JP2009162046A - 太陽電池モジュールを備えたモジュラー要素 - Google Patents

Abstract

【課題】特に平らな屋根である建物の屋根をふさぐのに用いられるモジュラー建築要素であって、自然光が前記建物の内部を照射することを可能にする。
【解決手段】少なくとも１つの透明又は半透明な部分１１を有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第１面２と、前記第１面と反対側にあり、少なくとも１つの太陽電池モジュールを備える少なくとも１つの太陽電池パネル１５を有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第２面３と、を有する壁面を備え、前記モジュラー要素１の前記面の少なくとも一部は、少なくとも１つの断熱２５及び／又は防音レイヤ１１を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の屋根、特に平らな屋根を覆うのに用いられるモジュラー建築要素に関する。さらに本発明は、本発明による少なくとも１つのモジュラー要素を備える屋根に関する。

従来、例えば倉庫又は工場のような建物の屋根は、平坦な屋根の形をとっている。場合によっては、これら屋根は、実質的に角柱状の形状の屋根によって覆われることがあり、これらは片流れ屋根と呼ばれる。より正確には、これらの屋根は、建物の中に拡散光を取り入れる目的のために、北側に急勾配が付けられるよう構成されたガラスの板を備える半透明な部分を有し、これは「天窓」という名前でよく知られている。さらに、これらの屋根は、例えば南を向くよう方向付けられるよう配置される太陽集光器を含み得る。この特定の向きは、太陽集光器がより効果的であることを可能にする。そのような屋根は、特に文献ＤＥ２５５９２２６から知られている。

しかし、いくつかの別個の建築要素を有するそのような屋根の建築は複雑であり、建築家によるその設計は建物の寸法に依存する。これは、そのパネルが満足できるように動作することを可能にする冷却、断熱及び位置付け条件を確実にすることが望まれるなら、そのような構造物上で太陽パネルを統合することが複雑だからである。その結果、これら屋根の建築の上流物（upstream）、すなわちそのような屋根の設計においては、屋根を構成する全ての構成材を提供し、かつこれらの構成材を建築現場で組み立てることが必要である。

加えて、いったん構成材が配置されると、屋根全体の気密及び熱的保護は、この屋根によって形成される異種のものの組み立てを考えると、達成するのが難しい。

本発明は、このようなタイプの屋根を作り、太陽電池パネルを一体化するのをより容易にするモジュラー建築要素を提供することによって、これら欠点を完全に又は部分的に解決することを目的とする。この目的のために、本発明の主題は、特に平らな屋根である建物の屋根をふさぐのに用いられるモジュラー建築要素であって、自然光が前記建物の内部を照射することを可能にするのに適する、少なくとも１つの透明又は半透明な部分を有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第１面と、前記第１面と反対側にあり、少なくとも１つの太陽電池モジュールを備える少なくとも１つの太陽電池パネルを有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第２面と、を有する壁面を備え、前記モジュラー要素の前記面の少なくとも一部は、少なくとも１つの断熱及び／又は防音レイヤを備える。

本発明の構成によるこのようなモジュラー要素の製造は、多くの太陽電池パネル、及び全体的照明の領域が、建物の屋根によって与えられる寸法に適合されることを可能にしつつも、屋根において断熱及び／又は防音を確保する。「全体的照明（overall illumination）」という語は、直接照明、拡散照明、及び反射照明を含む。

本発明のある実施形態によれば、モジュラー建築要素は、前記モジュラー建築要素が前記屋根上に配置されるとき、前記モジュラー要素及び前記屋根の間の封止の連続性を実現するよう設計された封止手段を備える。

この特徴は、前記モジュラー建築要素が前記屋根上に配置されるとき、モジュラー要素及び屋根の接触領域全体にわたって封止の連続性を提供する。

ある実施形態によれば、前記断熱及び／又は防音手段は、グラスウールを備える。

この特徴は、グラスウールは、機械的な観点から可撓性があり、他の材料と比較して重量及びコストの点で優位性があるので、実現するのが簡単であるという利点を有する。

有利には、前記断熱及び／又は防音手段は、複層ガラスユニットを備える。

これらの構成は、音響絶縁及び熱的絶縁を提供する。

本発明のある特徴によれば、前記第１面は、２０°及び５０°の間の角度をなす。

太陽電池パネルのこのような傾斜は、太陽電池パネルの表面に配置された太陽電池モジュールの最適な効率を提供する。

ある実施形態によれば、前記第２面は、６０°より大きい角度をなす。

この構成は、拡散光を建物の内部に導くことを可能にする。

有利には、前記モジュラー要素は、凝結水を回収する溝を備える。

好ましくは、モジュラー建築要素は、前記第２面の前記太陽電池パネルの背部に提供される冷却通路を含む。

本発明は、少なくとも１つの筐体を有するフレーム構造、及び前記フレーム構造の前記筐体内に収められた、本発明による少なくとも１つのモジュラー建築要素を備える屋根にさらに関する。

本発明による構成により、上述のタイプの屋根は、本発明による少なくとも１つの要素のための筐体を収めるよう形成される開口を有するフレーム構造を作ること、及びそれぞれの筐体にそのような要素を位置付けることによって簡単に作られ得る。

いずれにしても本発明は、本モジュラー建築要素の一実施形態を例示的に表す添付の概略図面を参照して、以下の説明に基づけば完全に理解されよう。

図１から図３に示されるように、本発明によるモジュラー建築要素１は、水平面に対して傾斜が付けられた第１面２、水平面に対して傾斜が付けられた第２面３、及び帯部（strip）４によって形成される壁面を有する本体を備える。第２面３の向きは、第１面２の向きと反対であることによって、２つの面２，３は、これらの面の平面に垂直な断面で見たときに実質的に逆Ｖ字の形状を有する。この逆Ｖ字の頂点は先端が切られ、２つの面は、平らな水平帯部４によって接合される。

モジュラー要素１は、第１及び第２面２，３に対して、及び帯部４に対して左右に配置される２つの側面５も含む。

この壁面は、下に開いた空間を規定し、下に面する開口の端部は、第１及び第２面２，３の下端及び側面５の下端で構成される。開口の端部は、平らな外枠１０によって囲まれる。

図３に示されるように、第２面３は、第１面２よりも急な傾斜が付けられるように配置される。有利には、第１面２は、水平平面に対して６０°より大きい角度をなす。好ましくは第２面３は、２０°及び５０°の間の角度ｂをなす。

第１面２は、半透明又は透明の表面１１を設ける、正方形又は長方形の開口６を含む。表面１１は、例えばガラスのような透明又は半透明材料を用いて作られる。好ましくは表面１１は、熱的及び音響的隔離を改善するための複層ガラスユニットを備える。好ましくは、これら表面１１は、視覚的及び防犯上の保護に対応するために、強化すりガラスを備える。

このような材料は、片流れ屋根の天窓に依存して、自然光によって建物内部を明るくする目的で用いられる。加えて、複層ガラスユニットの使用により、モジュラー要素１は、優れた防音と共に、良好な断熱も実現し得る。

好ましくは、第１面２は、北半球においては北側に向くよう配置される。このように方向付けることによって、拡散光は建物内に入射できる。

図１に示されるように、部分１１は、保護メッシュ１２を含む。保護メッシュ１２は、平坦部９の上に配置される。この保護メッシュ１２は、例えば侵入者を防ぐために設けられる。変形例によれば、部分１１には、強化防犯ガラスが設けられる。

図２に示されるように、第２面３は、太陽電池パネルを受け入れる位置１３を有する。図２に示されるように、第２面３は、４つのそのような位置を有する。受入位置１３は、長方形の形状であり、それぞれの受入位置１３の幅は、水平平面に平行である。この位置に配置されるのは、パネルの背面が壁面の開口に面するよう、太陽電池パネルを受け入れるフレームである。より具体的には、これらは水平平面に平行な向きに、互いに横に並ぶよう構成される。太陽電池パネル１５は、それぞれの受入位置１３内に配置される。それぞれの太陽電池パネル１５は、太陽電池モジュール群のセットを備える。それぞれの太陽電池モジュールは、少なくとも１つの太陽電池セル、又は電気的に互いに接続された太陽電池セル群のセットを備える。

好ましくは、第２面３は、南を向くように配置される。このような方向付けは、良好な太陽発電効率を提供する。

簡単で自然な対流冷却を有する構成においては、第２面３は、それぞれの太陽電池パネル１５のそばに、大まかには四角形形状の２つの開口、具体的にはそれぞれ１６及び１７を備える。それぞれの開口１６，１７の長さは、水平平面にほぼ平行である。より正確には、壁面は、２つの開口１６，１７及び太陽電池パネル１５が一直線にそろうよう、それぞれの太陽電池パネルの頂部に配置された開口１６、及び太陽電池パネルの底部に配置された開口１７を有する。それぞれの開口１６，１７の長さは、それらが位置する場所に近い太陽電池パネル１５の幅にほぼ等しいことに注意されたい。細かいメッシュのグリル１８は、虫又はその他の有害生物の侵入を防ぐために、それぞれの開口１６，１７上に配置される。

図３に示されるように、追加面２０は、太陽電池パネル１５の背部に配置される。追加面２０は、第２面３にほぼ平行である。この構成は、太陽電池パネル１５の背部に通路２１を提供できるようにする。通路２１は、太陽電池パネル１５の近くに位置する２つの開口１６，１７に接続される。

太陽電池パネル１５の動作の間、日光に当たるよう配置される太陽電池セルは、温度が上昇することを思い出すことが大切である。この熱は、太陽電池セルの効率を下げるので、セル温度が過度に上昇するのを防ぐことが必要である。よってこのような通路２１の構成は、太陽電池パネル１５の背部への通気を可能にするという大きな効果を有するが、この通気は自然の対流によって起こるのである。この対流は、太陽電池パネル１５及び周囲空気の間での熱交換を可能にし、その結果、太陽電池パネル１５を冷却する。

本発明のより詳細な代替の実施形態によれば、図４に示されるように、モジュラー要素１は、太陽電池パネル１５の背部に配置される通路２１システムと、建物の内部との間の接続システム２８を含み得る。この構成は、太陽電池パネル１５によって加熱された空気を利用できるようにする。通路２１でこのように加熱された空気は、建物の内部に放出され得て、例えば冬季に建物を暖めることができる。図５は、冬季の通気のために、加熱された空気の回収ができる本発明の代替の実施形態を装備された産業施設の断面を、記号によって例示的に示す。図５はまた、夏季における外気２９の循環、及び暖かい空気３０の屋外への放出による、建物の冷却を記号によって示す。

モジュラー要素１の追加面２０、帯部４、第１面２、及び側面５は、内部表面２２及び外部表面２３を有するアセンブリを形成する。内部表面２２は、いったんモジュラー要素１が建物の屋根２４上に配置されると、建物の内部に向かうよう設けられる。外部表面２３は、建物の外部と接触するよう設けられる。

第２面３の開口１６，１７を除いて、上のように規定されるアセンブリの内部表面２２上には、断熱手段が配置される。

断熱手段は、熱的に隔離をする材料を含む。熱的に隔離する材料の選択肢としては、好ましくはグラスウール２５があり、これは他の材料と比べて、重さ及びコストの点で優位性があり、機械的な観点から融通が利き、使用が簡単であることは容易に理解されよう。

グラスウール２５は、良好な防音及び良好な断熱の両方を確実にするだけ充分な厚さを有する。

平らな屋根２４上へのモジュラー建築要素１の配置は、外枠１０における、モジュラー要素１及び平らな屋根２４の間の接触表面２６を規定する。接触表面２６全体にわたって、すなわちモジュラー要素１及び平らな屋根２４の間の境界において、封止手段が設けられる。特に、これらの封止手段は、ガスケット２７を備える。モジュラー建築要素１が屋根に配置される時、このガスケット２７は、モジュラー要素１及び平らな屋根２４の間の封止が連続になるよう設けられる。このガスケット２７は、建物の内部から外部へ熱が逃げること、又は屋根を介して水が建物内に入り込むことを防ぐために設けられる。

変形例によれば、第１面２には、図１、図２又は図３に図示されない溝が設けられる。凝結水の回収のための溝は、太陽電池モジュールの背部の２重壁の底部に配置される排出口によって図４で記号的に示される。この溝は、太陽電池パネル１５の近くに配置され、好ましくは太陽電池パネル１５の下に配置される。この目的は、太陽電池パネル１５の表面上で凝結する水を回収することである。

このようなモジュラー建築要素を建物の平らな屋根上に配置するためには、フレーム構造（図面には示されない）が用いられる。フレーム構造は、モジュラー要素が配置される筐体を備える。フレーム構造は、建物の屋根をふさぐよう意図される。

本発明は、特定の例示的実施形態について説明されてきたが、本発明は決して実施形態によって限定されるのではなく、記載された手段の技術的等価物、及びそれらの組み合わせを全て含み、もしこれらが本発明の範囲に含まれるなら、それらの組み合わせも含むことは明らかである。

保護ガラスを持つ、日光に当たらない側のモジュラー建築要素の斜視図である。 図１のそれと反対の、第２の見る角度におけるモジュラー建築要素の斜視図である。 図２の線ＩＶ−ＩＶを通る垂直平面内における断面図である。 熱せられた空気の回収と共に、太陽電池による太陽光発電の断面図である。 冬季における暖かい空気の回収、及び夏季における涼しい空気の通気を実現する産業施設の概略断面図である。

Claims (9)

1. 特に平らな屋根である建物の屋根（２４）をふさぐのに用いられるモジュラー建築要素（１）であって、
   自然光が前記建物の内部を照射することを可能にするのに適する、少なくとも１つの透明又は半透明な部分（１１）を有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第１面（２）と、
   前記第１面と反対側にあり、少なくとも１つの太陽電池モジュールを備える少なくとも１つの太陽電池パネル（１５）を有する、水平平面に対して傾斜が付けられた第２面（３）と
   を有する壁面を備え、
   前記モジュラー要素（１）の前記面の少なくとも一部は、少なくとも１つの断熱（２５）及び／又は防音（１１）レイヤを備える
   モジュラー建築要素。
2. 前記モジュラー建築要素（１）が前記屋根（２４）上に配置されるとき、前記モジュラー要素（１）及び前記屋根（２４）の間の封止の連続性を実現するよう設計された封止手段（２７）
   を備える請求項１に記載のモジュラー建築要素（１）。
3. 前記断熱（２５）及び／又は防音手段は、グラスウール（２５）を備える
   請求項１及び２のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
4. 前記断熱及び／又は防音手段は、複層ガラスユニットを備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
5. 前記第１面（２）は、２０°及び５０°の間の角度（ｂ）をなす
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
6. 前記第２面（３）は、６０°より大きい角度（ａ）をなす
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
7. 前記モジュラー要素は、凝結水を回収する溝を備える
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
8. 冷却通路（２１）が、前記第２面の前記太陽電池パネル（１５）の背部において提供される
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のモジュラー建築要素（１）。
9. 少なくとも１つの筐体を有するフレーム構造、及び
   前記フレーム構造の前記筐体内に収められた、請求項１〜８のいずれか１項に記載の少なくとも１つのモジュラー建築要素（１）
   を備える屋根。

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