SK500022020A3

SK500022020A3 - Photovoltaic panel construction with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations

Info

Publication number: SK500022020A3
Application number: SK50002-2020A
Authority: SK
Inventors: Marián Flimel; Miroslav Rimár; Marcel Fedák
Original assignee: Univ Kosiciach Tech
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2021-01-27

Abstract

Konštrukcia fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami na vertikálne inštalácie využiteľná v energetike a stavebníctve pozostáva z rámu (1) panela, zadnej steny (2) s upevňovacími príchytmi (3), kde vnútri rámu (1) sú horizontálne nosníky (4) šikmo natočené, na nich sú umiestnené solárne články (5) vzájomne prepojené vodičmi (6), pričom predné vonkajšie sklo (7) je prichytené v ráme (1) prostredníctvom tesniaceho profilu (8) a pružného tmelu (9).The construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations usable in energy and construction consists of a panel frame (1), rear wall (2) with mounting brackets (3), where inside the frame (1) horizontal beams (4) are angled , on them are placed solar cells (5) interconnected by conductors (6), while the front outer glass (7) is attached in the frame (1) by means of a sealing profile (8) and a flexible sealant (9).

Description

SK 50002-2020 A3SK 50002-2020 A3

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu riešenia konštrukcie fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami na vertikálne inštalácie na obalové konštrukcie budov, alebo iné zvislé plochy. Panel je súčasťou fotovoltického systému na výrobu elektrickej energie získanej premenou solárnej energie. Vynález možno zaradiť do oblasti stavebníctva pri návrhu novostavieb a pri rekonštrukciách budov a tiež do oblasti hospodárskej energetiky.The invention relates to a method for solving the construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations on building envelope structures or other vertical surfaces. The panel is part of a photovoltaic system for the production of electricity obtained by the conversion of solar energy. The invention can be included in the field of construction in the design of new buildings and in the reconstruction of buildings, as well as in the field of economic energy.

Doterajší stav technikyPrior art

Potreba vytvárať energeticky efektívne budovy vyžaduje aplikáciu obnoviteľných zdrojov energie, medzi ktoiými má nezastupiteľné postavenie solárna energia. Výroba elektrickej energie zo solárnej energie v solárnych systémoch začína vo fotovoltickom paneli. V súčasnosti sú známe obvyklé konštrukčné prevedenia fotovoltických panelov určených hlavne na strešné konštrukcie alebo uložených na stojanové konštrukcie. Konštrukčné riešenie takýchto fotovoltických panelov spočíva zvyčajne z rámovej konštrukcie, z nosnej zadnej steny, systému vzájomne prepojených fotovoltických článkov uložených medzi vrstvami ochrannej fólie, vákuovaného priestoru a ochranného skla. Takéto riešenie sa vyznačuje tým, že jednotlivé fotovoltické články vytvárajú vzájomné rovinné zoskupenie. Na zabezpečenie správnej montáže takýchto fotovoltických panelov je potrebné zvolenie takej orientácie panelu, aby slnečné lúče dopadali na fotovoltické články buď kolmo, alebo aby uhol slnečných lúčov voči normále fotovoltických článkov bol čo najmenší. Zabezpečenie tejto podmienky umožňuje inštalácia panelov na také konštrukcie, ktoré zvierajú uhol s rovinou horizontu. Uhol natočenia u statických systémov (nie aktívnych) závisí od zemepisnej polohy danej lokality. Fotovoltické panely sú umiestnené spravidla na strechách domov, u plochých striech na spomínaných doplnkových konštrukciách na šikmých strechách uložené nad strešnou krytinou, alebo integrované v streche. Aplikácia komerčných fotovoltických panelov na stenách budov vertikálne je taktiež možná a aj sa realizuje, no vzhľadom na to, že solárne články spravidla nie sú kolmo na smer dopadu slnečných lúčov môžu byť riešenia neefektívne. Vertikálne umiestnené fotovoltické panely sú osadené na pomocných konštrukciách, alebo sú súčasťou sklených systémov. Navrhované riešenie fotovoltického panela je zamerané na šikmé uloženie solárnych článkov v konštrukcii, ktorá je samonosná a upevnená na zvislej stene budovy alebo inej zvislej konštrukcii.The need to create energy-efficient buildings requires the application of renewable energy sources, among which solar energy has an irreplaceable position. The production of electricity from solar energy in solar systems begins in a photovoltaic panel. At present, the usual constructional designs of photovoltaic panels intended mainly for roof structures or mounted on rack structures are known. The design of such photovoltaic panels usually consists of a frame structure, a supporting rear wall, a system of interconnected photovoltaic cells placed between the layers of protective foil, the vacuum space and the protective glass. Such a solution is characterized in that the individual photovoltaic cells form a mutually planar array. To ensure the correct installation of such photovoltaic panels, it is necessary to select the orientation of the panel so that the sun's rays fall on the photovoltaic cells either perpendicularly or so that the angle of the sun's rays with respect to the normal of the photovoltaic cells is as small as possible. Ensuring this condition allows the installation of panels on such structures that form an angle with the plane of the horizon. The angle of rotation for static systems (not active) depends on the geographical location of the site. Photovoltaic panels are usually placed on the roofs of houses, on flat roofs on the mentioned additional structures on sloping roofs placed above the roof covering, or integrated in the roof. The application of commercial photovoltaic panels on the walls of buildings vertically is also possible and is realized, but due to the fact that solar cells are generally not perpendicular to the direction of the sun's impact, the solutions can be inefficient. Vertically placed photovoltaic panels are mounted on auxiliary structures or are part of glass systems. The proposed solution of the photovoltaic panel is focused on the oblique placement of solar cells in a structure that is self-supporting and mounted on a vertical wall of a building or other vertical structure.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Podstata vynálezu spočíva v tom, že rieši spomínané nedostatky súčasných komerčných fotovoltických panelov umiestňovaných na zvislé konštrukcie. Prioritou navrhovaného vynálezu je umiestnenie fotovoltických článkov do uzavretej konštrukcie vytvorenej z konštrukčných prvkov ako sú rám v tvare obdĺžnika so zadnou doskou a predným zasklením. Tieto prvky doskovitého tvaru sú z materiálov pevných, nenasiakavých a bezpečných, vhodných do exteriéru. Vzájomným fixovaním sa vytvorí pevná samonosná konštrukcia, ktorá je na zadnej doske doplnená príchytmi na fixovanie k zvislej stene. Konštrukcia vonkajšieho obalu fotovoltického panela je vnútorne vystužená horizontálnymi nosníkmi, na ktoiých sú solárne články. Kremíkové solárne články sú komerčne dostupné a je možné z nich vyskladať rôzne rozmerové riešenia. Dôležitým konštrukčným elementom je natočenie horizontálnych nosníkov spolu so solárnymi článkami prepojenými vodičmi tak, aby slnečné lúče v čase najväčšej dennej intenzity slnečného žiarenia dopadali na fotovoltické články spravidla kolmo. Z tohto dôvodu je možné vytvárať variabilné zostavy týchto panelov s tým, že solárne články budú šikmo natočené podľa toho, kde budú umiestnené. Zohľadní sa orientácia na svetové strany a zemepisná šírka lokality. Fotovoltický panel určený na vertikálne inštalácie má prednú stenu tvorenú transparentným bezpečnostným sklom, ktoré je prichytené v ráme prostredníctvom tesniaceho profilu a utesnené pružným tmelom. Navrhovaným vynálezom sa odstráni potreba pomocných konštrukcií na prichytenie ľotovoltického panela na ľasádu, alebo inú zvislú konštrukciu, nakoľko panel bude samonosný. Druhou výhodou vynálezu bude to, že fotovoltické články budú naklonené tak, aby bol optimálny dopad slnečných lúčov na ich plochu, čo bude podmienené aj lokalitou, kde budú tieto panely osadené do komplexného solárneho systému.The essence of the invention lies in the fact that it solves the mentioned drawbacks of current commercial photovoltaic panels placed on vertical structures. A priority of the present invention is to place the photovoltaic cells in a closed structure formed of structural elements such as a rectangular frame with a back plate and front glazing. These plate-shaped elements are made of strong, non-absorbent and safe materials, suitable for the exterior. Fixing each other creates a solid self-supporting structure, which is complemented on the back plate by fasteners to fix to the vertical wall. The construction of the outer casing of the photovoltaic panel is internally reinforced with horizontal beams on which there are solar cells. Silicon solar cells are commercially available and various dimensional solutions can be assembled from them. An important structural element is the rotation of the horizontal beams together with the solar cells connected by conductors so that the sun's rays fall on the photovoltaic cells, usually perpendicularly, at the time of the highest daily intensity of solar radiation. For this reason, it is possible to create variable assemblies of these panels, with the solar cells being rotated obliquely according to where they are located. World orientation and latitude of the site shall be taken into account. The photovoltaic panel intended for vertical installations has a front wall formed by transparent safety glass, which is attached to the frame by means of a sealing profile and sealed with a flexible sealant. The present invention eliminates the need for auxiliary structures for attaching a photovoltaic panel to a casade, or other vertical structure, as the panel will be self-supporting. A second advantage of the invention will be that the photovoltaic cells will be tilted so that there is an optimal impact of the sun's rays on their surface, which will also be conditioned by the location where these panels will be installed in a complex solar system.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Vynález je vysvetlený na výkresoch, pričom obrázok 1 znázorňuje rez a pohľad na konštrukciu ľotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre vertikálne inštalácie a obrázok 2 zná2The invention is explained in the drawings, in which Figure 1 shows a section and a view of the construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, and Figure 2 shows 2

SK 50002-2020 A3 zorňuje detail vynálezu.SK 50002-2020 A3 illustrates the detail of the invention.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Na obrázkoch 1 a 2 je uvedený príklad uskutočnenia konštrukcie fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami na vertikálne inštalácie, ktorého podstata spočíva v tom, že v ráme 1 panela so zadnou stenou 2, ktorá je samonosná a s upevňovacími úchytmi 3 sa fixujú horizontálne nosníky 4. Tieto konštrukčné prvky sú tuho spojené a svojim materiálovým riešením vytvárajú pevnú samonosnú konštrukciu. Solárne články 5 vzájomne prepojené vodičmi 6 sú na šikmo naklonených horizontálnych nosníkoch natočené tak, aby bol optimalizovaný uhol dopadu slnečných lúčov na aktívnu plochu solárnych článkov 5. Solárne články 5 sú uzavreté vpredu vonkajším bezpečnostným sklom 7, ktoré je prichytené v ráme 1 prostredníctvom tesniaceho profilu 8 a pružného tmelu 9.Figures 1 and 2 show an example of an embodiment of the construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, the essence of which consists in fixing horizontal beams 4 in the frame 1 of the panel with a rear wall 2 which is self-supporting and with fixing brackets 3. These structural elements are rigidly connected and with their material solution create a solid self-supporting structure. The solar cells 5 interconnected by conductors 6 are rotated on obliquely inclined horizontal beams so as to optimize the angle of incidence of the sun's rays on the active surface of the solar cells 5. The solar cells 5 are closed at the front by an outer safety glass 7 which is attached in the frame 1 by means of a sealing profile. 8 and flexible sealant 9.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Konštrukcia fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami na vertikálne inštalácie je využiteľná ako súčasť solárnych systémov na výrobu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov. Využitie slnečnej energie, ktorá sa vo fotovoltickom paneli a ďalších komponentoch solárneho systému transformuje na elektrickú energiu je možné pri centrálnej a decentrálnej výrobe elektrickej energie. Centrálna výroba je možná v solárnych elektrárňach a decentrálna v jednotlivých budovách, čím sa tieto budovy stávajú energeticky efektívnymi. Priemyselná využiteľnosť konštrukcie fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami je teda v oblasti energetiky a oblasti stavebníctva. Aplikácie fotovoltických panelov na budovách prispievajú k pozitívnej energetickej certifikácii budov. Opisované konštrukčné riešenie fotovoltického panela je možné použiť pri rekonštrukciách i novostavbách budov.The construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations can be used as a part of solar systems for the production of electricity from renewable sources. The use of solar energy, which is transformed into electricity in the photovoltaic panel and other components of the solar system, is possible in the central and decentralized production of electricity. Central production is possible in solar power plants and decentralized in individual buildings, making these buildings energy efficient. The industrial applicability of the construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells is therefore in the field of energy and construction. Photovoltaic panel applications on buildings contribute to positive energy certification of buildings. The described construction solution of the photovoltaic panel can be used in reconstructions and new constructions of buildings.

Claims

SK 50002-2020 A3

PATENT CLAIMS

Construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, characterized in that it consists of a panel frame (1), a rear wall (2) with 5 mounting brackets (3), wherein inside the frame (1) are horizontal beams 4) on which the solar cells (5) are interconnected by conductors (6), the front outer glass (7) being fixed in the frame (1) by means of a sealing profile (8) and a flexible sealant (9).

Photovoltaic panel construction with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations according to Claim 1, characterized in that solar cells (5) connected to one another by conductors (6) are arranged on rotated horizontal beams (4) 10.

2 drawings