DE20100043U1 - Light element for a light roof construction - Google Patents
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Description
1 Lichtelement für eine Lichtdachkonstruktion 1 light element for a skylight construction
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtelement für eine Lichtdachkonstruktion.The invention relates to a light element for a skylight construction.
Ein Lichtelement ist ein plattenförmiges Bauteil, das bei etwa horizontaler (Flachdach) oder schräger (Schrägdach oder Spitzdach) oder in nach oben gewölbter Form (gewölbtes Dach) allein oder bei Anordnung mehrerer nebeneinander angeordneter, vorzugsweise gleicher Lichtelemente eine Lichtdachkonstruktion bildet. Die Dachfläche bzw. Lichtdachkonstruktion kann somit aus nur einem oder mehreren nebeneinander angeordneten Lichtelementen bestehen, die an sogenannten Stoßfugen aneinanderliegen oder einen geringen abgedichteten Abstand (Spalt) voneinander aufweisen. Zur Abstützung eines Lichtelements oder mehrerer in wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordneter Lichtelemente bedarf es zumindest zweier Träger, die an einander gegenüberliegenden Rändern des oder der Lichtelemente angeordnet sind, wobei das oder die Lichtelemente den zwischen den Trägern vorhandenen Abstand freitragend überbrücken. Das bzw. die Lichtelemente sind dabei von einer so großen Festigkeit, dass sie diese Überbrückungsfunktion unter Berücksichtigung üblicher Dachlasten, z.B. Eigengewicht und Schneelast, erfüllen. Dabei soll das wenigstens eine Lichtelement von leichter und materialsparender Bauweise sein, um die Lichtdachkonstruktion möglichst leicht auszubilden und die Material- bzw. Herstellungskosten gering zu halten.A light element is a plate-shaped component that forms a light roof structure, either alone or when several light elements are arranged next to each other, preferably identical, in a horizontal (flat roof) or sloping (pitched roof or pitched roof) or upwardly curved form (curved roof). The roof surface or light roof structure can therefore consist of just one or several light elements arranged next to each other, which lie against each other at so-called butt joints or have a small sealed gap between them. To support a light element or several light elements arranged next to each other in at least one row, at least two supports are required, which are arranged on opposite edges of the light element(s), with the light element(s) bridging the gap between the supports in a self-supporting manner. The light element(s) are so strong that they fulfill this bridging function, taking into account normal roof loads, e.g. dead weight and snow load. At least one light element should be of a lightweight and material-saving design in order to make the skylight construction as light as possible and to keep the material and manufacturing costs low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtelement der vorliegenden Art so auszugestalten, dass es bei Gewährleistung einer einfachen und kostengünstigen Bauweise sich für die Gewinnung von Energie aus seiner Sonnenbestrahlung eignet. Außerdem ist eine Bauweise anzustreben, bei der auch bei einer gewölbten Form des Lichtelements die Bruchgefahr vermieden oder vermindert ist.The invention is based on the object of designing a light element of the present type in such a way that it is suitable for generating energy from its solar radiation while ensuring a simple and cost-effective construction. In addition, a construction is to be sought in which the risk of breakage is avoided or reduced even with a curved shape of the light element.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Lichtelement weist Solarzellen, insbesondere kristalline Solarzellen auf, die die angestrebte Energiegewinnung gewährleisten. Die Solarzellen befinden sich im Lichtelement und sind dadurch geschützt angeordnet vor Beschädigungen durch mechanische Einwirkung und Korrosion. Die einfache Bauweise ist dadurch gewährleistet, dass das Lichtelement aus zwei sandwichartig aufeinanderliegenden, vorzugsweise gleichen, Hohlprofilplatten besteht, zwischen denen die in eine Trägerfolie eingebetteten Solarzellen angeordnet sind, wobei die vorzugsweise hohlen Profilplatten mit der Trägerfolie fest verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt sind und das Lichtelement somit eine feste Baueinheit bildet. DieThe light element according to the invention has solar cells, in particular crystalline solar cells, which ensure the desired energy generation. The solar cells are located in the light element and are thus protected from damage caused by mechanical impact and corrosion. The simple construction is ensured by the fact that the light element consists of two, preferably identical, hollow profile plates lying on top of one another like a sandwich, between which the solar cells embedded in a carrier film are arranged, whereby the preferably hollow profile plates are firmly connected to the carrier film, e.g. welded or glued, and the light element thus forms a solid structural unit. The
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Anschlüsse zu den Solarzellen sind von innen und außen zugänglich, so dass in einer auf dem Dach verlegten Anordnung des Lichtelements eine elektrische Verbindung mit einem Stromkreislauf realisiert werden kann.Connections to the solar cells are accessible from inside and outside, so that an electrical connection to an electrical circuit can be realized in an arrangement of the light element laid on the roof.
Die Einbettung der Solarzellen in die Trägerfolie führt dazu, dass die Solarzellen quer zu ihrer Plattenerstreckung eng begrenzt und dadurch in dieser Querrichtung gestützt sind. Hierdurch ist die Bruchgefahr für die Solarzellen vermieden zumindest vermindert. Dies gilt für ebene und insbesondere für gewölbte Lichtelemente.Embedding the solar cells in the carrier film means that the solar cells are tightly confined across their plate extension and are therefore supported in this transverse direction. This avoids or at least reduces the risk of the solar cells breaking. This applies to flat and especially curved light elements.
Die Trägerfolie bildet mit den Solarzellen eine Solarzellenmatte, die die Anordnung der Solarzellen zwischen den Hohlprofilplatten wesentlich vereinfacht. Es braucht lediglich die Matte zwischen den Hohlprofilplatten positioniert zu werden, an der sich die Solarzellen in der gewünschten Anordnung befinden. Die Positionierung der Solarzellen wird bei der unabhängigen Fertigung der Matten durchgeführt. Dies kann an getrennten Orten und unterschiedlichen Zeiten erfolgen, wobei eine Vielzahl Matten als Vorrat vorgefertigt und am Fertigungsort für die Lichtelemente bereitgestellt werden können.The carrier film forms a solar cell mat with the solar cells, which makes it much easier to arrange the solar cells between the hollow profile plates. All that is needed is to position the mat between the hollow profile plates on which the solar cells are located in the desired arrangement. The positioning of the solar cells is carried out during the independent production of the mats. This can be done at separate locations and at different times, with a large number of mats being prefabricated as a supply and made available at the production site for the light elements.
Bei der Einbettung der Solarzellen in die Trägerfolie sind die Solarzellen auch im Vorfertigungsstadium durch die Trägerfolie allseitig geschützt. Die Trägerfolie kann aus zwei Teilfolien bestehen, die sandwichartig aufeinander liegen und wenigstens in den Randbereichen fest miteinander verbunden sind, z. B. durch Schweißen, Siegeln oder Kleben.When the solar cells are embedded in the carrier film, the solar cells are protected on all sides by the carrier film, even in the prefabrication stage. The carrier film can consist of two partial films that are sandwiched together and firmly connected to one another at least in the edge areas, e.g. by welding, sealing or gluing.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von bevorzugten Ausgestaltungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigenThe invention and further advantages that can be achieved thereby are explained in more detail below using preferred embodiments of an exemplary embodiment.
Show it
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes plattenförmiges Element, insbesondere Lichtelement für eine Lichtdachkonstruktion im vertikalen Schnitt I-I in Figur 2;
30Fig. 1 shows a plate-shaped element according to the invention, in particular a light element for a skylight construction in vertical section II in Fig. 2;
30
Fig. 2 das Lichtelement in der Draufsicht;Fig. 2 the light element in plan view;
Fig. 3 den Randbereich &khgr; in Figur 1 in vergrößerter Darstellung;Fig. 3 shows the edge region &khgr; in Figure 1 in an enlarged view;
Fig. 4 eine Lichtdachkonstruktion für ein gewölbtes Dach mit zylinderabschnittförmig gewölbten plattenförmigen Elementen.Fig. 4 a skylight construction for a curved roof with cylindrically curved plate-shaped elements.
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Das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Lichtelement ist von flacher bzw. plattenförmiger Bauform, wobei es in der Draufsicht gesehen eine rechteckige oder quadratische Form aufweist.The light element designated as a whole with 1 is of flat or plate-shaped design, and has a rectangular or square shape when viewed from above.
Das Lichtelement 1 besteht aus zwei übereinander angeordneten, vorzugsweise hohlen Profilplatten, la, Ib und einer dazwischen angeordneten Solarzellenmatte 2, die eine Vielzahl Solarzellen 3 auf ihren Flächenbereich verteilt angeordnet aufweist und zwischen den Profilplatten la, Ib gelegt ist. Die Solarzellenmatte 2 besteht aus einer Trägerfolie und den darin eingebetteten Solarzellen 3. Die Profilplatten la, Ib sind mit der Trägerfolie 4 sandwichartig und fest verbunden. Hierdurch sind die Solarzellen 3 von mechanischer Beschädigung und Korrosion geschützt im Lichtelement 1 angeordnet. Es ist von Vorteil, die Solarzellen 3 jeweils in einem Abstand Ic vom Rand der Profilplatten la, Ib anzuordnen, so dass sie auch im Bereich der Schmalseiten des Lichtelements 1 geschützt angeordnet sind. Im Bereich des Randabstands Ic können zwischen der Trägerfolie 4 und den Profilplatten la, Ib die Dickenverjüngung der Trägerfolie 4 ausgleichende Füllschichten 4d vorgesehen sein.The light element 1 consists of two preferably hollow profile plates, la, 1b, arranged one above the other and a solar cell mat 2 arranged between them, which has a large number of solar cells 3 distributed over its surface area and is placed between the profile plates la, 1b. The solar cell mat 2 consists of a carrier film and the solar cells 3 embedded therein. The profile plates la, 1b are sandwiched and firmly connected to the carrier film 4. As a result, the solar cells 3 are arranged in the light element 1 so that they are protected from mechanical damage and corrosion. It is advantageous to arrange the solar cells 3 at a distance Ic from the edge of the profile plates la, 1b so that they are also arranged in a protected manner in the area of the narrow sides of the light element 1. In the area of the edge distance Ic, filler layers 4d which compensate for the thickness taper of the carrier film 4 can be provided between the carrier film 4 and the profile plates la, 1b.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für eine Einbettung der Solarzellen 3 besteht darin, die Trägerfolie 4 aus zwei übereinander angeordneten Teilfolien 4a, 4b zu bilden, die sandwichartig übereinander angeordnet und in der vorbeschriebenen Weise mit den Profilplatten la, Ib verbunden sind.A particularly advantageous embodiment for embedding the solar cells 3 consists in forming the carrier film 4 from two partial films 4a, 4b arranged one above the other, which are arranged one above the other in a sandwich-like manner and are connected to the profile plates 1a, 1b in the manner described above.
Die Profilplatten la, Ib und die Trägerfolie 4 oder die Teilfolien 4a, 4b bestehen aus lichtdurchlässigem oder opalisierendem Material, insbesondere Kunststoff.The profile plates la, 1b and the carrier film 4 or the partial films 4a, 4b consist of translucent or opalescent material, in particular plastic.
Die aus lichtundurchlässigem Material bestehenden Solarzellen 3 sind so geformt oder angeordnet, dass zwischen ihnen freie Bereiche 5 vorhanden sind, durch die hindurch Licht durch das Lichtelement 1 strahlen kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Solarzellen 3 in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Solarzellen 3 eine von einer viereckigen bzw. quadratischen Form in den Eckenbereichen vorzugsweise abweichende Form auf. Hierdurch werden in den gemeinsamen Eckenbereichen der Solarzellen 3 die freien Bereiche 5 bildende Durchtrittslöcher für Licht geschaffen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Solarzellen 3 eine im wesentlichen achteckige Form auf. Aufgrund dieser Form liegen die Solarzellen 3 dann, wenn sie dicht aneinander anliegen, an geraden Randabschnitten 3a aneinander an. Die Randabschnitte können auch einen kleinen Abstand voneinander aufweisen.The solar cells 3, which are made of opaque material, are shaped or arranged in such a way that there are free areas 5 between them through which light can shine through the light element 1. This can be achieved by arranging the solar cells 3 at a distance from one another. In the present exemplary embodiment, the solar cells 3 have a shape that preferably deviates from a quadrangular or square shape in the corner areas. This creates holes for light in the common corner areas of the solar cells 3 that form the free areas 5. In the present exemplary embodiment, the solar cells 3 have an essentially octagonal shape. Due to this shape, the solar cells 3, when they are close to one another, lie against one another at straight edge sections 3a. The edge sections can also be a small distance from one another.
Da die Solarzellenmatte 2 ein vorfertigbares Bauteil ist, kann sie unabhängig vom Lichtelement 1 in einer Vielzahl vorgefertigt, gelagert und bereitgestellt werden. Zur Herstellung der Solarzellenmatte 2 werden die Solarzellen 3 auf der unteren Teilfolie 4a geordnet aufgelegt. Dann wird die obere Teilfolie 4b aufgelegt, und die Teilfolien werden dann miteinander verbunden, z. B. veschweisst, versiegelt oder verklebt. Dies kann in einem dazu geeigneten Ofen erfolgen.Since the solar cell mat 2 is a prefabricated component, it can be prefabricated, stored and provided in large numbers independently of the light element 1. To produce the solar cell mat 2, the solar cells 3 are placed in an orderly manner on the lower partial film 4a. The upper partial film 4b is then placed on top and the partial films are then connected to one another, e.g. welded, sealed or glued. This can be done in a suitable oven.
Zur Fertigstellung eines Lichtelements 1 wird die untere Profilplatte la am Montageort positioniert. Dann werden zunächst die Solarzellenmatte 2 und dann die Profilplatte Ib aufeinandergelegt. Die so gebildete Einheit wird dann miteinander verbunden, z. B. durch Schweißen, Siegeln oder Kleben.To complete a light element 1, the lower profile plate 1a is positioned at the installation location. Then first the solar cell mat 2 and then the profile plate 1b are placed on top of each other. The unit thus formed is then connected to one another, e.g. by welding, sealing or gluing.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Profilplatten la, Ib durch sogenannte Doppelstegprofile gebildet, jeweils mit einer Oberwand, einer Unterwand und mehreren, diese miteinander verbindenden Stegwänden. Die Profilform gewährleistet eine Herstellung durch Strangpressen. Durch die Ausbildung in Hohlprofilform wird Material und Gewicht eingespart bei Gewährleistung eines großen Biegewiderstandsmomentes.In the present embodiment, the profile plates la, 1b are formed by so-called double-web profiles, each with an upper wall, a lower wall and several web walls connecting them to one another. The profile shape ensures production by extrusion. The hollow profile design saves material and weight while ensuring a large bending resistance moment.
Wie Figur 1 deutlich zeigt, ist das Lichtelement 1 zylinderabschnittförmig nach oben gewölbt.As Figure 1 clearly shows, the light element 1 is curved upwards in the shape of a cylinder section.
Es kann im übrigen vorteilhaft sein, das Lichtelement 1 durch einen seine schmalen Stirnseiten umgebenden Rahmen 6, z.B. aus U-Profilen, zu stabilisieren. Bei einer U-Form können die Stege des U-Profils die Ränder des Lichtelements 1 übergreifen.It can also be advantageous to stabilize the light element 1 by means of a frame 6, e.g. made of U-profiles, surrounding its narrow end faces. In the case of a U-shape, the webs of the U-profile can overlap the edges of the light element 1.
Figur 4 zeigt eine Lichtdachkonstruktion mit einem gewölbten Dach, wobei ein durch ein Lichtelement 1 und ein durch zwei nebeneinander angeordnete Lichtelemente 1 gebildetes Dachfenster vorgesehen sind.
30Figure 4 shows a skylight construction with a curved roof, wherein a roof window formed by a light element 1 and a roof window formed by two light elements 1 arranged next to each other are provided.
30
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Solarzellen 3 ohne freie Bereiche 5 anzuordnen. Ein solches Element dient hauptsächlich der Energiegewinnung.Within the scope of the invention, it is possible to arrange the solar cells 3 without free areas 5. Such an element serves primarily for energy generation.
Die Solarzellen brauchen nicht in dem im wesentlichen gesamten Bereich des Lichtelements 1 angeordnet sein. Sie können auch in einem oder mehreren Bereichen bzw. Feldern angeordnet sein, der bzw. das kleiner ist als in Fig. 2 dargestellt.The solar cells do not have to be arranged in substantially the entire area of the light element 1. They can also be arranged in one or more areas or fields which are smaller than those shown in Fig. 2.
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