DE202010005806U1

DE202010005806U1 - Bedachungselement für Gebäude mit eingebauter Vorrichtung zur Erzeugung von elektronischer Energie

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Publication number: DE202010005806U1
Application number: DE202010005806U
Authority: DE
Original assignee: ISTITUTO RICERCHE PER LO SVILU; ISTITUTO RICERCHE PER LO SVILUPPO ECONOMICO E SOCIALE Srl
Current assignee: ISTITUTO RICERCHE PER LO SVILU; ISTITUTO RICERCHE PER LO SVILUPPO ECONOMICO E SOCIALE Srl
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: AU2010347514A1; EP2401448B1; FR2957100B3; EP2602400A1; ZA201005235B; ITRM20100032U1; ES2421485T3; WO2011107835A1; BRMU9001616U2; CN102906354A; EP2401448A1; FR2957100A3

Abstract

Photovoltaikziegel (1) aus keramischem emaillierbarem Material, besonders geeignet zum Eindecken eines Gebäudedaches, der Folgendes umfasst:
– eine Photovoltaikplatte (101), die geeignet ist, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln und ein Verbindungsgehäuse (13) mit den entsprechenden elektrischen Anschlüsse umfasst, die in operativer Position auf einem Teil des Photovoltaikziegels angebracht ist (1);
– mehrere Halteelemente (5, 6, 8; 13) der Photovoltaikplatte (101), die geeignet sind, um mit Halteelementen von anderen gleichartigen und benachbarten Ziegeln zusammenzu wirken, um die jeweiligen Photovoltaikplatten (101) in der operativen Position zu halten, wenn der Photovoltaikziegel (1) in die Bedachung eingegliedert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bedachungselement für Gebäude mit eingebauter Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie, im Besonderen auf einen Ziegel zum Decken von Gebäudedächern, welcher eine Photovoltaikplatte zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie beinhaltet.
Photovoltaikplatten stellen heutzutage eine mögliche Alternative zu traditionellen Energiequellen dar und sind technisch ausreichend ausgereift, um einen weitreichenden Einsatz zu rechtfertigen. Außer dass sie die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenenergie ermöglichen, das heißt zu Nullkosten, wenn man von der Amortisierung der Installation der Anlagen absieht, erweisen sich Photovoltaikplatten als besonders nützlich in einem Umfeld, wo es nicht wirtschaftlich wäre, traditionelle Stromleitungen einzuleiten. In den letzten Jahren richtet sich die Aufmerksamkeit stark auf Photovoltaiklösungen, bei denen die Auswirkungen auf die Umwelt und die Ästhetik durch die vorhandenen Platten auf ein Mindestmaß eingeschränkt werden. Es kann nämlich erforderlich sein, Photovoltaikplatten in einem Umfeld zu installieren, wo es architektonische Auflagen im städtischen Bereich oder Landschafts- oder Naturschutzauflagen gibt. In diesen Fällen macht sich sehr stark die Anforderung bemerkbar, die Photovoltaikplatten in andere architektonische Elemente zu integrieren. Aus diesem Grund wurden daher die sogenannten ”Photovoltaikziegel” entwickelt, welche entsprechend geformte Photovoltaikplatten in Ziegel eingliedern, die in der Lage sind, diese aufzunehmen. Diese Verbindung zwischen traditionellen Elementen zum Eindecken von Gebäuden und den Photovoltaikplatten vermittelt dem Gebäudedach einen zusätzlichen Wert: Auf der einen Seite löst sie das Problem der Eindeckung von Gebäuden mit Elementen, die den traditionellen Dachziegeln sehr ähnlich sind, auf der anderen Seite bietet sie einen enormen Vorteil im Hinblick auf die Energieeffizienz des Gebäudes.
Bekannt sind Vorrichtungen zur Eindeckung von Gebäuden, welche Photovoltaikplatten beinhalten und sie unter allen Wetterbedingungen in ihrer operativen Position halten (dem Sonnenlicht zugewandt, wie in der Planungsphase vorgesehen). Einige Planungslösungen, die in der Vergangenheit vorgestellt wurden, sehen die Eingliederung der Photovoltaikplatte unterhalb eines transparenten Teils des Ziegels vor, sodass das die Platte in der operativen Position gehalten wird und ausgetauscht werden kann, falls erforderlich. Andere Lösungen nach dem Stand der Technik basieren auf vorhandenen Halteelementen, die im Ziegel selbst vorhanden sind, mit denen die Platte verbunden und in operativer Position gehalten wird. Was die Lösungen nach dem Stand der Technik verbindet, bei denen die Photovoltaikplatte mit dem Ziegel verbunden wird, ist die Tatsache, dass jede Platte von geeigneten Halteelementen gehalten wird, die zum Ziegel selbst gehören. Daher müssen wesentliche architektonische Änderungen am Ziegel vorgesehen sein, um die Präsenz der Halteelemente am Ziegel selbst zu berücksichtigen. Außerdem sehen die bisher vorgeschlagenen Lösungen die Integration der Platte in Ziegeln aus traditionellen Materialien vor, typischerweise aus Backstein, die keine besonders effizienten Merkmale im Hinblick auf die Ableitung der Wärme aufweisen, die von den elektrischen Vorrichtungen erzeugt wird, welche mit der Photovoltaikplatte verbunden sind. Ein weiteres verbreitetes Merkmal bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist in der Tatsache zu suchen, dass einige Teile wie beispielsweise der gewölbte Teil im Vergleich zu dem im Wesentlichen flachen Teil, in dem die Photovoltaikplatte untergebracht ist, erhaben sind. Daher kann es bei einigen Beleuchtungsverhältnissen vorkommen, dass die erhabenen Teile des Ziegels Schattenkegel auf die Platte werfen und so ihre Effizienz mindern.
Daher besteht das technische Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, darin, dass ein Bedachungselement für Gebäude geboten wird, bei dem eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie integriert ist, welches ermöglicht, den oben erwähnten Nachteilen unter Bezugnahme auf den Stand der Technik entgegenzuwirken.
Dieses Problem wird durch ein Bedachungselement laut Anspruch 1 gelöst. Die bevorzugten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den davon abhängigen Ansprüchen angeführt.
Die vorliegende Erfindung bietet einige bedeutende Vorteile. Der Hauptvorteil besteht in der Tatsache, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Halten der Photovoltaikplatte durch Halteelemente ermöglicht, die auf den angrenzenden Ziegeln vorhanden sind. Mit anderen Worten ist die Form jedes Ziegels so ausgelegt, dass die Photovoltaikplatte auf den Ziegeln gehalten wird, die an jenen Ziegel angrenzen, auf dem sich die Platte selbst befindet. Ein weiterer Vorteil besteht in der Ausführung des Ziegels aus keramischem Material mit besseren Eigenschaften im Hinblick auf die Ableitung der Wärme (zum Beispiel Steinzeug), welche ermöglichen, die durch die elektrischen Vorrichtungen erzeugte Wärme leichter zu eliminieren. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung verfügt außerdem über eine doppelte Photovoltaikplatte. Das Vorhandensein einer doppelten Photovoltaikplatte auf jedem Ziegel garantiert die Beleuchtung von zumindest einem Teil von einer der beiden Platten bei jedem Einfall der Sonnenstrahlen aus beliebiger Richtung. Jede Platte verbindet sich unabhängig mit dem Stromnetz und ermöglicht auf diese Weise sowohl morgens als auch nachmittags eine Stromversorgung.
Andere Vorteile, Merkmale und die Anwendungsmodalitäten der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibug einiger Ausführungsformen deutlich hervor, die rein als Beispiel und nicht erschöpfend dargestellt sind. Es wird dabei auf die Darstellungen in den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
1 eine perspektivische Vorderansicht einer Ausführungsform des Photovoltaikziegels laut der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Vorderansicht von vier Photovoltaikziegeln darstellt, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photovoltaikziegels zusammengesetzt sind;
3 ein von oben gesehenes Schnittbild von vier Photovoltaikziegeln zeigt, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photovoltaikziegels zusammengesetzt sind;
4A eine perspektivische Ansicht des Photovoltaikziegels von 2 teil weise in der Schnittebene A-A ist;
4B eine perspektivische Ansicht des Photovoltaikziegels von 2 teil weise in der Schnittebene B-B ist;
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 wird ein Photovoltaikziegel 1 in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung insgesamt mit 1 angegeben. Der Photovoltaikziegel 1 ist aus emaillierbarem Keramikmaterial, im Besonderen Steinzeug, gefertigt. Dabei werden die Eigenschaften der Wärmeleitfähigkeit dieses Materials genützt, welche eine Ableitung der Wärme ermöglichen, die von den nachfolgend beschriebenen elektrischen Vorrichtungen erzeugt wird, die sich in der Nähe des Photovoltaikziegels 1 befinden.
Den Photovoltaikziegel 1 kann man sich im Wesentlichen aus zwei Hauptteilen bestehend vorstellen: einem gewölbten Teil 2 und einem im Wesentlichen flachen Teil 3. Diese beiden Teile sind durch einen Rand 4 verbunden, der im Wesentlichen parallel zu einer Richtung verläuft, welche parallel zur Dachneigung ist. Der gewölbte Teil 2 ist im Wesentlichen ein Teil, der wie ein Stück eines Kegelstumpfs geformt ist, der von zwei Erzeugenden am Ende 4, 5 gekennzeichnet ist, die im Wesentlichen schräg zueinander sind. Im Besonderen fällt die Erzeugende 4 mit dem bereits erwähnten Rand 4 zusammen, der den gewölbten Teil 2 und den im Wesentlichen flachen Teil 3 verbindet. Bei dem im Wesentlichen flachen Teil 3 sind mehrere Distanzelemente 6, 7 vorhanden, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird. Diese Distanzelemente 6, 7 umfassen Rückenlinien 6, welche im Vergleich zu den Kanälen 7 erhaben sind.
1 zeigt außerdem erste Halteelemente in Längsrichtung 8, 13, die, wie nachfolgend genauer beschrieben, geeignet sind, um eine Verbindung zwischen dem Photovoltaikziegel 1 und einem analogen Ziegel herzustellen, der neben diesem angeordnet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die ersten Haltelemente in Längsrichtung 8, 13 im Besonderen einen ersten Rand 9 des im Wesentlichen flachen Teils 3. Am gegenüberliegenden Teil im Hinblick auf den ersten Rand 9 ist ein zweiter Rand 10 vorhanden, entlang dessen eine Verbindungszone 11 vorgesehen ist. Entlang der Verbindungszone 11 ist eine Rinne 14 vorhanden, die geeignet ist, um das Wasser abfließen zu lassen.
2 zeigt eine Ansicht von vier Photovoltaikziegeln 1 mit vier dazugehörigen Photovoltaikplatten 101, die in den jeweiligen operativen Positionen angeordnet sind. Bei der Analyse von 2 wird das Haltesystem der Photovoltaikplatten 101 auf den jeweiligen Ziegeln 1 deutlicher erkennbar. Man sieht nämlich, wie ein Verbindungsgehäuse 13, das mit einer Photovoltaikplatte 101 verbunden ist, parallel zur Rinne 14 angeordnet ist. Seitlich von der Rinne 14 sind außerdem mehrere Durchgangselemente 15 vorhanden, welche für den Durchgang von Stromanschlusskabeln 16 der Photovoltaikplatten 101 geeignet sind. Man versteht außerdem, dass die Distanzelemente 6, 7 dazu dienen, um eine Belüftung der Photovoltaikplatte 101 zu gewährleisten. Es ist nämlich möglich, zwischen einer Fläche des Photovoltaikziegels 1 und der Photovoltaikplatte 101 für die Luft einen Durchgang zur Kühlung vorzusehen. 2 zeigt auch, wie jede Photovoltaikplatte in zwei getrennte Stromkreise 17 und 18 geteilt ist, die voneinander unabhängig und parallel verbunden sind und so angeordnet sind, dass die Photovoltaikplatte 101 den auffallenden Sonnenstrahlen aus jeder beliebigen Richtung 19 zumindest teilweise ausgesetzt ist. Auch wenn die auftreffenden Sonnenstrahlen 19 nicht beide getrennten Stromkreise 17, 18 treffen, ist zumindest einer der beiden teilweise außerhalb eines Schattenkegels 20, der vom gewölbten Teil 2 verursacht wird, und garantiert so die Versorgung des Stromnetzes, das an die Photovoltaikplatte 101 angeschlossen ist.
Wie aus dem nachfolgenden Text deutlicher hervorgehen wird, weist der Photovoltaikziegel 1 mehrere Halteelemente 5, 6, 8, 13 der Photovoltaikplatte 101 auf, die geeignet sind, um mit analogen Elementen von anderen gleichartigen und benachbarten Ziegeln zusammenzuwirken, um die jeweiligen Photovoltaikplatten 1 in der operativen Position zu halten, wenn der Photovoltaikziegel 1 in die Bedachung eingegliedert ist. Diese Halteelemente umfassen die bereits erwähnten Halteelemente in Längsrichtung 8, 13 und zweite Halteelemente in Querrichtung 5, 6. 3 zeigt die zweiten Halteelemente in Querrichtung 5, 6, welche dazu geeignet sind, um die Photovoltaikplatte 101 parallel zur Dachoberfläche und normal zur Dachneigung zu halten. Diese zweiten Halteelemente in Querrichtung 5, 6 umfassen zumindest einen Rand 5 des gewölbten Teiles 2, der geeignet ist, um sich über einen Teil der Photovoltaikplatte 101 eines angrenzenden Ziegels zu legen und so den Umstand nützt, dass die beiden Erzeugenden am Ende 4, 5 des gewölbten Teiles 2 zueinander schräg sind. Mit anderen Worten ist der gewölbte Teil 2 im Wesentlichen ein Halbzylinder, der eine Basis mit einem größeren Durchmesser als die andere aufweist. Auf diese Weise überlagert ein Teil des gewölbten Teiles 2 eines Ziegels zumindest teilweise die Photovoltaikplatte 101 eines anderen Ziegels, der neben dem ersten angeordnet ist.
4B zeigt einen Querschnitt B-B, der in 2 angegeben ist. In 4B ist zu erkennen, wie der gewölbte Teil 2 eines Photovoltaikziegels 1 einen Rand 5 aufweist, der die Photovoltaikplatte 101 überlagert, die in operativer Position auf einem angrenzenden Ziegel angebracht ist. Diese Photovoltaikplatte 101 wird daher auf einer Seite vom überstehenden Rand 5 des angrenzenden Ziegels und auf der anderen Seite von der Rückenlinie 6 des Photovoltaikziegels 1 gehalten.
4A zeigt einen Querschnitt A-A, der in 2 angegeben ist. In 4A erzeugen die Halteelemente in Längsrichtung 8, 13 das Verbindungssystem zwischen zwei benachbarten Ziegeln in paralleler Richtung zur Dachneigung. Es ist zu erkennen, dass ein Verbindungszahn 8, der entlang des ersten Randes 9 eines Ziegels angeordnet ist, in die Verbindungszone 11 des benachbarten Ziegels greift. Auf diese Weise wird ein Raum 12 beim Zwischenraum zwischen dem Verbindungszahn 8 eines Ziegels und der Verbindungszone 11 des benachbarten Ziegels geschaffen, der geeignet ist, um ein Verbindungsgehäuse 13 aufzunehmen und zu halten. Das Verbindungsgehäuse 13 bleibt auf diese Weise zwischen dem Verbindungszahn 8 eines Ziegels und der Verbindungszone 11 des Ziegels daneben eingeklemmt und verhindert so, dass die Photovoltaikplatte 101 sich parallel zur Dachneigung bewegt. Außerdem ist zu erkennen, dass der Raum 12 für das Verbindungsgehäuse auch eine Schutzfunktion vor Witterungseinflüssen 13 ausübt.
Die vorliegende Erfindung wurde bis hierher unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass andere Ausführungsformen vorkommen, die zur selben Erfindung gehören, wie vom Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche definiert.

Claims

Photovoltaikziegel (1) aus keramischem emaillierbarem Material, besonders geeignet zum Eindecken eines Gebäudedaches, der Folgendes umfasst: – eine Photovoltaikplatte (101), die geeignet ist, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln und ein Verbindungsgehäuse (13) mit den entsprechenden elektrischen Anschlüsse umfasst, die in operativer Position auf einem Teil des Photovoltaikziegels angebracht ist (1); – mehrere Halteelemente (5, 6, 8; 13) der Photovoltaikplatte (101), die geeignet sind, um mit Halteelementen von anderen gleichartigen und benachbarten Ziegeln zusammenzu wirken, um die jeweiligen Photovoltaikplatten (101) in der operativen Position zu halten, wenn der Photovoltaikziegel (1) in die Bedachung eingegliedert ist.
Photovoltaikziegel (1) laut Anspruch 1, bei dem das Keramikmaterial Steinzeug ist.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Halteelemente (5, 6, 8; 13) der Photovoltaikplatte (101) erste Halteelemente in Längsrichtung (8; 13) umfassen, die geeignet sind, um die Photovoltaikplatte (101) in einer parallelen Richtung zur Dachneigung zu halten, und zweite Halteelemente in Querrichtung (5, 6), die geeignet sind, um die Photovoltaikplatte (101) parallel zur Dachfläche und normal zur Dachneigung zu halten.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Photovoltaikziegel (1) einen gewölbten Teil (2) und einen im Wesentlichen flachen Teil (3) umfasst, wobei diese Teile miteinander durch einen Rand () verbunden sind.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der Ansprüche 3 oder 4, bei dem die ersten Halteelemente in Längsrichtung (8; 13) einen Verbindungszahn (8) entlang eines ersten Randes (9) des flachen Teils und eine Verbindungszone (11) entlang eines zweiten Randes (10) des flachen Teils aufweist, wobei der Verbindungszahn (8) eines Ziegels geeignet ist, um mit der Verbindungszone (11) eines benachbarten Ziegels entlang der Richtung der Dachneigung zusammenzuwirken und einen Raum (12) schafft.
Photovoltaikziegel (1) laut vorhergehendem Anspruch, bei dem der Raum (12) geeignet ist, um das Verbindungsgehäuse (13) der Photovoltaikplatte (101) aufzunehmen und zu halten, sodass die Photovoltaikplatte (101) in operativer Position gehalten wird.
Photovoltaikziegel (1) laut den Ansprüchen 5 oder 6, bei dem der Raum (12) geeignet ist, um das Verbindungsgehäuse (13) aufzunehmen und dieses vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die zweiten Halteelemente in Querrichtung (5, 6) zumindest einen Rand des gewölbten Teils (2) umfassen, wobei der Rand so beschaffen ist, dass er einen Teil einer Photovoltaikplatte (101) eines benachbarten Ziegels überragt.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 8, bei dem der gewölbte Teil (2) zwei Erzeugende am Ende (4, 5) aufweist, die im Wesentlichen schräg zueinander sind.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 9, bei dem die Verbindungszone (11) eine Rinne (14) umfasst, die geeignet ist, um den Wasserabfluss zu gewährleisten.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Photovoltaikplatte (101) zumindest zwei verschiedene und voneinander unabhängige Stromkreise (17, 18) aufweist, deren Anordnung so beschaffen ist, dass sie eine zumindest teilweise Exposition der Photovoltaikplatte (101) in jegliche Richtung (19) ermöglicht, aus der die Sonnenstrahlen auftreffen, wobei die mindestens zwei Stromkreise (17, 18) parallel verbunden sind.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 11, bei dem die Verbindungszone (11) mehrere Durchgangselemente (15) zur Durchführung von Stromanschlusskabeln (16) der Photovoltaikplatte (101) umfasst.
Photovoltaikziegel (1) laut einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Distanzelemente (6, 7) vorhanden sind, welche geeignet sind, um eine Belüftung der Photovoltaikplatte (101) zu ermöglichen, damit eine Überhitzung vermieden wird.
Photovoltaikziegel (1) laut vorhergehendem Anspruch, bei dem die Distanzelemente (6, 7) erhabene Rückenlinien (6) unterbrochen durch (7) Kanäle aufweisen, die geeignet sind, um Luft zwischen einer Fläche des Photovoltaikziegels (1) und der Photovoltaikplatte (101) durchströmen zu lassen.