SK500472019U1

SK500472019U1 - Photovoltaic panel construction with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations

Info

Publication number: SK500472019U1
Application number: SK500472019U
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: 2019-12-02
Also published as: SK8763Y1

Abstract

Fotovoltický panel so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre vertikálne inštalácie využiteľné v energetike a stavebníctve pozostáva z rámu (1) panela a zadnej steny (2) s upevňovacími úchytmi (3). 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 uchytené v ráme (1) prostredníctvom tesniaceho profilu (8) a pružného tmelu (9).The photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations usable in power engineering and construction consists of a panel frame (1) and a rear wall (2) with mounting brackets (3). Inside the frame (1) the horizontal beams (4) are angled, 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).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka spôsobu riešenia konštrukcie fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre vertikálne inštalácie na obalové konštrukcie budov, alebo iné zvislé plochy. Panel je súčasťou fotovoltického systému na výrobu elektrickej energie získanej premenou solárnej energie. Technické riešenie možno zaradiť do oblasti stavebníctva pri návrhu novostavieb a pri rekonštrukciách budov a tiež do oblasti hospodárskej energetiky.The technical solution 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 generating electricity obtained by converting solar energy. The technical solution can be included in the field of construction in the design of new buildings and in the reconstruction of buildings and also in the field of economic energy.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Potreba vytvárať energeticky efektívne budovy vyžaduje aplikáciu obnoviteľných zdrojov energie, medzi ktorými má nezastupiteľné postavenie solárna energia. Výroba elektrickej energie zo solárnej energie v solárnych systémoch začína vo fotovoltickom paneli.The need to create energy efficient buildings requires the application of renewable energy sources, among which solar energy has an irreplaceable role. Electricity production from solar energy in solar systems starts in the photovoltaic panel.

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. Pre zabezpečenie správnej montáže takýchto fotovoltických panelov je potrebné zvolenie takej orientácie panelu, aby slnečné lúče dopadali na fotovotické 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.At present, conventional constructional designs of photovoltaic panels intended mainly for roof structures or mounted on floor 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 interposed between the layers of the protective film, the vacuum space and the protective glass. Such a solution is characterized in that the individual photovoltaic cells form a planar grouping with each other. To ensure proper installation of such photovoltaic panels, it is necessary to select a panel orientation such that the sun's rays strike the photovoltaic cells either perpendicularly or that the angle of the sun's rays to the normal of the photovoltaic cells is as small as possible. Ensuring this condition allows the installation of panels on structures that clamp at an angle to the horizon plane. The rotation angle for static (not active) systems depends on the geographic location of the site. Photovoltaic panels are usually located on the roofs of houses, in the case of 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 vertically on the walls of buildings is also possible and is realized, however, since solar cells are generally not perpendicular to the direction of incidence of the sun's rays, the solutions may be ineffective. Vertically placed photovoltaic panels are mounted on auxiliary structures or are part of glass systems. The proposed solution of the photovoltaic panel is aimed at the inclined placement of solar cells in a structure that is self-supporting and fixed to the vertical wall of the building or other vertical structure.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Podstata technického riešenia spočíva v tom, že rieši spomínané nedostatky súčasných komerčných fotovoltických panelov umiestňovaných na zvislé konštrukcie. Prioritou navrhovaného riešenia 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 úchytmi pre fixovanie k zvislej stene. Konštrukcia vonkajšieho obalu fotovoltického panela je vnútorne vystužená horizontálnymi nosníkmi, na ktorých 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 pre vertikálne inštalácie má prednú stenu tvorenú transparentným bezpečnostným sklom, ktoré je uchytené v ráme prostredníctvom tesniaceho profilu a utesnené pružným tmelom Navrhovaným riešením sa odstráni potreba pomocných konštrukcií pre uchytenie fotovoltického panela na fasádu, alebo inú zvislú konštrukciu, nakoľko panel bude samonosný. Druhou výhodou riešenia 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 technical solution lies in the fact that it solves the mentioned shortcomings of the current commercial photovoltaic panels placed on vertical constructions. The priority of the proposed solution is the placement of photovoltaic cells in a closed structure made of structural elements such as a rectangular frame with a back plate and a front glazing. Fixing to each other creates a rigid self-supporting structure, which is supplemented on the back plate with fixings for fixing to the vertical wall. The construction of the outer shell of the photovoltaic panel is internally reinforced by horizontal beams on which the solar cells are. Silicon solar cells are commercially available and can accommodate various dimensional solutions. An important design element is the rotation of the horizontal beams together with the solar cells interconnected by conductors so that the rays of the sun are generally perpendicular to the photovoltaic cells 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 inclined according to where they are located. The orientation to the cardinal points and the latitude of the site shall be taken into account. The photovoltaic panel intended for vertical installations has a front wall made of transparent safety glass, which is fixed in the frame by means of a sealing profile and sealed with a flexible mastic. The second advantage of the solution will be that the photovoltaic cells will be inclined to optimize the impact of the sun's rays on their area, which will also be determined by the location where these panels will be installed in a complex solar system.

S K 50047-2019 U1S K 50047-2019 U1

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické riešenie je vysvetlené na výkresoch, pričom obrázok 1 znázorňuje rez a pohľad na konštrukciu fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre vertikálne inštalácie a obrázok 2 znázorňuje detail riešenia.The technical solution is explained in the drawings, wherein Figure 1 shows a cross-section and a view of the construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, and Figure 2 shows a detail of the solution.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Na obrázkoch 1 a 2 je uvedený príklad uskutočnenia konštrukcie fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre 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 uchytené v ráme 1 prostredníctvom tesniaceho profilu 8 a pružného tmelu 9.Figures 1 and 2 show an exemplary construction of a photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, the principle being that horizontal beams 4 are fixed in the frame 1 of the panel with a rear wall 2 which is self-supporting and with fastening brackets 3. These structural elements are rigidly connected and by their material solution create a solid self-supporting structure. The solar cells 5 interconnected by conductors 6 are rotated on the inclined horizontal beams so that the angle of incidence of the sun's rays on the active surface of the solar cells 5 is optimized. 8 and elastic sealant 9.

Priemyselná 'využiteľnosťIndustrial 'usability

Konštrukcia fotovoltického panela so šikmo upevnenými fotovoltickými článkami pre 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 s a tieto bud ovy 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. Popisované 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 is usable as part of solar systems for generating 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 central and decentralized power generation. Central production is possible in solar power plants and decentralized in individual buildings, thus making these buildings energy efficient. The industrial applicability of the construction of the photovoltaic panel with obliquely mounted photovoltaic cells is therefore in the field of energy and construction. The application of photovoltaic panels on buildings contributes to the positive energy certification of buildings. The described design of the photovoltaic panel can be used for reconstructions and new buildings.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A photovoltaic panel structure with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations, characterized in that it consists of a panel frame (1), a rear wall (2) with fastening elements.

5 anchors (3) wherein inside the frame (1) there 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 elastic sealant (9).

Photovoltaic panel structure with obliquely mounted photovoltaic cells for vertical installations according to claim 1, characterized in that on rotated horizontal beams (4)

10, solar cells (5) are interconnected by conductors (6).