EP1590174A2 - Universal-basisplatte zur solaren strom- und warmwassererzeugung, w ärmeverteilung und kühlung sowie verfahren zu deren h erstellung - Google Patents

Universal-basisplatte zur solaren strom- und warmwassererzeugung, w ärmeverteilung und kühlung sowie verfahren zu deren h erstellung

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EP1590174A2
EP1590174A2 EP03756430A EP03756430A EP1590174A2 EP 1590174 A2 EP1590174 A2 EP 1590174A2 EP 03756430 A EP03756430 A EP 03756430A EP 03756430 A EP03756430 A EP 03756430A EP 1590174 A2 EP1590174 A2 EP 1590174A2
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EP
European Patent Office
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base plate
universal base
plate according
plastic
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03756430A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter W. LÜTZE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Uti Holding and Management AG
Original Assignee
Uti Holding and Management AG
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Publication date
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Priority claimed from DE10304061A external-priority patent/DE10304061A1/de
Application filed by Uti Holding and Management AG filed Critical Uti Holding and Management AG
Publication of EP1590174A2 publication Critical patent/EP1590174A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Heat collection collectors or heat exchangers are available in many sizes and types, from a whole range of materials and for many areas of application. Radiant heat, in particular, is usually used via liquids for their own heating and for air or gas heating, just like warm air for warm air heating. The same applies to cooling.
  • a number of manufacturing materials and types for heat collectors and heat exchangers have size and weight limitations, which then require the use of multiple individual devices or device areas to obtain the performance required for the application.
  • the very high costs that then arise are also very often disruptive if, for example, radiant heat is to be used for water heating and this is also to be represented optically. This fact very often leads to the fact that the devices are brought into molds, the production costs of which prevent mass use from a price / performance point of view. It also very often plays a role that usable plastics alone do not allow permanent use.
  • Solar collectors as heat generators are also available in a wide variety of designs, such as those made and used in a simple manner from plastic for swimming pool heating and in a more complex version for water heating and domestic heat generation, usually as a roof installation or roof construction module.
  • Photovoltaic systems for power generation are currently mainly assembled from small cells and therefore require a considerable amount of material and effort.
  • the invention is therefore concerned with pressing a simple heat collector made of two metal sheets by a thermoplastic plastic connection, this by applying a photovoltaic laminate or thin-film film or else To supplement the simple photovoltaic cells of any make and, if necessary, to stabilize them in the same thermoplastic hot-pressing process with integrated support core with additional, outer sheet metal cover so that it can be self-supporting and even wind and snow-bearing.
  • Such a solar heat collector can only be used as such or as a small or large photovoltaic module with a heat collector for roofing as well as a large or small-sized facade panel or outer wall cladding.
  • the distance between the two metal plates or sheets of the collector is generated in that one of the sheets, which is designed as a countersunk metal plate with a plurality of perforations, each of which has upturns at the height of the desired sheet spacing, by means of flowing plastic in a thermoplastic hot-pressing process be connected to a smooth metal plate.
  • the plastic and sheet metal are connected about the previous application of a rough adhesion promoter already in the rolling process at the required points, namely the sides of the sheet covered by the plastic.
  • a second way is to place such countersunk hole metal plates with the edges of the holes hole by hole so that the total distance is formed by the two edges of the holes.
  • the outer side of the upper, smooth metal sheet in the first process is either dark-colored coated, chromated or anodized.
  • the second way is to darken the plastic for good direct heat absorption.
  • edge closures between the plates of the resulting collector are made with plastic strips, which are also integrated thermoplastic during pressing.
  • plastic strips which are also integrated thermoplastic during pressing.
  • Another variant makes the invention a self-supporting universal roof and wall panel.
  • a support core for further stabilization of the collector can be molded from thermoplastic plastic foam, as well as from thermoplastic honeycomb, cone, box, tube, web, corrugated web or similar plates in the pressing as well as a further cover with a Perforated or countersunk metal plate, which is also applied thermoplastic during the pressing process from the melting of the support core. Covering with a simple sheet provided with an adhesion promoter is also possible.
  • the support core can then also be thermoplastic edged on the side edges by a plastic strip, so that it is even possible to use a gas-permeable material within the panel support core, wrapped in an aluminum-vapor-coated plastic film, to create and maintain a vacuum use at the same time for thermal insulation of the roof or facades with self-supporting panels designed in this way.
  • This type of insulation with a small vacuum layer measuring just a few centimeters achieves ten times the insulation value of conventional insulation materials.
  • the plastic material used as a whole can consist of the thermoplastic materials, as mentioned in claim no. 44, and can also be supplemented by admixtures with powders or fibers from non-thermoplastic materials, so that an improvement in stability is just as possible as the UV protection.
  • the limitation to one main type of plastic for the thermoplastic connection and the support core ensures full recyclability.
  • the production of the solar heat collector including the thermoplastic connection with the support core and the side edge closures, can be carried out in a hot press or in a hot press followed by a cooling press in a stationary plate press or in a double belt press, and, if necessary, even with solar laminates can be pressed on.
  • the countersunk plates are connected to plates by means of a variety of rivets, the purpose of which is a high load-bearing capacity or a form-fitting plastic connection, but not the direct form-fitting connection of two countersunk plates or a countersunk plate with a smooth metal plate in order to transport liquids flatly in the resulting cavity , as is intended for the universal base plate.
  • composite panels with aluminum or sheet steel cover layers and metal or other support bodies in which the metal sheets have a primer or adhesion promoter towards the support core or towards the intermediate layer, which bonds the plastic support core, which is usually laminated with a fleece, a metal honeycomb or the intermediate layer by applying adhesive in the hot or cold compression process.
  • the metal layers used in this case have, on the sides facing the thermoplastic support core, a slightly rough adhesion-promoting layer applied during the rolling process, onto which the outer end layer or the end layers of the thermoplastic support core, which consists of foam, sheets with honeycomb, cone, Box, tube, web, corrugated web or similar structure can be applied on one or both sides in a single hot pressing process with a temperature matched to the melting point of the plastic material mainly used in a precisely determined pressing time.
  • thermoplastic or mainly thermoplastic support core A non-positive connection between the metal cover layers and the thermoplastic or mainly thermoplastic support core is achieved, which can only be destroyed by destroying the support core or by reheating to the melting temperature, which would correspond to this.
  • thermoplastic plastic mass produced in the hot-pressing process on the outer end layer of the support core or a simple thermoplastic plastic plate filling the perforation in the same operation to produce heat exchange surfaces which can either be used directly as collector plates, or with a support core as heat exchange composite panels.
  • the use of such sheets with this special bonding agent also supports the positive connection e.g. perforated sheets or countersunk perforated sheets in the production of composite panels through this additional, non-positive, weatherproof connection of the metal with the thermoplastic support core or an additional thermoplastic intermediate layer, without the need for a further hot pressing process or hot pressing and cooling pressing process.
  • a slip resistance can also be used for floor panels or for panels for connection to others
  • a roughness can be achieved in materials which, with and without a plastic layer additionally applied during the pressing process, offers security for, for example, a conventional adhesive connection.
  • the invention remedies this deficiency in the same way that it enables both solar power and hot water preparation in one module, namely with the universal base plate for solar power and hot water generation and cooling.
  • photovoltaic cells generally have a significant negative change in output, which is usually between 0.4 and 0.5 percent (%) per degree Celsius (° C) of the temperature increase. This applies to solar cells on a crystalline basis as well as thin-film cells of various types, which are currently in development and, compared to the former, are likely to offer future price advantages in production.
  • the solar cells were mainly assembled in relatively small units to form modules or panels and also connected together on site, at one or the other roof or facade location of a building or in the open air for operation and the solar radiation, so far almost always suspended for either electricity or hot water generation. This also meant that a uniform picture of the roof or facade could not be shown.
  • An essential factor for the long-term durability of such combination collectors is the approximately equal thermal expansion of all materials or the creation of buffer zones for the different types of expansion in the relatively large modules in up to gable length or facade height.
  • the universal base plate according to the invention When used in combination with photovoltaic cells, laminates or thin-film foils, the universal base plate according to the invention therefore brings additional electricity yields of up to 20% of the usual yields and, of course, also the full program of water heating, which our economy still uses the most energy existing resources cost.
  • collector plates shown in the three German patent applications mentioned above and the previous and next, and their method of manufacture it is of course also possible to use other large-area collector plates according to the invention, for example simple plastic flat collectors, such as those designed for outdoor pool heating in summer on the lawn are, or those made of stronger plastic material with cavities formed as web, cone, tube, cone or other spacers through which the fluid flows and which form the function of the collector located under the photovoltaic cells.
  • simple plastic flat collectors such as those designed for outdoor pool heating in summer on the lawn are, or those made of stronger plastic material with cavities formed as web, cone, tube, cone or other spacers through which the fluid flows and which form the function of the collector located under the photovoltaic cells.
  • the universal base plate according to the invention is the possible fastening anywhere within the collector surface at the connection points of the plastic by screwing and nailing the plates and the possible use as ceiling, floor and wall heating, as a wall and ceiling cooling collector in addition to the mainly interesting use as a solar collector for roof and facade.
  • a particularly important point is the existing possibility of being able to attach inflow and outflow nozzles to almost every point on the edge of the collector, since the full plastic layer is only present at the countersunk holes and everywhere else the flowed through collector surface is available. This means that the inflow and outflow connections can be used in the required number and at the necessary location for all types of collector design.
  • connection pipe to which the two-sided threaded connection is connected with a screw sleeve can be adapted to the existing flow rate of the liquid circulating in the collector without the connection flow having to be different.
  • gable-high collectors When mounting on a gable roof, it is therefore possible to provide gable-high collectors with a connection pipe and connection for the inflow or outflow only in the ridge and eaves area, even if, for example, the entire roof is covered with it. The same applies to building heights and widths, which leads to a significant reduction in assembly time.
  • connection of a connecting piece to the connecting pipe can be carried out in exactly the same way as the connection to the collector, so that necessary flow improvements, which deviate from the usual number and spacing of the connecting pieces fitted as standard, can be made in place.
  • Another, even more interesting, solution according to the invention is to provide the universal base plate all around with a rectangular hollow profile made of thermoplastic or a metal-plastic composite, which has openings towards the collector surface for the flow of the fluid for its distribution in the plate and which also has a clip connection as an extruded profile, which enables the panels to be strung together in each edge area.
  • This edge connection can then already have the inflow and outflow connections at the points where an inflow or outflow as a whole or the throughflow connection of the plates has to take place with one another.
  • Such a profile can also be introduced into the plate in the usual pressing process.
  • Coverings such as wood in the form of parquet or belts, laminate, cork, linoleum, ceramic or stoneware tiles, carpets of all kinds or other floor and wall coverings can be applied to the large-area collector plates before installation, which is the cost of laying on site makes it easier to control and calculate.
  • Insulating materials or even vacuum insulation are also prefabricated, so that installation costs on site are also eliminated.
  • any coloring or planking of the plastic layer is possible, so that, for example, special coverings are simulated on the roofs and any desired color on interior wall or ceiling surfaces as well as on floor surfaces or structure can be laminated, all of this already taking place in the manufacturing process with a single press cycle.
  • the requirement for the required versatility, both in terms of the various size dimensions required in length and width, and in particular the required flow rate can be solved in a simple manner with this product.
  • the sheet thickness, the size and type of countersunk hole and the hole spacing can be selected within the plastic cover layer so that the required product can be produced in the same process for each application.
  • the manufacturing process takes place in a hot or hot and cooling press process by placing the different layers on top of each other and inserting the necessary edge sealing or edge sealing profiles as well as the inlet and outlet fittings made of the same or similar thermoplastic material and heating and, if necessary, cooling after one Targeted temperature and time targeting the melting points of the materials.
  • the pressing is preferably carried out in a stationary hot or hot cooling press or else in a double belt press.
  • thermoplastic support core or thermoplastic sheet material as a mass for penetration
  • FIG. 3 Structure of a solar universal base plate with a support core in front of
  • thermoplastic sheet either thermoplastic sheet or direct
  • thermoplastic plastic plate and countersunk metal plate 38 metal sheet with adhesion promoter applied during the rolling process or alternatively thermoplastic plastic plate and countersunk metal plate
  • Figure 13 131 round tube embedded in the plastic jacket of the collector

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Abstract

Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff, die überwiegend großflächig einsetz- und preisgünstig in einem einzigen Heißpreß- und Kühlgang herstellbar ist und als Produkt mit Dreifachfunktion sowohl für die photovoltaische Stromerzeugung, als auch für die Kühlung der Solarzellen und die Heißwassererzeugung verwendbar ist. Die Basisplatte ist punktuell schraub-, nagel- und verformbar und kann zur Bildung eines vollflächigen Daches oder einer Fassade, von Decken- und Wandverkleidungen sowie als Fußbodenheizung fast nahtlos aneinandergereiht werden und gibt Wärme sowohl in Strahlung, als auch in Konvektion ab. Verfahren zur Herstellung.

Description

Universal-Basisplatte zur solaren Strom- und Warmwassererzeugung, Wärmeverteilung und Kühlung sowie Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Wärrnesammelkollektoren oder Wärmeaustauscher gibt es in vielen Größen und Arten, aus einer ganzen Reihe von Werkstoffen und für viele Anwendungsbereiche. Dabei wird insbesondere Strahlungswärme in der Regel über Flüssigkeiten zu deren eigener Erwärmung und zur Luft- oder Gaseerwärmung verwendet, genauso wie Warmluft zur Warmlufterwärmung. Gleiches erfolgt bei der Kühlung.
Die vielen Anwendungsbereiche wie zum Beispiel die Heizung über Kollektoren, Heizregister und Platten, für die Aufheizung von Wasserboilern und Wärmespeichern, die Nutzung der Strahlungswärme über Solarkollektoren und die Kühlung von Räumen über Kühlkollektoren sind nur einige der Beispiele, wozu solche Geräte und Einrichtungen notwendig sind.
Bei einer Reihe von Herstellungsmaterialien und -arten für Wärmekollektoren und -tauscher gibt es Begrenzungen in Größe und Gewicht, was dann den Einsatz mehrerer Einzelgeräte oder Einzelgeräteflächen erfordert, um die für den Anwendungszweck erforderliche Leistung zu erhalten. Auch die dann anfallenden sehr hohen Kosten sind sehr oft störend, wenn zum Beispiel Strahlungswärme für die Wassererwärmung eingesetzt werden soll und dies auch noch optisch vertreten werden soll. Diese Tatsache führt sehr oft dazu, daß die Geräte in Formen gebracht werden, deren Herstellungskosten eine Massenanwendung unter Preis- /Leistungsgesichtspunkten verhindern. Dabei spielt auch sehr oft eine Rolle, daß einsetzbare Kunststoffe allein nicht die dauerhafte Nutzung ermöglichen.
Solarkollektoren als Wärmeerzeuger gibt es auch in den verschiedensten Ausführungen, wobei solche in einfacher Art aus Kunststoff für Schwimmbadheizung und in komplizierterer Ausführung für die Warmwasserbereitung und Hauswärmeerzeugung, in der Regel als Dacheinbauoder Dachaufbau-Modul, hergestellt und eingesetzt werden.
Photo-Voltaik-Anlagen zur Stromerzeugung werden derzeit noch hauptsächlich aus Kleinzellen zusammengefügt und erfordern dafür noch einen erheblichen Materialeinsatz und Aufwand.
Nun auch zu dem zukunftsweisenden solartechnischen Einsatz, der eine erhebliche Rolle spielen wird: Die Erfindung befaßt sich deshalb damit, einen einfachen Wärmekollektor aus zwei Metallblechen durch eine thermoplastische Kunststoffverbindung zu verpressen, diesen durch die Aufbringung eines Photovoltaik-Laminates oder von -Dünnschichtfolien oder aber auch der simplen Photovoltaik-Zellen jedweden Fabrikats zu ergänzen und, wenn erforderlich, durch einen im gleichen thermoplastischen Heißpreßverfahren mit integrierten Stützkern mit weiterer, äußerer Metallblechabdeckung so zu stabilisieren, daß er selbstragend und sogar wind- und schneelasttragend eingesetzt werden kann.
Ein solcher Solar-Wärmekollektor kann nur als solcher oder aber auch als kleines oder großes Photovoltaik-Modul mit Wärmekollektor zur Dachabdeckung genauso Verwendung finden wie als groß- oder kleinformatige Fassadenplatte oder äußere Wandverkleidung.
Der Abstand zwischen den beiden Metallplatten oder -blechen des Kollektors wird dadurch erzeugt, daß eines der Bleche, das als Senklochmetallplatte mit einer Vielzahl von Lochungen ausgebildet ist, die jeweils Aufkantungen in Höhe des gewünschten Blechabstandes aufweisen, durch einfließenden Kunststoff in einem thermoplastischen Heißpreßverfahren kraftschlüssig mit einer glatten Metallplatte verbunden werden. Die Verbindung von Kunststoff und Blech erfolgt über die vorherige Aufbringung eines rauhen Haftvermittlers bereits im Walzverfahren an den erforderlichen Stellen, nämlich den vom Kunststoff erfaßten Seiten des Bleches.
Ein zweiter Weg ist, solche Senklochmetallplatten mit den Aufkantungen der Löcher Loch auf Loch gegeneinander zu legen, so daß sich der Gesamtabstand durch die beiden Aufkantungshöhen der Löcher bildet.
Die äußere Seite des oberen, glatten Metallbleches beim ersten Verfahren ist entweder dunkelfarbig beschichtet, chromatiert oder eloxiert. Beim zweiten Weg dienst eine dunkle Einfärbung des Kunststoffes für eine gute direkte Wärmeaufnahme.
Die Randverschlüsse zwischen den Platten des so entstandenen Kollektors erfolgen mit Kunststoffstreifen, die bei der Verpressung ebenfalls thermoplastisch mit eingebunden werden. Für die Befestigung der Basisplatte auf einem Untergrund innerhalb der Kollektorfläche gibt es die allgemein übliche Möglichkeit der Verklebung, aber auch erfindungsgemäß anstelle der kleineren Lochung, verteilt über die Gesamtfläche des Kollektors ausreichend größere Ausstanzungen, ebenfalls mit den üblichen Aufkantungshöhen der Senklöcher, so daß an diesen Stellen die Kunststoffverbindung zur oberen Deckschicht eine die Dichtheit des Kollektors nicht beeinträchtigende Durchbohrung für die Befestigung an einer Unterkonstruktion, wie z.B. einem Dachsparren oder einer Verlattung am Dach, oder einer Verlattung oder direkten Wandanbringung an den Fassaden möglich ist.
Eine weitere Variante macht die Erfindung zur, auch selbstragenden, Universal- Dach- und Wandplatte.
Ein Stützkern zur weiteren Stabilisierung des Kollektors kann sowohl aus thermoplastischem Kunststoffschaum, als auch aus thermoplastischen Waben-, Hütchen-, Kasten-, Röhren-, Steg-, Wellsteg- oder ähnlichen Platten in der Verpressung genauso mit angeformt werden wie eine weitere Abdeckung mit einer Loch- oder Senklochmetallplatte, die ebenfalls thermoplastisch beim Preßvorgang aus der Aufschmelzung des Stützkerns aufgebracht wird. Auch eine Abdek- kung mit einem mit Haftvermittler versehenen einfachen Blech ist möglich.
Der Stützkern kann dann ebenfalls durch eine Kunststoffleiste thermoplastisch an den Seitenrändern eingefaßt werden, so daß es sogar möglich ist, bei Verwendung von gasdurchlässigem Material innerhalb des Paneel-Stützkerns, eingepackt in eine Aluminium-bedampfte Kunststofffolie, ein Vakuum zu erzeugen und zu erhalten, was einen Einsatz gleichzeitig zur Wärmedämmung des Daches oder der Fassaden bei so gestalteten, selbststragenden Paneelen möglich macht. Diese Art der Dämmung mit einer geringen, nur wenige Zentimeter messenden Vakuumschicht erzielt den zehnfachen Dämmwert üblicher Dämmmaterialien.
Das insgesamt verwendete Kunststoffmaterial kann aus den thermoplastischen Materialien, wie im Patentanspruch Nr. 44 erwähnt, bestehen und durch Zumischungen mit Pulvern oder Fasern auch aus nichtthermoplastischen Materialien ergänzt werden, so daß eine Stabilitätsverbesserung genauso möglich ist wie der UV-Schutz. Durch die Beschränkung auf eine hauptsächliche Kunststoffart für die thermoplastische Verbindung und den Stützkern ist eine volle Recyclbarkeit sichergestellt.
Die Herstellung des Solar-Wärmekollektors kann einschließlich der thermoplastischen Verbindung mit dem Stützkern und den Seitenrandverschlüssen in einem Heißpreß- oder in einem Heißpreß- mit anschließendem Kühlpreßgang in einer stationären Plattenpresse oder in einer Doppelband-presse erfolgen, wobei, wenn erforderlich, sogar auch Solarlaminate mit aufgepreßt werden können. In den Patentanmeldungen DE 102 156 06.9, 102 165 69.6, 102 26 703.0, 102 254 39.7 und 102 395 44.6 werden Leichtverbundplatten beschrieben, bei denen faserarmierte Deckschichten, Lochbleche und Senklochbleche mit thermoplastischen Kunststoffschichten in verschiedener Art durch ein- oder beidseitiges Aufbringen auf thermoplastische Stützkerne oder Platten verbunden werden, wobei diese Verbindung entweder durch Formschlüssigkeit der Kunststoff- mit den Metall-Deckschichten oder thermoplastische Verbindung der Kunststoffdeckschichten mit dem Kunststoff des Stützkerns erfolgt.
Hier werden die Senklochbleche über eine Vielzahl von Nieten zu Platten verbunden, deren Zweck eine hohe Tragfähigkeit oder eine formschlüssige Kunststoffverbindung, nicht jedoch die direkte formschlüssige Verbindung zweier Senklochplatten oder einer Senklochplatte mit einer glatten Metallplatte ist, um in einem dann entstehenden Hohraum flächig Flüssigkeiten zu transportieren, wie es bei der Universal-Basisplatte vorgesehen ist.
Bekannt sind auch Verbundplatten mit Aluminium- oder Stahlblechdeckschichten und Metalloder sonstigen Stützkörpern, bei denen die Metallbleche zum Stützkern oder zur Zwischenlage hin einen Primer oder Haftvermittler aufweisen, der eine Verklebung des meist mit einem Vlies kaschierten Kunststoff-Stützkerns, einer Metallwabe oder der Zwischenlage durch Klebstoffauftrag im Heiß- oder Kalt-Verpressungsverfahren möglich macht.
Es scheitert bisher jedoch immer die direkte kraftschlüssige Verklebung eines leichten Stützkerns aus thermoplastischem Schaum- und/oder Wabenmaterial, z.B. aus dem meistverwendeten Polypropylen oder ähnlichem Kunststoff, mit Metallschichten.
Diesen Mangel behebt die Erfindung. Die bei dieser angewendeten Metallschichten tragen auf den dem thermoplastischen Stützkern zugewandten Seiten eine beim Walzverfahren aufgebrachte, leicht rauhe Haftvermittlungsschicht, auf die im Heißpreßverfahren direkt die äußere Endschicht oder die Endschichten des thermoplastischen Stützkerns, der sowohl aus Schaum, Platten mit Waben-, Hütchen-, Kasten-, Röhren-, Steg-, Wellsteg oder ähnlicher Struktur in einem einzigen Heißpreßvorgang mit einer auf den Schmelzpunkt des jeweils hauptsächlich verwendeten Kunststoffmaterials abgestimmten Temperatur in einer genau bestimmten Preßzeit ein- oder beidseitig aufgebracht werden.
Dabei wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Metall-Deckschichten und dem thermoplastischen oder hauptsächlich thermoplastischen Stützkern erreicht, die nur durch Zerstörung des Stützkernes oder durch Wiederaufheizen bis zur Schmelztemperatur, was dieser entsprechen würde, zerstört werden kann.
Bei Verwendung solcher Metallplatten z.B. für Senklochbleche oder Bleche mit einer erhaben eingefaßten Lochung ist es möglich, bei einem Durchdringen dieser so bearbeiteten Bleche mit der im Heißpreßvorgang erzeugten thermoplastischen Kunststoffmasse an der äußeren Endschicht des Stützkerns oder einer einfachen, massenmässig die Lochung ausfüllenden thermoplastischen Kunststoffplatte im gleichen Arbeitsgang Wärmetauschflächen herzustellen, die entweder direkt als Kollektorplatten, oder aber mit einem Stützkern als Wärmetauschverbundpaneele Verwendung finden können.
Außerdem unterstützt der Einsatz solcher Bleche mit diesem speziellen Haftvermittler auch die formschlüssige Verbindung z.B. von Lochblechen oder Senklochblechen bei der Herstellung von Verbundpaneelen durch diese weitere, zusätzliche kraftschlüssige, witterungsfeste Verbindung des Metalls mit dem thermoplastischen Stütztkern oder einer zusätzlichen thermoplastischen Zwischenlage, ohne daß ein weiterer Heißpreßvorgang oder Heißpreß- und Kühlpreßvorgang erforderlich wird.
Bei Verwendung von strukturierten Blechen in der erfindungsgemäßen Ausführung kann z.B. für Bodenplatten auch eine Rutschfestigkeit oder für Platten zur Verbindung mit anderen Materialien eine Rauhigkeit erreicht werden, die mit und ohne eine beim Preßvorgang gleichzeitig zusätzlich aufgebrachte Kunststoffschicht Sicherheit für z.B. eine übliche Klebeverbindung bietet.
Stand der Technik ist bei solaren Photovoltaik-Modulen, die sowohl aus Zellen, als auch aus Dünnschichtfolien und Laminaten angeboten werden, daß solche in der Regel, oft in anderen Modulformen, separat neben den solaren Wärme-Kollektoren auf den Dächern montiert werden. Soweit bekannt, sind bisherige Versuche, kombinierte Module für die Stromerzeugung und die Warmwasserbereitung herzustellen, ganz allgemein daran gescheitert, daß die aufwendige Art der Kollektorenherstellung, deren Abmessungen und deren Herstellungskosten keine Möglichkeit ergaben, diesen Weg zu beschreiten.
Die Kühlung der Photovoltaikzellen, deren Leistung zur Zeit üblicherweise bei einer Betriebstemperatur von 45 ° C gemessen wird und oft zu Irrtümern bei der üblichen Erwärmung der Zellen mit etwa 80 ° bei üblicher Sonneneinstrahlung führt, erfolgt derzeit allgemein mit Luftpolstern, was mehr als unbefriedigend ist.
Diesen Mangel behebt die Erfindung genauso, wie sie es ermöglicht, sowohl die solare Strom-, als auch die Warmwasserzubereitung in einem Modul, nämlich mit der Universal-Basisplatte für die solare Strom- und Warmwassererzeugung und Kühlung.
Photovoltaik-Zellen weisen allgemein bei steigender Temperatur eine erhebliche negative Leistungsänderung auf, die in der Regel zwischen 0,4 und 0,5 Prozent (%) pro Grad Celsius (°C) der Temperatursteigerung beträgt. Dies betrifft Solarzellen auf kristalliner Basis genauso wie Dünnschichtzellen der verschiedensten Art, die derzeit in der Entwicklung sind und gegenüber den erstgenannten eher zukünftige Preisvorteile bei der Herstellung erwarten lassen.
Bisher war man der Auffassung, daß sich die eigentlich logische Verbindung eines Wärmekollektors für die Warmwassererzeugung mit der Stromerzeugung durch Photovoltaikzellen verbietet, weil die Erhitzung des unter den Zellen befindlichen flüssigen Mediums in den mit den Zellen besetzten Modulen in den üblichen Kastenformen auf 65 - 70 °C und die anhaltende Kontaktierung mit dieser Wärme, aufgrund des damit für die Zellen ständig während der Sonneneinstrahlung verbundenen Erhitzungsgrades zu einem zu großen Leistungsabfall führt. Damit war die bisherige Meinung in den beiden letzten Jahrzehnten, in denen mehrfache Versuche dieser Art gestartet wurden, richtig.
Auch wurden die Solarzellen, genauso wie die Kollektoren, hauptsächlich in relativ kleinen Einheiten zu Modulen oder Paneelen montiert und auch so, vor Ort zusammengeschaltet, an der einen oder anderen Dach- oder Fassadenstelle eines Gebäudes oder auch im Freigelände zum Betrieb montiert und der Sonneneinstrahlung, bisher so gut wie immer entweder für die Strom- oder die Warwassererzeugung ausgesetzt. Dies führte auch dazu, daß ein einheitliches Bild des Daches oder der Fassade nicht gezeigt werden konnte.
Bei den allgemeinen technischen Angaben zu den vielfältig angebotenen Photovoltaikmodulen, die ja eine Zusammenfassung einer bestimmten Zahl von Zellen sind, gibt es deshalb in der Regel auch Angaben zur normalen Zellentemperatur, die zwischen 42 und 52 °C schwanken und von denen ausgehend auch Spannungsänderungen und daraus abgeleitete Strom- und Leistungsänderungen pro °C gerechnet werden.
Die Entwicklung neuer Technologien bei der Herstellung von Flachkollektoren, wie sie u.a. aus der Patentanmeldung DE103 00 844.6 und DE 103 01 990.1 sowie insbesondere 10304061.7, die Grundlagen für diese vereinheitlichte Anmeldung sind, ersichtlich ist, und die Vergrößerung und Verlängerung der Kollektoren auf bis zu Giebellänge oder Fassadenhöhe macht jedoch mit dieser Auffassung Schluß und sichert für die Zukunft bei mit Photovoltaik in jeder Form kombinierten Wärme-Kollektoren nicht nur einen ständig ansteigenden Warmwasserertrag, sondern auch zusätzlich eine erhebliche Leistungssteigerung durch die ständige Abkühlung der Photovoltaikzellen, insbesondere im unteren und mittleren und teilweise auch im oberen Temperaturbereich, der bei starker Sonneneinstrahlung mit maximal 75 ° C gleichbleibend, leicht in der Temperatur über dem abströmenden Fluid mit 65 bis 70 ° C, liegt.
Ein wesentlicher Faktor für die langjährige Haltbarkeit solcher Kombinations-Kollektoren ist die etwa gleiche Wärmeausdehnung aller Materialien oder die Schaffung von Pufferzonen für die verschiedenartige Ausdehnung bei den relativ großen Modulen in bis zu Giebellänge oder Fassadenhöhe.
Durch die ständige Durchleitung und die Zufuhr des Fluids in die Universal-Basisplatte als Bestandteil von Wärmeflachkollektoren im niveaumäßig unteren Bereich der montierten Module ist es z.B. möglich, je nach Durchlaufgeschwindigkeit mit einer Eingangstemperatur von 20 ° C auf die als normal geltende Zelltemperatur von im Mittel 50 °C und wesentlich darunter abzusenken und im niveaumäßig obersten Bereich auf der für die Fluiderwärmung oberen Temperaturschwelle von knapp über ca. 65 °C zu halten, so daß nur für diesen obersten Bereich der sonst übliche Leistungsabfall für maximal ca.15 °C, entsprechend in der Regel pro °C von 0,5 % = maximal 7,5 % gilt, der aber durch die Unterschreitung der Normaltemperatur im niveaumäßig unteren und mittleren Bereich überkompensiert wird, so daß praktisch insgesamt die volle Leistung der Zellen, trotz höchster Sonneneinstrahlung und Erhitzung, erhalten bleibt.
Die erfindungsgemäße Universal-Basisplatte bringt also bei einem Einsatz in Kombination mit Photovoltaikzellen, -laminat oder -Dünnschichtfolien Strom-Mehrerträge von bis zu 20 % der üblichen Erträge und natürlich zusätzlich das volle Programm der Warmwasserbereitung, das bis heute unsere Volkswirtschaft den höchsten Energieaufwand aus den vorhandenen Recourcen kostet.
Neben den in den drei vorerwähnten deutschen Patentanmeldungen und bisher und nächstehend gezeigten Kollektorplatten und deren Herstellungsart ist es natürlich möglich, auch andere großflächige Kollektorplatten erfindungsgemäß einzusetzen, so zum Beispiel einfache Kunststoff-Flachkollektoren, wie diese zum Beispiel für die Freibaderwärmung im Sommer auf dem Rasen ausgelegt werden, oder aber solche aus festerem Kunststoffmaterial mit als Steg-, Hütchen-, Röhren-, Kegel- oder anderen Abstandhaltern gebildeten Hohlräumen, durch die das Fluid fließt und die die Funktion des unter den Photovoltaikzellen liegenden Kollektors bilden.
Besonders wichtig bei der erfindungsgemäßen Universal-Basisplatte ist auch die überall innerhalb der Kollektorfläche an den Verbindungsstellen des Kunststoffs mögliche Befestigung durch Verschraubung und Vernagelung der Platten und die mögliche Verwendung als Decken-, Fußboden- und Wandheizung, als Wand- und Decken-Kühlkollektor neben der hauptsächlich interessanten Nutzungsmöglichkeit als Solarkollektor für Dach und Fassade.
Ein besonders wichtiger Punkt ist die vorhandene Möglichkeit, Zu- und Abflußstutzen an fast jeder Stelle des Kollektorrandes anbringen zu können, da nur an den Senklochstellen die volle Kunststoffschicht und überall sonst die durchströmte Kollektorfläche vorhanden ist. Dies bedeutet, daß für alle Ausführungsarten des Kollektors die Zu- und Abflußstutzen in der notwendigen Anzahl und an der notwendigen Stelle ansetzbar sind.
Bekannt ist die Anbringung durch eine Lochbohrung und anschließendes Anschweißen von Kunststoffstutzen auf Platten gleichen oder ähnlichen Materials. Allgemein bekannt sind auch Hohlschrauben und Gewindeschrauben aus Metall. Eine Verwendung solcher Verbindungen an den Randflächen eines Kollektors ist jedoch bisher nicht Stand der Technik, insbesondere nicht die Möglichkeit, solche aus Metall oder Kunststoff an so gut wie allen Randstellen und auch an den flachen Kollektorseiten eines Metall-Kunststoff-Verbundkollektors anzubringen. Durch diese Möglichkeit kann die Dimension des Stutzenverbindungsrohres, an das die beid- seitig mit einem Gewinde versehenen Stutzen mit einer Schraubmanschette angeschlossen werden, der vorhandenen Durchflußmenge der im Kollektor zirkulierenden Flüssigkeit angepaßt werden, ohne daß der Stutzendurchfluß verschieden sein muß.
Bei einer Montage auf einem Giebeldach ist es also möglich, giebelhohe Kollektoren mit einem Stutzenverbindungsrohr und Stutzen für den Zu- oder Abfluß nur im First- und Traufbereich zu versehen, auch wenn zum Beispiel das komplette Dach damit eingedeckt wird. Gleiches gilt für gebäudehohe und -breite Fassaden, was zu einer wesentlichen Verringerung der Montagezeit führt.
Bei der Montage einer Fußbodenheizung genügt es, wenn in einem oder mehreren Räumen die raumbreiten oder -langen Kollektorplatten ebnso mit je nur einem Stutzenverbindungsrohr auf zwei gegenüberliegenden Seiten verbunden werden. Die Verbindungsrohre werden dann im Bereich der durch Fußleisten oder ähnlich abgedeckten Wandanschlüsse untergebracht, so daß jederzeit Kontrollen durchgeführt werden können.
Um flexibel zu sein, kann die Anbringung eines Anschlußstutzens am Verbindungsrohr genauso erfolgen wie der Anschluß an den Kollektor, so daß auch notwendige Durchflußverbesserungen, die von der üblichen Anzahl und den Abständen der serienmäßig angebrachten Stutzen abweichen, an Ort und Stelle angebracht werden können.
Eine weitere, noch interessantere, erfindungsgemäße Lösung ist es, die Universal-Basisplatte rundum mit einem Rechteck-Hohlprofil aus thermoplastischem Kunststoff oder einem Metall- Kunststoffverbund zu versehen, das hin zur Kollektorfläche Öffnungen für den Durchfluß des Fluids zu dessen Verteilung in der Platte aufweist und das außerdem als extrudiertes Profil eine Klipsverbindung aufweist, die ein Aneinanderreihen der Platten in jedem Randbereich ermöglicht. Diese Kantenverbindung kann dann auch bereits die Zu- und Abflußstutzen an den Stellen aufweisen, wo ein Zu- oder Abfluß insgesamt oder die Durchfluß-Verbindung der Platten untereinander zu erfolgen hat.
Auch ein solches Profil kann im üblichen Preßverfahren mit in die Platte eingebracht werden.
Bei einer Fußbodenheizung ist es des weiteren möglich, die mit einer Wabe oder Hütchen bereits im Produktionsprozeß verbundene Kollektorplatte direkt auf eine lose Schüttung aufzulegen und dann in die Schüttung hinein zu verdichten, so daß auf übliche Estrichunterbauten komplett verzichtet werden kann.
Beläge wie Holz in Parkett- oder Riemenform, Laminat, Kork, Linoleum, Keramik- oder Steinzeugfliesen, Teppichboden jeder Art oder andere Fußboden- und Wandbeläge können also bereits vor der Montage auf den großflächigen Kollektorplatten aufgebracht sein, was die Kosten bei der Verlegung vor Ort besser kontrollier- und kalkulierbar macht.
Isoliermaterialien oder sogar eine Vakuumisolierung sind ebenfalls vorgefertigt aufgebracht, so daß auch hier Montagekosten vor Ort entfallen.
Völlig neue Anwendungen wie zum Beispiel die Kühlung von kleinen und großen Kühlräumen und Kühlfahrzeugen, Eisbahnen und Skipisten sind ebenfalls möglich.
Aber was auch wichtig ist: Für die sichtbare Optik, egal auf welcher Seite des Produkts, ist jede Einfärbung oder Beplankung der Kunststoffschicht möglich, so daß zum Beispiel auf den Dächern besondere Eindeckungen simuliert und auf Innenwand- oder Deckenflächen sowie auch auf Bodenflächen jede gewünschte Farbe oder Struktur auflaminiert werden kann, wobei dies alles bereits im Herstellungsprozeß beim einem einzigen Preßgang erfolgt. Die Anforderung an die erforderliche Vielseitigkeit sowohl bei den verschiedenen verlangten Größenabmessungen in der Länge und Breite, als insbesondere auch die erforderliche Durchflußgeschwindigkeit ist bei diesem Produkt auf einfache Art zu lösen. Wie vorher schon erwähnt, können innerhalb der Kunststoffdeckschicht die Blechstärke, die Senklochgröße und -art und die Lochabstände so gewählt werden, daß für jede Anwendung das verlangte Produkt im gleichen Verfahren hergestellt werden kann.
Das Herstellungsverfahren erfolgt in einem Heiß- oder Heiß- und Kühlpreßvorgang durch Auflegen der verschiedenen Schichten übereinander und unter Einfügung der erforderlichen Kantendicht- oder Randabschlußprofile sowie der Ein- und Auslaß-Armaturen aus gleichem oder ähnlichem thermoplastischem Kunststoffmaterial und der Erhitzung und ggf.Abkühlung nach einer gezielt auf die Schmelzpunkte der Materialien abgestimmten Temperatur- und Zeitvorgabe.
Die Verpressung erfolgt bevorzugt in einer stationären Heiß- oder Heiß-Kühlpresse oder aber auch in einer Doppelbandpresse.
Dabei können auch gleichzeitig auf- und Abkantungen oder andere Verformungen oder Durchdringungen sowie Laminat- oder Deckschichtauftragungen angebracht werden.
Die einzelnen Bezugsmerkmale zu der Erfindung werden auf den Seiten „Zu den Zeichnungen" vermerkt.
Universal-Basisplatte zur solaren Strom- und Warmwasser-Erzeugung, Wärme-Verteilung und Kühlung sowie Verfahren zu deren Herstellung
Zu den Zeichnungen
Figur 1 Aufbau einer einfachen Universal-Basisplatte vor der Verpressung
11 Äußere Metalldeckschicht
12 beim Walzvorgang aufgebrachter Haftvermittler
13 Mittlere Lochmetallschicht mit aufgekanteten Lochrändern
14 thermoplastischer Stützkern oder thermoplastisches Plattenmaterial als Masse zur Durchdringung
Figur 2 Aufbau einer solaren Universal-Basisplatte ohne Stützkern vor der Verpressung
21 Photo-Voltaik-Laminat oder -Dünnschichtfolie
22 Metalldeckschicht
23 beim Walzvorgang aufgebrachter Haftvermittler
24 Aufkantung bei den Löchern der Senklochmetallplatte
25 Senklochmetallplatte mit beim Walzvorgang aufgebrachtem Haftvermittler
26 thermoplastische Kunststoffplatte
Figur 3 Aufbau einer solaren Universal-Basisplatte mit Stützkern vor der
Verpressung
31 Photo-Voltaik-Laminat oder - Dünnschichtfolie
32 Metalldeckschicht
33 beim Walzvorgang aufgebrachter Haftvermittler
34 Aufkantung bei den Löchern der Senklochmetallplatte
35 Lochmetallblech mit beim Walzvorgang aufgebrachtem Haftvermittler
36 wahlweise thermoplastische Kunststoffplatte oder direkt
37 thermoplastischer Stützkern
38 Metallblech mit beim Walzvorgang aufgebrachtem Haftvermittler oder wahlweise thermoplastische Kunststoffplatte und Senklochmetallplatte
Figur 4 Universal-Basisplatte mit Dünnschicht-Solarmodul
41 Universal-Basisplatte
42 Fluid
43 PV-Dünnschichtfolie
Figur 5 Universal-Basisplatte mit kristalliner Solarzelle
51 Universal-Basisplatte
52 Fluid
53 Kristalline Solarzelle Figur 6 Universal-Basisplatte mit Solarzellen - Temperaturverläufe
61 Universal-Basisplatte
62 Aufsteigendes Fluid
63 Solarzellen
64 Temperaturkette des Fluids
65 Temperaturkette der erwärmten Solarzellen
66 Zufluß Fluid mit Eingangstemperatur z.B. 20 ° C
67 Abführung Fluid erwärmz auf bis zu 70 ° C
68 Sonneneinstrahlung
Figur 7 71 obere Kunststoffplatte
72 untere Kunststoffplatte
73 obere Senklochmetallplatte
74 untere Senklochmetallplatte
75 Senklochungen der Platte
76 seitliche Abkantungen der Platte
Figur 8 81 allseits verschmolzene Kunststoffschicht
82 Hohlflächen für Flüssigkeitsdurchgang
83 obere Senklochmetallplatte
84 untere Senklochmetallplatte
85 kraftschlüssige Metallplattenverbindung
86 Schnittstelle aus Plattenaufteilung
87 Kunststoffprofil für Verschluß der Schnittstelle vor dem Aufschweißen
Figur 9 91 allseits verschmolzene Kunststoffschicht
92 Hohlflächen für Flüssigkeitsdurchgang
93 obere Senklochmetallplatte
94 untere Senklochmetallplatte
95 kraftschlüssige Metallplattenverbindung
96 Verschluß mit Kunststoffprofil durch Aufschweißen
Figur 10 Hohle Gewindeschraube als Zu-/Abflußstutzen
101 gegenläufiges Gewinde
102 Schraubkanten
103 Hohlraum für Durchfluß
Figur 11 111 eingeschraubter Zu-/Abflußstutzen
112 Kollektorplatte
113 Hohlraum für Flüssigkeitsdurchfluß
Figur 12 121 in Stutzenverbindungsrohr eingeschraubter Zu-/Abflußstutzen
122 Stutzenverbindungsrohr
123 Flüssigkeitsdurchlaß
124 Vorbohrung in Sttzenverbindungsrohr
Figur 13 131 in Kunststoffummantelung des Kollektors eingebettetes Rundrohr
132 Lochung für Flüssigkeitsdurchgang
133 Kollektorplatte Figur 14 141 in Kunststoffummantelung des Kollektors eingebttetes einseitiges
Rundrohr
142 Lochung für Flüssigkeitsdurchgang
143 Kollektorplatte
Figur 15 151 in Kunststoffummantelung der Kollektorplatte eingebettetes
Vierkantrohr
152 Lochung für Flüssigkeitsdurchgang
153 Kollektorplatte
Figur 16 161 eingeschraubter Zu-/Abflußstutzen
162 in Kunststoffummantelung der Kollektorplatte eingebettetes Rohr (Rund-, einseitig Rund- oder Vierkantrohr)
163 Lochung für Flüssigkeitsdurchgang
164 Kollektorplatte
Figur 17 171 obere Kunststoffplatte
172 untere Kunststoffplatte
173 obere Senklochmetallplatte
174 untere SEnklochmetallplatte
175 Seklochungen der Platten
176 seitliche Abkantungen der Platten
Figur 18 181 allseits verschmolzene Kunststoffschicht
182 Hohlflächen für Flüssigkeitsdurchgang
183 obere Senklochmetallplatte
184 untere Senklochmetallplatte
185 krfatschlüssige Blechverbindungen
Figur 19 191 obere Kunststoffplatte
192 untere Kunststoffplatte
193 obere Senklochmetallplatte
194 untere Senklochmetallplatte
195 Senklochungen
196 seitliche Abkantungen der Bleche
197 Photovoltaik-Laminat, -Dünnschichtfolie, -Modul/Element
198 seitliche Kunststoffabdeckungsleiste
199 aluminiumbedampfte Kunststofffolie
200 gasdurchlässige Kunststoff-Waben- oder Kastenplatte o.a.
201 Abdeckblech
202 Vakuum
203 aufgebrachte Haftvermittlerschicht
Figur 20 211 allseits verschmolzene Kunststoffschicht
212 Hohlflächen für Flüssigkeitsdurchgang
213 oberes Senklochblech
214 unteres Senklochblech
215 kraftschlüssige Blechverbindungen
216 Photovoltaik-Laminat, -Dünnschichtfolie, -Modul/Element
217 seitliche Kunststoffabdeckleiste
218 aluminiumbedampfte Kunststofffolie
219 gasdurchlässige Waben- oder Kastenplatte o.a.
220 Abdeckblech
221 Vakuum
Figuren 21 Auswahl aus für die Flüssigkeitsverteilung geeigneten Senklochmustern

Claims

Universal-Basisplatte zur solaren Strom- und Warmwassererzeugung, Wärme-Verteilung und Kühlung sowie Verfahren zu deren HerstellungPatentansprüche
01. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Verbundpaneel mit einer oder zwei Senklochmetallplatte(n) und einer oder zwei thermoplastischen Kunststoffplatte(n) hergestellt ist.
02. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Verbundpaneel mit einer Senklochmetallplatte und einer glatten Metall- oder duroplastischen Kunststoffplatte sowie einer thermoplastischen Kunststoffplatte hergestellt ist.
03. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese weitere thermo- oder duroplastische Kunststoffschichten enthält.
04. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte(n) ein- oder beidseitig zusätzlich mit einer Haftvermittler- (Primer-) Auflage versehen ist (sind).
05. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese allseitig zur dauerhaften Abdichtung mit einem Randverschluß aus Metall oder Kunststoff mit oder ohne kraftschlüssige Verbindungsvorrichtung zur nächsten Platte versehen ist.
06. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Verbundpaneel heißverpreßt und damit kraftschlüssig verschweißt oder verklebt und/oder formschlüssig verbunden ist.
07. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach der unteren Seite verklebt oder innerhalb der durchströmten Plattenfläche an den Kunststoff-Verbindungsstellen generell oder durch punktuelle Bemessung der Lochgröße ohne Beschädigung der Ränder durch formschlüssige Ausfüllung der Löcher mit Kunststoff durchbohr-, durchschraub- oder durchnagelbar ist.
08. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durchströmte Plattenfläche verformt ist.
08. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wärme-Kollektor zur solaren Warmwasser-Erzeugung verwendet wird.
09. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Abkühlung und Leistungserhöhung von auf dieser aufgebrachten photovoltaischen Zellen, Laminaten oder Dünschichtfolien dient.
10. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese sowohl zur solaren Strom-, als auch zur Warmwasser-Erzeugung verwendet wird.
11. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenzeichnet, daß diese an Wand, Decke oder im Fußbodenbereich für die Wärme- oder Kälteverteilung, sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion, klein- und großflächig verwendet wird.
12. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wärmetauscher sowohl in der Umwandung, als auch im Inneren eines Wasserspeichers verwendet wird.
13. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese sowohl teil- als auch vollflächig, giebel- und gebäudehoch in einem oder mehreren Stücken, als Solardach oder als Solarfassadenverkleidung Verwendung findet.
14. Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem einzigen Heißpreß- und, wenn erforderlich, Kühlpreßgang hergestellt wird.
15. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wahl der Höhe der den Plattenabstand bestimmenden Lochaufkantung, die Form und Anzahl sowie die Anordnung der Lochung zueinander die Menge des durchfließenden Fluids entspre-chend der Sonneneinstrahlung des jeweiligen Gebietes und der daraus resultierenden Erwärmdauer in der Durchflußmenge angepaßt wird.
16. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Steuerung der Aufheizung und als UV- und Witterungsschutz die der Sonne zugewandte Seite eine dunkle Farbe aufweist und das Material UV- und witterungsbeständig ist.
17. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung mit am Anfang abgekühltem Fluid die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien bewirkt.
18. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese durchdie Abkühlung der erhitzten Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien eine durch die Erhitzung eingetretene Leistungsminderung durch eine Leistungssteigerung ersetzt.
19. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Einzelplatte oder aus mehreren neben- oder übereinanderliegenden Platten bestehend eine großflächige, zur optimalen Sonneneinstrahlung hin geneigte großflächige, über einer Freifläche angeordnete Einheit bildet.
20. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung mit am Anfang abgekühltem Fluid im Einfließbereich in den Kollektor mit einer Temperatur von + 20 °C die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, - Laminate oder -Dünnschichtfolien von z.B. + 80° C auf ca. + 25 °C und damit in diesem Bereich eine Leistungserhöhung von ca. + 27,5 % bewirkt.
21. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 100 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module.-Laminate oder -Dünnschichtzellen von + 80 ° C auf ca. + 30 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 25 % bewirkt.
22. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 200 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module -Laminate oder Dünnschichtfolien von + 80 auf ca. + 35 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. +22,5 % bewirkt.
23. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 300 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegen- der, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module,-Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca. + 40 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 20 % bewirkt.
24. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 400 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module,-Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 45 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 17,5 % bewirkt.
25. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 500 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 50 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 15 % bewirkt.
26. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 600 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca. + 55 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 12,5 % bewirkt.
27. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 700 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 60 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 10 % bewirkt.
28. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus der Durchströmung 800 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 65 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 7,5 % bewirkt.
29. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus der Durchströmung 900 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegender, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 70 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 5 % bewirkt.
30. Universal-Bodenplattenach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus der Durchströmung 1000 cm über dem Einfließbereich in den Kollektor die Abkühlung darüberliegen-der, erhitzter Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien von + 80 auf ca.
+ 75 ° C und damit in diesem Bereich eine Leistungsänderung von ca. + 2,5 % bewirkt.
31. Universal-Basisplatte nach Anspruch 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zusätzlich um 5 ° C abgesenkten Einfließtemperatur des Fluids in den Kollektor sich die jeweilige Abkühlung der darüberliegenden, erhitzten Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder - Dünn-schichtfolien ebenfalls um ca. - 5 ° C erfolgt und sich damit die bewirkte Leistungssteigerung um ca. + 2,5 % erhöht.
32. Universal-Basisplatte nach Anspruch 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zusätzlich um jeweils 1 ° C abgesenkten oder erhöhten Einfließtemperatur des Fluids in den Kollektor sich die jeweilige Abkühlung der darüberliegenden, erhitzten Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien ebenfalls um ca. - 1 ° C erhöht oder ermäßigt und sich damit die bewirkte Leistungssteigerung um ca. + oder - 0,5 % erhöht oder ermäßigt.
33. Universal-Basisplatte nach Anspruch 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erhöhung oder Verringerung der Durchfließgeschwindigkeit des Fluids eine Verringerung oder Erhöhung der Temperatur der Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien und damit eine Leistungssteigerung oder eine Leistungsminderung derselben bewirkt.
34. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 3_>, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Kollektors dieselbe Wärmeausdehnung aufweist wie die Photovoltaikzellen, -Module, - Laminate oder -Dünnschichtfolien.
35. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeausdehnung des Kollektors durch eine oder mehrere, auf die gesamte Länge verteilte Pufferzonen oder -abstände zwischen entsprechend großen Flächen der Photovoltaikzellen, - Module,
-Laminate oder -Dünnschichtfolien aufgefangen wird.
36. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Kollektors und der Photovoltaik-zellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien durch eine die Spannung dauernd aufnehmende Verbindung aufgefangen werden.
37. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Trägerplatte für die Photovoltaikzellen, -Module, -Laminate oder -Dünnschichtfolien dient.
38. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem aufgebrachten Photovoltaiklaminat um Dünnschichtmodule wie z.B.. CIS-Solarmodule, Cadmium-Tellurid-Dünnschichtsolarzellen oder CISCut-Bandsolarzellen oder andere Bandsolarzellen handelt.
39. Universal-Basisplatte nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandsolarzellen auf die gesamte Länge der Kollektoren in einem Stück auflaminiert oder aufgebracht sind.
40. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß diese leichtgewichtig ist und pro qm ohne Photovoltaikzellen ca. 5,6 kg und mit Dünnschicht-Bandsolarzellen bestückt ca. 8,0 kg wiegt.
41. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß diese ohne Photovoltaikzellen eine Stärke von ca. 4,5 bis 6 mm und mit Dünnschichtbandsolarzellen insgesamt eine Stärke von 6 bis 7 mm aufweist.
42. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Senklochmetallplatte mit einer oberen, glatten Metallplattedurch eine durch die Löcher der Senklochmetallplatte dringende heiße Thermoplastmasse kraftschlüssig verbunden wird.
43. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenrändern der Metall- oder Senklochmetallplatte Auf- und/oder Abkantungen für eine Bördelung der Bleche vorhanden sind.
44. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß das als Thermoplastmasse verwendete thermoplastische Kunststoffmaterial für die Kunststoffplatte(n) und/oder -leisten und/oder einen Stützkern aus Acrylglas (PMMA), thermoplastischem Polyester (PET/G), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyetraflourethylen (PTFE), Polypropylen (PP), Polyoximathylen (POM), Polyvenylchlorid (PVC) oder einer Mischung aus diesen Substanzen, mit oder ohne Zumischung von Pulvern oder Fasern auch nicht thermoplastischer Materialien, besteht.
45. Universal-Basisplatte nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer der in Anspruch 44 genannten Kunststoffmaterialien aufgrund der zum Metall differierenden Schmelzpunkte voll recyclebar ist.
46. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch eine thermoplastische Waben-, Hütchen-, Kasten-, Röhren, Steg-, Wellsteg- oder ähnliche Platte als Stützkern zusätzlich stabilisiert ist.
47. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch eine, bevorzugt thermoplastische Kunststoffschaumplatte zusätzlich wärmeisoliert ist.
48. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach Anspruch 46 und 47 durch Aufschweißen einer weiteren unteren Deckschicht unter dem Stützkern zum selbsttragenden Dach-, Decken-, Wand- oder Fassaden-Element ausgestaltet ist.
49. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Kollektor durch die Löcher der Senklochmetallplatte und die größeren Ausstanzungen dringende heiße Thermoplastmasse aus einer Aufschmelzung der Oberfläche des Stützkerns erzeugt ist..
50. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite eines Stützkems entweder eine Senklochmetallplatte oder eine Metallplatte mit einem leicht rauhen Haftvermittler aufgeschweißt ist.
51. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 50, insbesondere nach Anspruch 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkern aus gasdurchlässigem Material besteht .
52. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Stützkern auch dessen seitlicher Kantenschutz aus thermoplastischem Kunststoffmaterial besteht und insgesamt mit einer aluminiumbedampften Folie für die Vakuumhaltung abgedichtet ist.
53. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß der fast vollflächige Vakuumbereich für ein Dauervakuum einen regelbaren Anschluß an den Vakuumerzeuger besitzt.
54. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß diese als solarwärmeaufnehmendes und warmes Brauchwasser erzeugendes, durch Photovoltaik stromerzeugendes, durch den Schaum- oder Vakuumbereich vollwärmeisolierendes und durch den Stützkern selbsttragendes und tragende Eigenschaften besitzendes Paneel als fertiges Universal-Fertigbau-Element ausgestaltet ist.
55. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß diese insgesamt die Farbe des ummantelnden Kunststoffs aufweist.
56. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelnde Kunststoffschicht mit jedweder Strukturierung, Beschriftung, Kennzeichnung, Markierung, Einfärbung, Laminierung und/oder Auflage versehen ist.
57. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelnde Kunststoffschicht nur die Stärke einer dünnen Farbschicht oder Folie aufweist.
58. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelnde Kunststoffschicht die Stärke bis zur Dicke eines Bodenbelags aufweist.
59. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ummantenden Kunststoffschicht über den Senklochmetallplatten 0,02 bis 2,00 mm, einschließlich eines Stützkerns 25,00 bis 300,00 mm ist.
60. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der ummantelnden Kunststoffschicht verschiedenartige Stärken aufweisen.
61. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis ÖU, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechdicken der Senklochmetallplatten 0,05 bis 0,50 mm betragen und die Regeldicke 0,50 mm beträgt.
62. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 61 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Senklochmetallplatten an den Seitenrändern anstelle der Löcher Blechab- und Aufkantungen für einen formschlüssigen Verschluß, eine Vernietung oder eine Verklebung aufweisen.
63. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen und unteren Randstellen mindestens ein oder mehrere Anschlußpunkte (Zu- und Abflußstutzen) für den Flüssigkeits- (Fluid-)ein- und -ausgang angebracht oder eingeschweißt sind.
64. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß diese an jeder Stelle teilbar und an den Schnittstellen durch Kunststoffaufschweißung wieder verschließbar ist
65. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußstutzen allseits wählbar angebracht sind.
66. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußstutzen aus hohlen, auch selbstschneidenden Gewindeschrauben bestehen.
67. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zu- und Abflußstutzen entsprechend der Größe der Kollektorplatte ausgewählt wird.
68. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein umlaufendes Kasten-Hohlprofil aus gleichem Material wie die Kunststoff platten besitzt, das als Abschluß mit eingeschweißt ist und ringsum überstehend ein ineinandergreifendes Klipssystem aufweist.
69. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem umlaufenden Kasten-Hohlprofil in ausreichenden Abständen Öffnungen zur Kollektorfläche der Platte hin angebracht sind.
70. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kasten-Hohlprofil an je einer Ein- und Auslaufstelle Verbindungsstutzen zum Ein- oder Auslauf oder zur nächstliegenden Platte aufweist.
71. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche Holz in Parkett- oder Riemenform, Laminat, Kork, Linoleum, Keramik- oder Steinzeugfliesen, Teppichboden oder ein anderer Fußbodenbelag, Tapeten-, Stoff- oder ein anderer Wandbelag oder ähnliche Werkstoffe aufgebracht sind.
72. Universal-Basisplatte nach Anspruch 01 bis 71 , dadurch gekennzeichnet, daß diese als Fuß-bodenheizung direkt auf eine lose Schüttung aufgelegt wird.
73. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 72, dadurch gekennzeichnet, daß über der Kunststoffummantelung entweder auf der einen oder beiden Seiten ein weiteres Blech oder eine Metallfolie aufgeschweißt ist.
74. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Metallplatten eine farbige oder Haftvermittler-Beschichtung, eine Chromatierung oder eine Eloxierung aufweisen.
75. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß diese ohne Photovoltaik-Auflage und Stützkern nur das Gewicht des verwendeten Metalls und des thermoplastisch verformten Kunststoffes aufweisen und deshalb leichtgewichtig und preiswert sind.
76. Universal-Basisplatte nach Anspruch 1 bis 7o, dadurch gekennzeichnet, daß diese auch als beheizte oder gekühlte Schalungsplatte für die Betoneinschalung verwendet wird.
77. Verfahren zur Herstellung einer Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 1 bis 76 im thermoplastischen Schweißverfahren und formschlüssigen Verbund, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung in einem einzigen Heiß- oder Heiß- und Kühlpreßgang durch Auflegen der verschiedenen Schichten übereinander unter Einfügung der erforderlichen Kantendichtprofile und Ein- und Auslaßartmaturen und der Erhitzung oder Erhitzung und Abkühlung nach einer gezielt auf die Schmelzpunkt des hauptsächlich verwendeten Kunst- stoffmaterials abgestimmten Temperatur- und Zeitvorgabe in einer stationären Heiß- oder Heiß- und Kühlpresse oder in einer Doppelbandpresse erfolgt.
78. Verfahren zur Herstellung einer Universal-Basisplatte aus Metall und Kunststoff nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß beim Heiß- oder Heiß- und Kühlpreßvorgang gleichzeitig der Kantenschutz, die Auf- und Abkantungen oder andere Verformungen oder Durchdringungen sowie Laminat- oder Deckschichtauftragungen angebracht werden.
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