Material bei gleicher Rippenoberfläche einge­ spart werden, wodurch das Gewicht des gesamten Photovoltaik- Moduls reduziert wird. Als Materialien für den Wärmetauscher kommen beispielsweise keramische Werkstoffe mit wärmeleitfähi­ gen Füllstoffen in Frage.

Claims (9)

1. Photovoltaik-Modul (10), das insbesondere vor einer Gebäu­ defassade (11) und mit einem Abstand zu dieser angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass es auf seiner der Gebäu­ defassade (11) zugewandten Seite mindestens einen Wärmetau­ scher aufweist, zwischen der und der Gebäudefassade (11) Luft (13) hindurchströmen kann.
2. Photovoltaik-Modul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Wärmetauscher als Befestigungselement für das Photovoltaik-Modul ausgeführt ist.
3. Photovoltaik-Modul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus einem Kunststoff mit mindestens einem wärmeleitfähigen Füllstoff oder aus einem wärmeleitfähigen Keramikstoff gefertigt ist.
4. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher Kühlrip­ pen (20 bis 22) aufweist.
5. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein regelbares Gebläse (14) eine Luftströmung (13) zwischen dem Wärmetauscher und der Gebäudefassade (11) erzeugt.
6. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Gebäudefassade (11) zugewandte Seite des Photovoltaik-Moduls (10) mit Wasser benetzbar ist.
7. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine hohe Wärmekapazität aufweist.
8. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Spei­ chermedium aufweist, das im Bereich der Betriebstemperatur eine Phasenumwandlung durchläuft.
9. Photovoltaik-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (13) durch eine Klappe (15 bis 17) steuerbar ist.
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