DE4408508A1

DE4408508A1 - Solardachziegel

Info

Publication number: DE4408508A1
Application number: DE4408508A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Chem Feldmann; Johannes Franke; Ulrich Dr Knopf; Winfried Dipl Ing Eckert; Lothar Dipl Ing Wollweber; Norbert Dipl Ing Machill
Original assignee: SESOL GES fur SOLARE SYSTEME
Current assignee: SESOL GES fur SOLARE SYSTEME
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement zum Eindecken von geneigten Dächern, welches gleichzeitig Solarzellen zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie enthält.

Zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie auf photovolta schem Wege ist es bekannt, großflächige, aus einzelnen zusammen geschalteten Solarzellen bestehende Solarmodule auf geneigten Dächern anzuordnen. Die Anordnung erfolgt dabei oft in dach paralleler Weise, d. h. die Solarmodule müssen aufgrund ihres großen Gewichts auf speziellen stabilen Tragwerkkonstruktionen über der eigentlichen Dachhaut montiert werden. Nachteilig sind hierbei der zusätzliche Aufwand für die Tragwerkkonstruktion, das Durchdringen der eigentlichen Dachhaut sowie die architektonisch störende Beeinflussung der Ansicht des Daches.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde unter anderem in den DE-OS 36 23 578, DE-OS 36 26 450 und 37 15 034 vorgeschlagen, Dachzie gel normaler Größe mit photovoltaischen Elementen zu versehen und an der Rückseite untereinander zu verschalten. Derartige Solar dachziegel bestehen aus Glas oder anderen ausreichend stabilen Materialien. Bei diesen Lösungen sind keine zusätzlichen Trag werkkonstruktionen mehr notwendig. Die Solardachziegel können im Verband mit normalen Dachziegeln verlegt werden, so daß die architektonische Gestalt des Daches nur wenig beeinflußt wird. Durch die an jedem Solardachziegel notwendigen Bereiche zum Über lappen benachbarter Solardachziegel oder normaler Dachziegel verringert sich jedoch die zur Aufnahme von Solarzellen geeignete Fläche, was sich wiederum nachteilig auf den Wirkungsgrad der mit Solardachziegeln eingedeckten Dachfläche auswirkt. Außerdem ist bei diesen Lösungen der Aufwand zur elektrischen Verschaltung der Solarziegel sehr groß.

Im DE-GM 92 09 228 wird ein Bauelement zur Eindeckung von Dächern beschrieben, welches das Mehrfache der Fläche eines normalen Dachziegels aufweist, z. B. die Fläche von vier normalen Dachzie geln. Dadurch ergibt sich eine entsprechend größere Fläche zur Aufnahme von Solarzellen. Das Bauelement besteht jedoch aus einem oberen und einem unteren Rahmenteil, die durch Verschrauben verbunden sind und zwischen denen z. B. ein die Solarzellen auf nehmendes Glasplattenlaminat angeordnet ist. Zum dichten Ein decken des Daches wird das Bauelement firstseitig von benachbar ten Bauelementen oder normalen Dachziegeln überlappt, traufseitig überlappt das Bauelement analog ein anderes Bauelement bzw. normale Dachziegel. An den Seiten erfolgt die Abdichtung durch auf nach oben gerichteten Dichtleisten angeordnete Abdeckelemen te. Die Verlegung derartiger Bauelemente ist auf der normalen Dachunterkonstruktion möglich. Ungünstig ist der komplizierte Aufbau des Bauelements. Der entscheidende Nachteil ist jedoch darin zu sehen, daß die seitliche Abdichtung zwischen zwei be nachbarten Bauteilen durch zusätzliche Abdeckelemente erfolgen muß. Die seitliche Abdichtung eines Bauteils zu mehreren benach barten normalen Dachziegeln ist überhaupt nicht zufriedenstellend gelöst.

Eine ähnliche Lösung wird in dem EP 0 549 560 beschrieben. Auch hier nimmt ein Rahmen, der die Form mehrerer aneinanderliegender Dachziegel aufweist, eine Trägerplatte mit Photoelementen auf. Gehalten wird die Trägerplatte durch Dichtungsleisten und Halte leisten. Auch dieses Bauteil in Form eines Solardachziegels kann auf normalen Dachunterkonstruktionen verlegt werden. Ebenso ist eine first- und traufseitige Überlappung vorgesehen. Durch Anord nung eines Wasser- und eines Deckfalzes ist auch eine wetterdich te Verlegung seitlich benachbarter Solardachziegel möglich, so daß keine zusätzlichen Abdeckelemente notwendig sind. Bei einer gemeinsamen Verlegung mit normalmaßigen Dachziegeln ergeben sich jedoch ebenfalls die bekannten Dichtungsprobleme im seitlichen Bereich.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herstell- und verlegbaren Solardachziegel zu schaffen, bei dem zumindest die Länge dem Mehrfachen der Länge eines normalen Dachziegels entspricht und eine möglichst große zusammenhängende Fläche zur Aufnahme von Solarzellen vorhanden sein soll, wobei jedoch die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungsprobleme beim benachbarten Verlegen mit normalmaßigen Dachziegeln vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Solardachziegels ist es möglich, die Größe des Solardachziegels so zugestalten, daß er die Fläche von mehreren normalen Dachziegeln einnimmt, wodurch eine entsprechend große zusammenhängende Fläche zur Aufnahme der Solarzellen zur Verfügung steht. Durch die besondere Gestaltung des Solardachziegels im Bereich des Wasser- und des Deckfalzes ist trotzdem ein Verlegen im Verband mit normalmaßigen Dachzie geln möglich, ohne daß zusätzliche Abdeckelemente notwendig sind bzw. eine unzureichende Abdichtung des Daches in Kauf genommen oder durch andere zusätzliche Maßnahmen beseitigt werden muß.

Durch den mehrfach abgestuften Wasserfalz gemäß Patentanspruch 2 wird eine besonders wetterdichte Verlegung erreicht. Das Vergie ßen der Anschlußklemmen für Solarzellenverschaltung und Anschluß kabel in einem üblicherweise schon vorhandenen Hohlraum ist eine vorteilhafte Variante für die mechanisch und elektrisch sichere, korrosionsgeschützte Anordnung der Anschlüsse.

Die Patentansprüche 4 und 5 geben verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der Solarzellen am Grundkörper an. Durch die farb liche Gestaltung der sichtbaren Bereiche des Grundkörpers können die Solardachziegel optimal der Dachansicht angepaßt werden.

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

Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Solardachziegel, dessen einstückiger Grundkörper 1 die Größe von vier nebeneinander angeordneten normalen Dachziegeln aufweist. In dieser Größe kann der Solardachziegel durch eine Person an beliebigen Stellen in der vorhandenen Dachhaut verlegt werden. Der Grundkörper 1 ist einstückig aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Die untereinander verschalteten Solarzellen 2 sind an der Rückseite der Glasscheibe ohne Rahmen befestigt. Die Befestigung der Solar zellen 2 kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen, so z. B. durch Verkleben oder Schrumpfen einer Folie. Während der Herstel lung des Grundkörpers 1 wurde die Glasscheibe mit den Solarzellen rahmenlos und unlösbar in das Kunststofflaminat eingebettet. An der Firstseite ist der Grundkörper 1 mit hohlen Ausformungen 7 versehen, die ein definiertes Überlappen mit normalen Dachzie geln, hier z. B. vom Typ der Frankfurter Pfanne, gewährleisten. An der traufseitigen Unterkante weist der Grundkörper 1 entsprechen de Ausnehmungen auf, welche ebenfalls ein definiertes Überlappen mit normalen Dachziegeln sowie mit weiteren erfindungsgemäßen Solardachziegeln ermöglichen. Die Fläche, auf der die Solarzellen angeordnet sind, ist völlig zusammenhängend und eben ausgestal tet. Dadurch ist es möglich, die Solarzellen hinter einer flachen Glasscheibe anzuordnen, was sich vorteilhaft auf die Befestigung und Verschaltung der einzelnen Solarzellen 2 auswirkt. Die die Solarzellen abdeckende Glasscheibe reicht bis an die traufseitige Kante des Grundkörpers 1. Dadurch kann sich abgelagerter Schmutz nicht festsetzen und in Verbindung mit Niederschlägen tritt ein Selbstreinigungseffekt ein.

An den Seiten ist der Grundkörper 1 mit einem Wasserfalz 3 und einem Deckfalz 4 versehen, die jedoch im Gegensatz zur die Solar zellen tragenden Fläche Abstufungen 5 und 6 aufweisen. Diese Abstufungen sind entsprechend der Überlappungsgeometrie normaler Dachziegel geformt, so daß eine maximal wetterdichte Verlegung des Solardachziegels mit seitlich benachbarten, normalen Dachzie geln möglich ist.

Die einzelnen Solarzellen 2 sind über Kontaktfahnen zu Strings verschaltet, die in einer der dachziegeltypischen Ausformungen 7 platzsparend zusammengeführt, mit dem Anschlußkabel verbunden und korrosionsgeschützt vergossen sind. Von dort aus erfolgt das Zusammenschalten der Solardachziegel über ein unverwechselbares Verbindungssystem, bestehend aus Klemme und flexiblem Anschlußka bel. Dadurch kann das Verlegen und Verschalten der Solarziegel durch den Dachdecker vorgenommen werden.

Mindestens in den nicht mit Solarzellen belegten Bereichen ist der Grundkörper 1 der Farbe der benachbarten normalen Dachziegel angepaßt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Grund körper 1 aus lichtdurchlässigem Kunststoff oder Glas. Dabei kann die Herstellung durch unterschiedliche Formgebungsverfahren erfolgen, z. B. Spritzguß oder Pressen. Die einzelnen Solarzellen 2 sind in dieser Ausführung auf der Rückseite des Grundkörpers 1, ohne Rahmen oder andere Bauelemente befestigt. Die Befestigung kann wieder durch Verkleben, Vergießen oder ähnliche Verfahren erfolgen.

Bezugszeichenliste

1 Grundkörper
2 Solarzellen
3 Wasserfalz
4 Deckfalz
5; 6 Abstufungen
7 Ausformung

Claims

1. Solardachziegel, zur Eindeckung von geneigten Dächern und zur gleichzeitigen Aufnahme von Solarzellen, wobei mindestens die Länge des Solardachziegels das Mehrfache eines normalen Dach ziegels beträgt, der Solardachziegel im überlappenden Verband mit weiteren Solardachziegeln sowie mit normalen Dachziegeln verlegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkör per (1) des Solardachziegels einstückig ausgeführt ist, daß die die Solarzellen (2) aufnehmende Fläche eben ist, wobei jedoch der Wasserfalz (3) und der Deckfalz (4) Abstufungen (5; 6) aufweisen, die der Überlappungsgeometrie normalmaßiger Dachziegel entsprechen.

2. Solardachziegel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserfalz (3) im Bereich zweier sich first- und traufseitig überlappender normaler Dachziegel, der Überlap pungsgeometrie angepaßt, mehrfach abgestuft ausgebildet ist.

3. Solardachziegel nach Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungsklemmen zwischen zusammengeführter Solarzellenverschaltung und Anschlußkabel in einem dachziegeltypischen Hohlraum (7) an der Rückseite des Grundkörpers vergossen sind.

4. Solardachziegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander verschalteten Solarzel len (2) an der Rückseite einer lichtdurchlässigen Glasscheibe rahmenlos und ohne zusätzliche Befestigungselemente angeordnet sind und daß diese Glasscheibe unlösbar in dem aus Kunststoff bestehenden, durch Laminieren hergestellten Grundkörper (1) eingebettet ist.

5. Solardachziegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus lichtdurchlässigem Glas oder Kunststoff besteht und die untereinander verschalte ten Solarzellen (2) an der Rückseite des Grundkörpers (1) rahmenlos und ohne zusätzliche Befestigungselemente angeordnet sind sind.

6. Solardachziegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1), zumindest in dem keine Solarzellen aufnehmenden Bereich, farblich der Farbe be nachbarter normaler Dachziegel angepaßt ist.