DE19953466A1

DE19953466A1 - Solardachstein

Info

Publication number: DE19953466A1
Application number: DE19953466A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hellbach; Rainer Feldmann; Traugott Gruppe
Original assignee: SESOL GES fur SOLARE SYSTEME
Current assignee: SESOL GES fur SOLARE SYSTEME
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2000-07-13

Abstract

Zum dachintegrierten Einsatz von Photovoltaikmodulen ist es bekannt, auf normalen Dachziegeln sowie auf dachziegelförmigen Grundkörpern mit der Fläche von mehreren normalen Dachziegeln Photovoltaikmodule zu befestigen. Insbesondere weil der photovoltaische Ertrag mit steigender Modultemperatur deutlich sinkt, können die bekannten Lösungen nicht befriedigen. Bei dem erfindungsgemäßen Dachstein besteht der Grundkörper aus einem speziellen Polymerbeton, wodurch ein hinsichtlich des photovoltaischen Ertrages günstiges Temperaturverhalten erreicht wird. Durch die besonderen Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften des Dachsteins können die Dichtheit des Daches fördernde Verlegeprinzipien realisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dachstein zum Eindecken von ge neigten Dächern, welcher ein Photovoltaikmodul zum Umwandeln der einfallenden Solarstrahlung in elektrische Energie auf weist und gemeinsam mit herkömmlichen Dachsteinen oder Dach ziegeln verlegbar ist.

Es ist seit längerer Zeit bekannt, auf normalen Dachziegeln oder Dachsteinen Photovoltaikmodule zu befestigen und auf der Rückseite untereinander zu verschalten. Die Befestigung der Photovoltaikmodule kann dabei durch Schrauben, Nieten, Klam mern oder Kleben erfolgen.

Um eine möglichst große zusammenhängende Fläche photovol taisch nützen zu können, ist es unter anderem aus den Unter lagen des deutschen Gebrauchsmusters G 92 09 228, der DE 42 27 929 A1 und DE 44 08 508 A1 bekannt, die Photovoltaikmodule auf Grundkörpern anzuordnen, welche das Mehrfache der Fläche von normalen Dachziegeln aufweisen und gemeinsam mit diesen verlegt werden können.

Um insbesondere bei großformatigen Grundkörpern auch die er forderliche mechanische Stabilität und Elastizität zu gewähr leisten, ist es auch bekannt, derartige Grundkörper aus Kunststoff oder Glas herzustellen. Die Herstellungskosten dieser Grundkörper sind jedoch auf Grund der aufwendigen Her stellungstechnologien gegenüber normalen Dachziegeln aus Ton oder Beton sehr hoch. Versuche, die Grundkörper durch kosten günstigeres PUR-Schäumen herzustellen, haben sich unter ande rem aus weiter unten erläuterten Gründen nicht bewährt. Ein Problem bei allen Lösungen, bei denen der Grundkörper unter Verwendung von Kunststoff gefertigt wird, besteht in der zu leichten Entflammbarkeit, wodurch die geforderte Brandklasse 2 nicht gewährleistet werden kann. In der DE 33 14 637 A1 wird vorgeschlagen, den Grundkörper eines photovoltaisch ge nutzten Dachsteins, unter anderem wegen der guten Herstell barkeit, aus einem Polymerbeton zu fertigen. Bekannte Poly merbetöne sind jedoch ebenfalls zu leicht entflammbar und be sitzen, insbesondere bei der Ausbildung großformatiger Dach steine, keine ausreichende mechanische Festigkeit.

Ein grundlegendes Problem bei allen speziell hergestellten Grundkörpern sowie bei bekannten Ton- oder Betonziegeln be steht darin, daß der Wirkungsgrad der photovoltaischen Nut zung dieser Solarziegel nicht befriedigen kann. Dies ist un ter anderem darin begründet, daß der photovoltaische Ertrag der Photovoltaikmodule mit deren steigender Temperatur deut lich sinkt.

Da aber die Photovoltaikmodule auf den Wasserablaufflächen der normalen Dachziegel bzw. großformatigen Grundkörper groß flächig und dicht befestigt werden müssen, ist keine Hinter lüftung und damit keine Kühlung möglich. Die großflächige und dichte Befestigung ist aber notwendig, um Verschmutzungen oder Eisbildungen hinter den Photovoltaikmodulen zu vermei den. Weil die Grundkörper der Solardachziegel somit als Wär mespeicher wirken, was sich nachteilig auf die Temperatur der Photovoltaikmodule auswirkt, ist keine optimale photovol taische Nutzung derartiger Solardachziegel möglich. Ein wei teres Problem besteht bei großformatigen Solardachziegeln darin, daß zwischen zwei benachbarten Solardachziegeln nicht die geforderte Dichtheit des Daches erreicht wird. Durch die großen Abmaße dieser Solardachziegel führen schon geringe To leranzen beim Verlegen zu Undichtheiten. Aufgrund der gerin gen Elastizität der bekannten Solardachziegelmaterialien sind aber nur die klassischen Verlegeprinzipien, nämlich einfaches überlappendes Auflegen, möglich. Elastischere Grundkörperma terialien wie zum Beispiel Bitumen-Verbundwerkstoffe oder PUR-Schaummaterialien führen wiederum zu erhöhten Modultempe raturen und sind oftmals aus brandschutztechnischen Gesichts punkten ungeeignet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstig her stellbaren Solardachstein zu schaffen, dessen Grundkörper schwer entflammbar ist und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist sowie gegenüber bekannten Solardachziegeln ein hin sichtlich des photovoltaischen Ertrages besseres Temperatur verhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Solardachstein gemäß Patentan spruch 1 gelöst.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Solardachsteins besteht darin, daß der Grundkörper ein für die photovol taische Nutzung besonders günstiges Temperaturverhalten auf weist. Das heißt der Grundkörper besitzt ein geringes Wärme speichervermögen, aber eine hohe Wärmeleitfähigkeit, welche mit steigender Temperatur noch ansteigt. Dadurch werden bei gleichen Einstrahlbedingungen sogar deutlich geringere Modul temperaturen erreicht als bei rahmenmontierten, hinterlüfte ten Photovoltaikmodulen. Demzufolge steigt bei der gleichen nutzbaren Fläche der photovoltaische Ertrag entsprechend. Durch die konstruktive Ausbildung des Solardachsteins gemäß Patentanspruch 2 wird zwischen benachbarten Solardachsteinen eine die Dichtheit des Daches verbessernde Überlappungsgeome trie erreicht. Eine derartige Überlappungsgeometrie und die entsprechende Verlegetechnologie wird ermöglicht, weil der Grundkörper aus Polymerbeton eine wesentlich höhere mechani sche Festigkeit und Elastizität aufweist. Von wesentlicher Bedeutung ist auch die kostengünstige Herstellbarkeit des er findungsgemäßen Solardachsteins. Weitere Vorteile sind in der geringen elektrischen Leitfähigkeit und der Frostbeständig keit zu sehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Solardachstein mit einem aus Polymerbe ton bestehenden Grundkörper 1. Der Polymerbeton enthält neben dem Bindemittel mindestens 70 Masseprozent Feststoffanteile, wovon wiederum mindestens 10 Masseprozent Zusätze zur Verbes serung der Wärmeleiteigenschaften und mindestens weitere 10 Masseprozent flammenhemmende Zusätze sind. Der Grundkörper des erfindungsgemäßen Solardachsteins verfügt über eine Druckfestigkeit von über 100 N/mm² und eine Biegezugfestig keit von über 20 N/mm².

Auf der ebenen Wasserablauffläche ist das Photovoltaikmodul 2 mittels eines temperatur-, witterungs- und UV-beständigen Klebstoffs befestigt. Die nicht dargestellte Verkabelung wird durch eine Öffnung im Grundkörper 1 geführt. Die obere Über lappungsfläche weist dachziegeltypische Ausformungen auf, die mit Ausnehmungen in der Traufkante eines weiteren Solardach steins oder normalformatiger Dachsteine korrespondieren. An der linken Längskante des Grundkörpers 1 sind die voneinander beabstandeten und einen Zwischenraum bildenden Wasserfalze 3; 4 ausgebildet. Die rechte Längskante weist die ebenfalls von einander beabstandeten und einen Zwischenraum bildenden Deck falze 5; 6 auf. Die Wasserfalze 3; 4 sowie die Deckfalze 5; 6 überlappen sich dabei jeweils deutlich.

Zum benachbarten Verlegen mehrerer erfindungsgemäßer Solar dachsteine wird ein weiterer Solardachstein mit seinen Deck falzen 5; 6 so nach unten versetzt auf die Wasserfalze 3; 4 eines ersten Solardachsteins aufgelegt, daß der Deckfalz 5 des zweiten Solardachsteins in den Raum zwischen den Wasser falzen 3; 4 des ersten Solardachsteins geschoben werden kann. Dabei müssen beide Solardachsteine etwas angehoben werden, damit die nicht sichtbaren Haltenasen über die jeweilige Dachlatte gleiten können. Durch die hohe Festigkeit und Ela stizität des erfindungsgemäßen Grundkörpers 1 sind die mecha nischen Belastungen, insbesondere im Überlappungsbereich der Falze 3; 4 und 5; 6, völlig unproblematisch. In analoger Wei se erfolgt das Verlegen im Verband mit normalformatigen Dach steinen.

Der erfindungsgemäße Dachstein kann in seiner Form auch ande ren bekannten Ziegelformen angepaßt werden und ist im Neubau bereich sowie in der Altbausanierung einsetzbar. Durch die Möglichkeit der unterschiedlichen Farbgestaltung kann sich der Dachstein optisch gut in die jeweilige Dachfläche einfü gen.

Bezugszeichenliste

1

Grundkörper

2

Photovoltaikmodul

3

Wasserfalz

4

Wasserfalz

5

Deckfalz

6

Deckfalz

Claims

1. Solardachstein mit einem Grundkörper und einem auf dessen Wasserablauffläche befestigten Photovoltaikmodul, wobei der Grundkörper aus einem Polymerbeton besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbeton neben dem Bindemittel mindestens 70 Masseprozent Feststoffanteile enthält, wovon wiederum mindestens 10 Masseprozent Zusätze zur Verbesse rung der Wärmeleiteigenschaften und mindestens weitere 10 Masseprozent flammenhemmende Zusätze sind.

2. Solardachstein nach Patentanspruch 1, wobei die Größe des Solardachsteins der Größe von mehreren normalmaßigen Dach steinen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten des Grundkörpers (1) mindestens zwei in unter schiedlichen Ebenen beabstandete und sich teilweise über lappende Wasserfalze (3; 4) und Deckfalze (5; 6) ausgebil det sind.