DE202011100503U1

DE202011100503U1 - Dach- und Fassaden-Leichtbauelement

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Publication number: DE202011100503U1
Application number: DE202011100503U
Authority: DE
Original assignee: Ifl Ingenieurbuero fur Leichtbau & Co KG GmbH; Ifl Ingenieurbuero fur Leichtbau & Co Kg 09113 GmbH
Current assignee: Ifl Ingenieurbuero fur Leichtbau & Co KG GmbH; Ifl Ingenieurbuero fur Leichtbau & Co Kg 09113 GmbH
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2011-06-17
Anticipated expiration: 2021-05-07

Abstract

Dach- und Fassaden-Leichtbauelement mit – einer Tragplatte (1) mit wenigstens einer Konstruktion zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, – einem Kern (2) aus einem geschäumten Kunststoff als wärmeisolierendes Material auf der Tragplatte (1), – mindestens einem Photovoltaik-Element auf dem Kern (2) und – mindestens einer Leitung (3) für ein Kühlmedium zur Kühlung des Photovoltaik-Elements im Kern (2).

Description

Die Erfindung betrifft Dach- und Fassaden-Leichtbauelemente.
Durch die Druckschrift DE 198 51 230 A1 ist ein Solar-Dach- und -Wandelement aus Metall bekannt. Auf der Oberseite einer in Längsrichtung profilierten Blechtafel ist die lichtdurchlässige Abdeckung eines Solarkollektors und/oder ein Photovoltaik-Solarmodul kraftschlüssig befestigt. Die in Längsrichtung verlaufenden Kanäle können als Leitungen für flüssige oder gasförmige Medien zum Transport von Sonnenwärme genutzt werden. In den Kanälen können auch wärmeisolierende Materialien eingebracht sein. Zur Nutzung dieser Kanäle müssen diese für das jeweilige Medium dicht sein. Das ist auch bei der Kombination mehrerer Elemente zu gewährleisten. Weiterhin ist eine durchgehende Wärmeisolation bei diesem Element nicht vorhanden.
Die Druckschrift DE 20 2006 018 592 U1 beinhaltet ein elektrothermisches Solarmodul. Dazu sind auf einer Grundplatte Photovoltaikelemente angeordnet. Die Grundplatte umgibt weiterhin ein Rahmen aus einem U-förmigen Profil, dessen offene Seite in Richtung Sonne weist und mit einer lichtdurchlässigen Transparenzplatte bedeckt ist. Im Profil strömende Flüssigkeit wird durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Die Funktionen sind in der Fläche voneinander getrennt. Insbesondere die mittig angeordneten Photovoltaikelemente werden nicht gekühlt. Einrichtungen für eine Wärmeisolation sind nicht vorgesehen.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, energiewandelnde kompakte Dach- und Fassadenelemente einfach zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Dach- und Fassaden-Leichtbauelemente zeichnen sich sowohl durch ihre Kompaktheit als auch ihrer Funktionalität aus.
Dazu besteht ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement aus einer Tragplatte mit wenigstens einer Konstruktion zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, einem Kern aus einem geschäumten Kunststoff als wärmeisolierendes Material auf der Tragplatte und mindestens einem Photovoltaik-Element auf dem Kern. Weiterhin weist das Element mindestens eine Leitung für ein Kühlmedium zur Kühlung des Photovoltaik-Elements im Kern auf.
Das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement ist ein universell einsetzbares Bauhüllenelement, welches die herkömmlichen Funktionen von Dach und Fassade eines Gebäudes, wie Raumabschluss, statische Funktionen, Wetterschutz, Wärmedämmung, Lärmschutz, Verschattung und Sichtschutz mit einer bestmöglichen Nutzung der Solarenergie verbindet. Dazu bildet das Photovoltaik-Element den äußeren Abschluss des Dach- und Fassaden-Leichtbauelements.
Photovoltaik-Elemente sind als Dünnschicht- und Dickschicht-Solarzellen bekannt. Mehrere miteinander verbundene Solarzellen bilden ein Solarmodul. Die Solarzellen bestehen im Wesentlichen aus Halbleitermaterialien insbesondere Silizium. Der Wirkungsgrad ist insbesondere von der Halbleitertechnologie abhängig. Bei Photovoltaik-Elementen ist zu beachten, dass der Wirkungsgrad der Elektroenergieerzeugung mit steigender Temperatur rückläufig ist. Das ist insbesondere im Sommer nachteilig, wobei sich die Photovoltaik-Elemente auf über 70°C aufheizen. Zur Kühlung des Photovoltaik-Elements besitzt das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement mindestens eine Leitung für ein Kühlmedium. Bei der Kühlung wird das Kühlmedium erwärmt, so dass das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement auch zur Solarthermie einsetzbar ist. Das erwärmte Kühlmedium wird dabei insbesondere zur Erwärmung von Wasser genutzt, das sowohl als Trink- als auch Brauchwasser einsetzbar ist. Das betrifft die Warmwasseraufbereitung und die Heizung jeweils einzeln oder in Kombination.
Damit vereinigt das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement sowohl das Prinzip der Photovoltaik als auch der Solarthermie in sich. Neben der Erwärmung des Kühlmediums wird gleichzeitig die elektrische Energieausbeute gesteigert.
Die Nutzung beider Energiekomponenten nach dem Prinzip eines PVT (Photovoltaik und Solarthermie)-Kollektors führt im Zusammenhang mit den vorhandenen solar nutzbaren Gebäudeflächen zu einer maximalen Ausbeute an einer klimaschonenden Energiegewinnung.
Ein weiterer Vorteil ist durch den Kern aus einem geschäumten Kunststoff als wärmeisolierendes Material vorhanden. Wärmeisolierende Materialien wirken in der Regel vorteilhafterweise auch schalldämmend, so dass das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement gleichzeitig sowohl der Wärmeisolation als auch der Schalldämmung dient.
Die Tragplatte gewährleistet vorteilhafterweise die Stabilität des Dach- und Fassaden-Leichtbauelements. Weiterhin wird eine hohe Tragfähigkeit durch den Sandwichaufbau über die feste Verbindung der Tragplatte mit dem Photovoltaik-Element mittels des geschäumten Kunststoffes erreicht.
Im Wesentlichen besteht damit ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement aus der Tragplatte, dem Kern und dem Photovoltaik-Element in einer Sandwichbauweise. Durch ein Aufbringen des Kerns auf die Tragplatte, wobei die Leitungen gleichzeitig eingebettet werden, und des Photovoltaik-Elements ist das Dach- und Fassaden-Leichtbauelement ökonomisch günstig realisierbar.
Die Dach- und Fassaden-Leichtbauelemente lassen sich leicht großflächig anordnen, so dass vorteilhafterweise wenigstens bereichsweise Fassaden und/oder Dächer mit diesen Dach- und Fassaden-Leichtbauelement versehen werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Die Tragplatte besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 im Querschnitt eine Wellenform. Günstigerweise ist das eine Trapezform. Dadurch ist eine höhere Biegesteifigkeit im Gegensatz zu einer ebenen Tragplatte vorhanden.
Der Kern überragt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 die Tragplatte. Damit ist insbesondere bei einer Tragplatte in Trapezform gewährleistet, dass sich zwischen Tragplatte und Photovoltaik-Element das wärmeisolierende Material als Kern befindet.
Das Photovoltaik-Element ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 ein Solarmodul. Dabei sind bekannterweise mehrere Photovoltaik-Elemente elektrisch leitend miteinander verbunden.
Die Tragplatte ist günstigerweise nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 ein Metallblech. Eine derartige Tragplatte ist einfach und ökonomisch günstig realisierbar.
Mehrere Rohre sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 als Leitungen beabstandet und parallel zueinander angeordnet. Damit wird eine optimale Kühlung des Photovoltaik-Elements sichergestellt.
Die Rohre benachbarter Dach- und Fassadenelemente sind in Fortführung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 mittels Press-, Schraub-, Steck- oder Klebverbindungen miteinander verbunden. Damit lassen sich Dach- und Fassadenelemente einfach montieren und dabei die Rohre für das Kühlmedium leicht miteinander verbinden.
Die Rohre liegen nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 als Leitungen am Solarmodul an. Damit wird ein guter Wärmeübergang vom Solarmodul zur Leitung und nachfolgend zum Kühlmedium gewährleistet. Die Rohre besitzen dazu einen kreisförmigen, ovalen oder einen mehreckigen Querschnitt auf. Insbesondere mit einem mehreckigen Querschnitt sind flächige Wärmeübergänge vorhanden.
Die Rohre bestehen nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 vorteilhafterweise aus einem Metall oder einem Kunststoff.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnung jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement in einer Ansicht von unten und
2 ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement in einer Ansicht von oben.
Ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement besteht im Wesentlichen aus einer Tragplatte 1, einem Kern 2 mit Leitungen 3 und einem Solarmodul 4 aus Photovoltaik-Elementen.
Dazu zeigen
die 1 ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement in einer prinzipiellen Ansicht von unten und
die 2 ein Dach- und Fassaden-Leichtbauelement in einer prinzipiellen Ansicht von oben.
Auf der Tragplatte 1 mit wenigstens einer Konstruktion zur Erhöhung der Biegesteifigkeit befindet sich der Kern 2 aus einem geschäumten Kunststoff als wärmeisolierendes Material. Die Tragplatte 1 besitzt dazu im Querschnitt eine Trapezform als eine Wellenform und ist ein Metallblech, insbesondere ein Stahlblech. Zum Korrosionsschutz kann das Stahlblech beschichtet sein. Der Kern 2 überragt die Tragplatte 1. Eingebettet im Kern 2 sind die Leitungen 3 für das Kühlmedium zur Kühlung des Solarmoduls 4. Dazu sind mehrere Rohre als Leitungen 3 beabstandet und parallel zueinander angeordnet. Die Endenbereiche der Rohre sind so ausgebildet, dass Rohre benachbarter Dach- und Fassaden-Leichtbauelemente leicht miteinander verbindbar sind. Das Gleiche gilt für ein Abschlussrohr, in die die Rohre enden. Die Rohre sind dazu mittels Press-, Schraub-, Steck- oder Klebverbindungen miteinander verbunden.
Auf dem Kern 2 befindet sich das Solarmodul 4. Die Rohre sind im Kern 2 so eingebettet, dass das Solarmodul 4 auf dem Kern 2 und den Rohren aufliegt. Die Rohrwände berühren dazu das Solarmodul 4, so dass ein guter Wärmeübergang vom Solarmodul 4 zu den Rohren und in Folge zu dem Kühlmedium in den Rohren gewährleistet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19851230 A1 [0002]
DE 202006018592 U1 [0003]

Claims

Dach- und Fassaden-Leichtbauelement mit – einer Tragplatte (1) mit wenigstens einer Konstruktion zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, – einem Kern (2) aus einem geschäumten Kunststoff als wärmeisolierendes Material auf der Tragplatte (1), – mindestens einem Photovoltaik-Element auf dem Kern (2) und – mindestens einer Leitung (3) für ein Kühlmedium zur Kühlung des Photovoltaik-Elements im Kern (2).
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (1) im Querschnitt eine Wellenform besitzt.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) die Tragplatte (1) überragt.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaik-Element ein Solarmodul (4) ist.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (1) ein Metallblech ist.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohre als Leitungen (3) beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre benachbarter Dach- und Fassadenelemente mittels Press-, Schraub-, Steck- oder Klebverbindungen miteinander verbunden sind.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre als Leitungen (3) am Solarmodul (4) anliegen.
Dach- und Fassaden-Leichtbauelement nach Schutzanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre aus einem Metall oder einem Kunststoff bestehen.