WO2020034046A1 - Hybridkollektor - Google Patents

Hybridkollektor Download PDF

Info

Publication number
WO2020034046A1
WO2020034046A1 PCT/CH2019/050018 CH2019050018W WO2020034046A1 WO 2020034046 A1 WO2020034046 A1 WO 2020034046A1 CH 2019050018 W CH2019050018 W CH 2019050018W WO 2020034046 A1 WO2020034046 A1 WO 2020034046A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier substrate
reinforcing ribs
rear wall
hybrid collector
collector according
Prior art date
Application number
PCT/CH2019/050018
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dritan Ramani
Original Assignee
soblue AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by soblue AG filed Critical soblue AG
Publication of WO2020034046A1 publication Critical patent/WO2020034046A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Definitions

  • the invention relates to a hybrid collector according to the preamble of claim 1.
  • Hybrid collectors are known from the prior art which use sunlight more efficiently than a photovoltaic module or a thermal solar collector (also referred to as a solar collector or flat collector) alone.
  • PV modules photovoltaic modules
  • a PV module is constructed in such a way that a plurality of photovoltaic cells are arranged next to one another on a carrier plate.
  • a PV module is therefore also called a carrier substrate.
  • the synergistic effect with hybrid collectors is that these collectors have heat exchangers that cool the PV module or the carrier substrate.
  • the heat dissipated via the heat transfer medium can be used, for example, for hot water purposes, heating support or heat pump support.
  • the overall efficiency of hybrid collectors is therefore higher than the efficiencies of a substrate or a solar collector alone.
  • the hybrid collector is integrated in a heating circuit by constantly circulating a heat transfer medium.
  • a buffer tank and a pump are also integrated in the heating circuit.
  • the heating circuit is completely filled with the heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is constantly heated by the circulation.
  • pressures of up to 6 bar can build up in the closed circuit.
  • the solar system must therefore be designed and dimensioned accordingly to withstand these pressures. This inevitably leads to high investment costs.
  • the heat exchanger space can be formed in that a rear wall is arranged on the rear side of the carrier substrate. Between the back wall and the carrier substrate, an edge and circumferential seal is inserted. A majority of fasteners arranged on the edge of the carrier substrate and the rear wall pull the carrier substrate and the rear wall together and compress the seal. As a result, the heat exchanger space is formed directly behind the carrier substrate and the heat exchanger medium comes into contact with the carrier substrate.
  • the carrier substrate must be able to absorb the high pressures that occur. This is particularly expensive when the carrier substrate sits over a large area.
  • the wall thickness of the carrier substrate must be increased, which leads to high investment costs and an increase in the weight of the hybrid collector. It can be seen in front of which the carrier substrate and the rear wall usammenhalten Z also within the heat exchange chamber and the seal mounting means. However, this can lead to a weakening of the substrate and a resulting breakage or to leaks from which heat transfer medium emerges.
  • Reinforcing ribs are arranged on the surface of the carrier substrate, which increase the bending stiffness of the carrier substrate.
  • the reinforcing ribs neither weaken the carrier substrate nor do they harbor the risk that the carrier substrate will jump through their insert or have leaks, since no through-openings on the carrier substrate are necessary to fix the reinforcing ribs on the carrier substrate.
  • REPLACEMENT BLADES (RULE 26) Heat exchanger space free of reinforcing ribs, which would lead to an undesired flow resistance within the heat exchange space.
  • the reinforcing ribs also allow weakenings and through openings outside the seal on the edge of the substrate to be avoided.
  • the fastening means are arranged along the edge of the carrier substrate and the rear wall outside the seal.
  • the fastening means are located in close proximity to the seal, as a result of which the pressure on the seal can be applied in a particularly precise and finely metered manner.
  • the fastening means are preferably arranged at substantially uniform intervals along the edge of the carrier substrate and the rear wall, a uniform pressure can be built up on the seal and leaks in the heat exchanger space can be prevented.
  • the reinforcing ribs extend to the edge of the carrier substrate, so that the fastening means engage on the reinforcing ribs.
  • the reinforcing ribs are held on the carrier substrate in a frictionally locking manner and a further connection to the carrier substrate, for example an adhesive connection, is thereby unnecessary.
  • the fastening means is a screw, a clamp or a clamp.
  • the brackets are of simple construction, but only have a predefined voltage which can be transferred to the carrier substrate and the rear wall.
  • the clamp has a U-shape on one leg of which a screw is held adjustable. Just like with screws, which can work together with union nuts, the contact pressure on the carrier substrate can be finely dosed by turning the screws.
  • through openings are provided on the carrier substrate and / or the reinforcing ribs and the rear wall, which are aligned with one another in pairs and through which the screws are passed.
  • the reinforcing ribs are therefore on by the screws held on the carrier substrate and do not require any further attachment to the carrier substrate.
  • the reinforcing ribs project beyond the carrier substrate. This makes it possible for the screws to penetrate the reinforcement ribs and the rear wall through through openings, but the carrier substrate is free of through openings. It is due to this embodiment that the carrier substrate can remain free of weakenings which can lead to damage to the carrier substrate.
  • the lengths of the reinforcing ribs expediently correspond to the width or the length of the rear wall, so that the screws can be passed through the reinforcing ribs and the rear wall.
  • the carrier substrate expediently has a rectangular shape with two longitudinal sides and two broad sides and the reinforcing ribs are arranged along the broad side and / or along the long side of the carrier substrate. This orientation enables the reinforcement ribs to be positioned between the photovoltaic cells. If the reinforcing ribs are arranged along the long sides and the broad sides, the bending stiffness of the carrier substrate is particularly high. This may be necessary if the carrier substrate has a particularly large surface area or a particularly small thickness.
  • the reinforcing ribs are held on the carrier substrate by the fastening means engaging on the longitudinal ends of the reinforcing ribs or being glued to the carrier substrate.
  • the attack of the fasteners on the longitudinal ends of the reinforcing ribs has the part before that the reinforcing ribs are pressed onto the carrier substrate and frictionally held on the carrier substrate without additional fastening precautions being necessary. If the reinforcing ribs do not fall off the agents are held on the substrate, so they can be glued to it. This means that the reinforcement ribs can be retrofitted to existing hybrid collectors.
  • the reinforcing ribs consist of metal, plastic or a fiber composite material. These materials bring about a sufficient rigidity, in particular a sufficient bending rigidity, of the reinforcing ribs.
  • reinforcing ribs are arranged on the outer surface of the rear wall. This also makes it possible to design the rear wall with a thin wall thickness. The arrangement of reinforcing ribs on the rear wall also enables the rear wall to be designed free of through openings if screws are used as fastening means.
  • Figure 1 a first embodiment of a hybrid collector in a top view
  • Figure 2 is a sectional view of the hybrid collector of Figure 1 along the
  • Figure 3 a second embodiment of the hybrid collector in a top view
  • Figure 4 a third embodiment of the hybrid collector in a top view.
  • a hybrid collector 11 is shown in three embodiments, which is designated as a whole by reference number 11.
  • a carrier substrate 13 is formed in that a plurality of photovoltaic cells 15 are arranged between a first and a second carrier plate 17a, 17b.
  • the carrier plates 17a, 17b can be made of glass or plastic.
  • the carrier plates 17a, 17b are preferably transparent.
  • a heat exchanger space 19 is formed between the carrier substrate 13 and a rear wall 18 arranged essentially parallel to the carrier substrate 13.
  • the carrier substrate 13 is spaced apart from the rear wall 18 by a seal 21.
  • the device 21 is arranged on the edge of the carrier substrate 13 and the rear wall 18 and it extends all the way along the long and broad sides 23, 25 of the carrier substrate 13 and the rear wall 18.
  • the seal 21 seals the heat exchanger space 19 with respect to the carrier substrate 13 and the rear wall 18 by pressing the carrier substrate 13 and the rear wall 18 against the opposing sealing surfaces 27a, 27b of the seal 21.
  • the sealing function is achieved in that on the carrier substrate 13 and the rear wall 18, preferably on the edge, act on fastening means and the carrier substrate 13 and the rear wall 18 pull together.
  • the fasteners can be, for example, clips 29, screws 31 or clamps.
  • the brackets 29 have a clear width, which is smaller than the sum of the height of the thickness of the carrier substrate 13, the height of the seal 21 and the thickness of the rear wall 18. As a result, the seal 21 is compressed when clips are placed all around on the hybrid collector 11.
  • the fastening means are screws 31, through-openings can be provided on the carrier substrate 13 and the rear wall 18, through which the screws 31 are passed.
  • the through openings are aligned in pairs for this purpose.
  • the screws 31 interact with union nuts and by tightening the screws 31 or the nuts, the contact pressure on the seal can be finely metered.
  • the through openings are preferably provided on the edge of the carrier substrate 13 and the rear wall 18.
  • the fastening means are arranged at substantially uniform intervals along the edge of the carrier substrate 13 and the rear wall 18. As a result, the most uniform possible pressure on the sealing surfaces 27a, 27b of the seal 21 is realized.
  • the carrier substrate has such large dimensions that an increased bending stability is required, caused by the weight of the carrier substrate 13 and the internal pressure of a heat transfer medium which flows through the heat exchanger space 19, through openings between the photovoltaic cells 15 can also be provided.
  • the screws 31 passed through these through-openings also hold the carrier substrate 13 within the seal 21 on the rear wall, thereby preventing the substrate 13 from bending.
  • the through openings within the seal 21 mean that they have to be sealed in a complex manner from the heat transfer medium.
  • the screws 31 within the seal 21 also represent a flow resistance for the heat transfer medium when it flows through the heat exchanger space 19.
  • the heat exchange medium enters the heat exchanger space 19 at an inlet 33 and exits the heat exchanger 19 in a heated manner at an outlet 35.
  • the current produced by the photovoltaic cells 15 is taken from the plug 37.
  • the bending stability of the carrier substrate can be improved in a surprisingly simple manner in that reinforcing ribs 39 are arranged on the surface of the carrier substrate 13.
  • the reinforcing ribs 39 can protrude beyond the long sides 23 and broad sides 25, as a result of which the part of the reinforcing ribs 39 projecting through passage openings on the carrier substrate 13 can be provided.
  • This embodiment is shown in FIG. 4, in which the screws 31 penetrate the ends of the reinforcing ribs 39 and the region of the rear wall 18 which protrude beyond the edges of the carrier substrate 13.
  • a further advantage of this embodiment is that the reinforcing ribs do not have to be additionally fastened, for example glued, to the carrier substrate, but are non-positively held on the carrier substrate 13 by the screw tension.
  • the reinforcing ribs 39 are expediently arranged on the outer surface of the carrier substrate 13 and therefore facing the sun. As a result, the flow of the heat exchange medium along the inner surface of the carrier substrate 13 is not disturbed.
  • the reinforcing ribs 39 can extend to the edge of the carrier substrate 13. This allows the clamps 29 or clamps to engage the reinforcing ribs 39.
  • this embodiment which is shown in FIG. 3, not only the seal 21 can be compressed by the clamps 39, but also the reinforcing ribs 39 can be fixed on the carrier substrate 13.
  • the reinforcing ribs 39 are arranged between the photovoltaic cells 15.
  • the reinforcing ribs 39 can be arranged along the long sides 23 or the broad sides 25. If a particularly high bending stability of the carrier substrate is required or if the carrier substrate should have a particularly small thickness, the reinforcing ribs can also be arranged along the long sides 23 and the broad sides 25.
  • the reinforcing ribs 39 can have a rectangular or a T-profile. If the fastening means engage the reinforcing ribs 39, a rectangular profile is useful.
  • reinforcing ribs 39 are not in contact with the fastening means and are therefore glued to the carrier substrate 13, the choice of a T-profile is expedient.
  • the reinforcing ribs 39 can consist of metal, plastic or a fiber composite material. If the rear wall has a special thin wall thickness, 18 reinforcing ribs 39 can also be arranged on the surface of the rear wall.
  • the bending stability of the carrier substrate 13 can be improved with reinforcing ribs 39, as a result of which the use of screws 31 within the seal 21 can be prevented.
  • the surface of the carrier substrate 13 remains free of through openings within the circumference of the seal 21. There is therefore no weakening of the carrier substrate 13, no risks of cracks or tears, and no sealing problems which could cause the through openings.
  • the fastening means can engage on the reinforcing ribs 39, as a result of which a further fastening of the reinforcing ribs 39 on the carrier substrate 13 and through openings at the edge outside of the seal 21 become superfluous.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridkollektor (11) zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht mit wenigstens einer Photovoltaik-Zelle (15), welche an wenigstens einer Trägerplatte (17a) angeordnet ist, wodurch ein Trägersubstrat (13) definiert ist, einer an der Rückseite des Trägersubstrats (13) angeordneten, beabstandeten Rückwand (18), um einen von einem Wärmeträger durchströmbaren Wärmetauscherraum zu bilden, einer einzelnen randständigen und umlaufenden Dichtung, welche Dichtung den Wärmetauscherraum gegenüber dem Trägersubstrat (13) und der Rückwand (18) abdichtet und einer Mehrzahl von Befestigungsmittel (31), welche an dem Trägersubstrat (13) und der Rückwand (18) angreifen und das Trägersubstrat (13) und die Rückwand (18) aneinander ziehen und die Dichtung komprimieren, wodurch der Wärmetauscherraum abgedichtet ist. An der Oberfläche des Trägersubstrats (13) sind Verstärkungsrippen (39) angeordnet, welche die Biegesteifigkeit des Trägersubstrats (13) erhöhen.

Description

Hybridkollektor
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Hybridkollektor gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Hybridkollektoren bekannt, welche das Sonnenlicht effizienter nutzen, als ein Photovoltaikmodul oder ein thermischen Solarkollektor (auch als Sonnenkollektor oder Flachkollektor bezeichnet) alleine. Bei Photovoltaikmodulen (PV-Modulen) gilt generell, dass deren Leistung mit steigender Temperatur abnimmt. Es wird daher versucht die Temperatur der PV-Module möglichst niedrig zu halten. Ein PV-Modul ist derart aufgebaut, dass eine Mehrzahl von Photo voltaik-Zellen nebenei- nander an einer Trägerplatte angeordnet ist. Ein PV-Modul wird daher auch als Trä- gersubstrat bezeichnet. Der synergistische Effekt bei Hybridkollektoren besteht mm da- rin, dass bei diesen Kollektoren Wärmetauscher vorgesehen sind, welche das PV- Module bzw. das Trägersubstrat kühlen. Die über den Wärmeträger abgeführte Wärme kann beispielsweise für Warmwasserzwecke, Heizungsunterstützung oder Wärme- pumpenunterstützung verwendet werden. Der Gesamtwirkungsgrad von Hybridkolle- ktoren ist demnach höher als die Wirkungsgrade eines Träger Substrats oder eines Solar kollektors alleine.
Der Hybridkollektor ist in einen Heizkreislauf integriert, indem ein Wärmeträgerme- dium ständig zirkuliert. In den Heizkreislauf sind weiterhin ein Pufferspeicher und eine Pumpe eingebunden. Der Heizkreislauf ist vollständig mit dem Wärmeträgermedium gefüllt. Das Wärmeträgermedium wird durch die Zirkulation ständig erwärmt. In dem geschlossenen Kreislauf können sich jedoch Drücke bis zu 6 bar aufbauen. Die Solaran lage muss daher dementsprechend ausgelegt und dimensioniert werden, um diesen Drücken standhalten zu können. Dies führt zwangsläufig zu hohen Invesütionskosten.
Der Wärmetauscherraum kann dadurch gebildet sein, dass an der Rückseite des Trä gersubstrats eine Rückwand angeordnet ist. Zwischen der Rückwand und dem Trä gersubstrat ist eine randständige und umlaufende Dichtung eingelegt. Eine Mehrzahl von am Rand des Trägersubstrats und der Rückwand angeordneten Befestigungsmittel ziehen das Träger substrat und die Rückwand zusammen und komprimieren die Dich tung. Dadurch ist der Wärmetauscherraum direkt hinter dem Trägersubstrat gebildet und das Wärmetauschermedium kommt mit dem Trägersubstrat in Berührung. Das Trä- gersubstrat muss die hohen auftretenden Drücke aufnehmen können. Dies ist insbeson dere dann sehr aufwendig, wenn das Trägersubstrat eine grosse Flächenerstreckung be sitzt.
In diesem Fall muss die Wandstärke des Trägersubstrats erhöht werden, was zu hohen Investitionskosten und einer Gewichtssteigerung des Hybridkollektors führt. Es können auch innerhalb des Wärmetauscherraumes bzw. der Dichtung Befestigungsmittel vor gesehen sein, welche das Träger substrat und die Rückwand Zusammenhalten. Dies kann jedoch zu einer Schwächung des Träger Substrats und einem daraus resultierenden Bruch oder zu undichten Stellen führen, aus welchen Wärmeträgermedium austritt.
Aufgabe der Erfindung
Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die Aufgabe, wel che die vorliegende Erfindung initiierte, einen gattungsgemässen Hybridkollektor vor zuschlagen, dessen Stabilität und insbesondere dessen Druckbelastbarkeit verbessert ist.
Beschreibung
An der Oberfläche des Trägersubstrats sind Verstärkungsrippen angeordnet, welche die Biegesteifigkeit des Trägersubstrats erhöhen. Die Verstärkungsrippen schwächen weder das Träger substrat noch bergen sie die Gefahr, dass das Trägersubstrat durch ihren Ein satz springt oder undichte Stellen aufweist, da zur Festlegung der Verstärkungsrippen an dem Trägersubstrat keine Durchgangsöffnungen an dem Träger substrat notwendig sind.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Hybridkollektor gemäss dem Ober begriff des Anspruchs 1 dadurch, dass die Verstärkungsrippen an der äusseren der Sonne zugewandten Oberfläche des Träger Substrats angeordnet sind. Dadurch ist der
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Wärmetauscherraum frei von Verstärkungsrippen, welche zu einem imerwünschten Strömungswiderstand innerhalb des Wärmetauscherraumes führen würden. In überra- schend einfacher Weise lassen sich durch die Verstärkungsrippen auch Schwächungen und Durchgangsöffnungen ausserhalb der Dichtung am Rand des Träger Substrats ver meiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsmittel ent- lang des Randes des Trägersubstrats und der Rückwand ausserhalb der Dichtung ange- ordnet. Die Befestigungsmittel befinden sich in immittelbarer Nähe zu der Dichtung, wodurch der Druck auf die Dichtung besonders präzise und feindosiert aufgebracht werden kann.
Dadurch, dass die Befestigungsmittel bevorzugt in im Wesentlichen gleichmässigen Ab- ständen entlang des Randes des Trägersubstrats und der Rückwand angeordnet sind, kann ein gleichmässiger Druck auf die Dichtung aufgebaut werden und undichte Stellen des Wärmetauscherraumes können verhindert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Verstärkungsrippen bis zum Rand des Träger Substrats, sodass die Befestigungsmittel an den Verstärkungsrippen angreifen. Dadurch werden die Verstärkungsrippen reib- schlüssig an dem Trägersubstrat gehalten und eine weitere Verbindung an dem Trä- gersubstrat, beispielsweise eine Klebeverbindung, wird dadurch überflüssig.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Befestigungsmittel eine Schraube, eine Klam mer oder eine Zwinge ist. Die Klammern sind einfach aufgebaut, besitzen jedoch nur eine vordefinierte Spannung, welche auf das Trägersubstrat und die Rückwandüber tragbar ist. Die Zwinge besitzt eine U-Form an deren einem Schenkel eine Schraube ver stellbar gehalten ist. Genauso wie bei Schrauben, welche mit Überwurfmuttern Zusam menwirken können, lässt sich durch Schraubenverdrehung der Anpressdruck auf das Trägersubstrat fein dosieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an dem Trä gersubstrat und/ oder den Verstärkungsrippen und der Rückwand Durchgangsöffnun gen vorgesehen, welche paarweise miteinander fluchten und durch welche die Schrau ben hindurchgeführt sind. Die Verstärkungsrippen sind daher durch die Schrauben an dem Träger substrat gehalten und bedürfen keiner weiteren Befestigung an dem Trä- gersubstrat.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überragen die Verstär kungsrippen das Träger substrat. Dadurch ist es möglich, dass die Schrauben die Ver- stärkungsrippen und die Rückwand durch Durchgangsöffnungen durchdringen, das Trägersubstrat jedoch frei von Durchgangsöffnungen ist. Dieser Ausführungsform ist es geschuldet, dass das Träger substrat frei von Ver Schwächungen bleiben kann, welche zur Beschädigung des Trägersubstrats führen können. Zweckmässigerweise entsprechen bei dieser Ausführungsform die Längen der Verstärkungsrippen der Breite oder der Länge der Rückwand, damit die Schrauben durch die Verstärkungsrippen und die Rückwand hindurchführbar sind.
Wie bereits weiter oben aus geführt ist es bevorzugt, wenn die Schrauben mit Überwurf muttern Zusammenwirken und der Anpressdruck auf das Trägersubstrat und die Rück wand durch Lestziehen der Schrauben-Überwurfmutter- Kombination herstellbar ist. Zweckmässigerweise weist das Träger substrat eine rechteckige Lorm mit zwei Längs seiten und zwei Breitseiten auf und die Verstärkungsrippen sind entlang der Breitseite und/ oder entlang der Längsseite des Träger Substrats an geordnet. Durch diese Orientie rung ist es ermöglicht, dass sich die Verstärkungsrippen zwischen den Photovoltaik- Zellen positionieren lassen. Sind die Verstärkungsrippen entlang der Längsseiten und der Breitseiten angeordnet, so ist die Biegesteifigkeit des Trägersubstrats besonders hoch. Dies kann dann notwendig sein, wenn das Trägersubstrat eine besonders grosse Oberfläche hat oder eine besonders geringe Dicke aufweist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verstärkungs rippen an dem Trägersubstrat gehalten, indem die Befestigungsmittel an den Längsen- den der Verstärkungsrippen angreifen oder auf das Trägersubstrat aufgeklebt sind. Der Angriff der Befestigungsmittel an den Längsenden der Verstärkungsrippen hat den Vor teil, dass die Verstärkungsrippen auf das Trägersubstrat gedrückt werden und reib schlüssig an dem Trägersubstrat gehalten werden, ohne dass zusätzliche Befestigungs vorkehrungen notwendig wären. Lalls die Verstärkungsrippen nicht von den Befesti- gungsmitteln an dem Träger substrat gehalten werden, so können sie an diesem ange- klebt werden. Dadurch lassen sich die Verstärkungsrippen an bestehenden Hybridkol- lektoren nachrüsten.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Verstärkungsrippen aus Metall, Kunststoff oder einem Faserverbund-Material bestehen. Diese Materialen bewirken eine hinreichende Steifigkeit, insbesondere eine hinreichende Biegesteifigkeit, der Verstärkungsrippen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an der äusseren Oberfläche der Rückwand Verstärkungsrippen angeordnet. Dadurch ist es ermöglicht auch die Rückwand mit einer dünnen Wandstärke auszuführen. Auch ermöglicht das Anordnen von Verstärkungsrippen an der Rückwand, dass die Rückwand frei von Durchgangsöffnungen ausgeführt ist, wenn als Befestigungsmittel Schrauben verwen det werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstel- lungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:
Figur 1: eine erste Ausführungsform eines Hybridkollektors in einer Drauf- sicht ;
Figur 2: eine Schnittdarstellung des Hybridkollektors aus Figur 1 entlang der
Schnittlinie II-II;
Figur 3: eine zweite Ausführungsform des Hybridkollektors in einer Drauf- sicht und
Figur 4: eine dritte Ausführungsform des Hybridkollektors in einer Drauf- sicht.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Hybridkollektor 11 in drei Ausführungsformen gezeigt, welcher gesamthaft mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Ein Trägersubstrat 13 ist dadurch gebildet, dass eine Mehrzahl von Photo voltaik-Zellen 15 zwischen einer ersten und zweiten Trägerplatte 17a, 17b angeordnet sind. Die Träger platten 17a, 17b können aus Glas oder Kunststoff bestehen. Die Trägerplatten 17a, 17b sind bevorzugt transparent.
Zwischen dem Trägersubstrat 13 und einer im Wesentlichen parallel zu dem Trägersub- strat 13 angeordneten Rückwand 18 ist eine Wärmetauscherraum 19 gebildet. Das Trä- gersubstrat 13 ist von der Rückwand 18 durch eine Dichtung 21 beabstandet. Die Dich tung 21 ist am Rand des Trägersubstrats 13 und der Rückwand 18 angeordnet und er streckt sich umlaufend entlang der Längs- und Breitseiten 23,25 des Trägersubstrats 13 bzw. der Rückwand 18. Die Dichtung 21 dichtet den Wärmetauscherraum 19 gegenüber dem Träger substrat 13 und der Rückwand 18 ab, indem das Träger substrat 13 und die Rückwand 18 an die gegenüberliegenden Dichtflächen 27a, 27b der Dichtung 21 ge drückt werden.
Die Dichtfunktion wird dadurch erzielt, dass an dem Trägersubstrat 13 und der Rück wand 18, bevorzugt an deren Rand, Befestigungsmittel angreifen und das Trägersub strat 13 und die Rückwand 18 aneinander ziehen. Die Befestigungsmittel können bei spielsweise Klammern 29, Schrauben 31 oder Zwingen sein. Die Klammern 29 besitzen eine lichte Weite, welche kleiner als die Summe der Höhe aus der Dicke des Trägersub strats 13, der Höhe der Dichtung 21 und der Dicke der Rückwand 18 ist. Dadurch wird die Dichtung 21 komprimiert, wenn Klammem rundum auf den Hybridkollektor 11 auf gesteckt werden.
Sind die Befestigungsmittel Schrauben 31, so können an dem Trägersubstrat 13 und der Rückwand 18 Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, durch welche die Schrauben 31 hindurchgeführt sind. Die Durchgangsöffnungen fluchten zu diesem Zweck paarweise. Die Schrauben 31 wirken mit Überwurfmuttern zusammen und durch Anziehen der Schrauben 31 bzw. der Muttern lässt sich der Anpressdruck auf die Dichtung fein dosie ren. Die Durchgangsöffnungen sind bevorzugt am Rand des Trägersubstrats 13 und der Rückwand 18 vorgesehen. Die Befestigungsmittel sind in im Wesentlichen gleichmässi- gen Abständen entlang des Randes des Träger Substrats 13 und der Rückwand 18 ange ordnet. Dadurch wird ein möglichst gleichmässiger Druck auf die Dichtflächen 27a, 27b der Dichtung 21 realisiert. Besitzt das Träger substrat derart grosse Abmessungen, dass eine erhöhte Biegestabilität erforderlich ist, verursacht durch das Gewicht des Träger Substrats 13 und den Innen druck eines Wärmeträgermediums, welches durch den Wärmetauscherraum 19 fliesst, so können auch Durchgangsöffnungen zwischen den Photovoltaik-Zellen 15 vorgesehen sein. Die durch diese Durchgangsöffnungen geführten Schrauben 31 halten das Trä- gersubstrat 13 auch innerhalb der Dichtung 21 an der Rückwand, wodurch eine Durch biegung des Träger Substrats 13 verhindert wird.
Allerdings führen die Durchgangsöffnungen innerhalb der Dichtung 21 dazu, dass diese aufwendig gegenüber dem Wärmeträgermedium abgedichtet werden müssen. Auch stellen die Schrauben 31 innerhalb der Dichtung 21 einen Strömungswiderstand für das Wärmeträgermedium dar, wenn es den Wärmetauscherraum 19 durchströmt. Das Wär metauschermedium tritt an einem Einlass 33 in den Wärmetauscherraum 19 ein und tritt erwärmt an einem Auslass 35 aus dem Wärmetauscherraum 19 aus. Der von den Photo voltaik-Zellen 15 produzierte Strom wird an dem Stecker 37 abgenommen.
Die Biegestabilität des Trägersubstrats lässt sich in überraschend einfacher Weise dadurch verbessern, dass an der Oberfläche des Trägersubstrats 13 Verstärkungsrippen 39 angeordnet sind. Durch das Vorsehen der Verstärkungsrippen lassen sich die Durch gangsöffnungen an dem Trägersubstrat 13 zur Aufnahme der Schrauben 31, welche das Trägersubstrat 13 schwächen, vollständig sogar am Rand vermeiden. Die Verstärkungs rippen 39 können die Längsseiten 23 und Breitseiten 25 überragen, wodurch die Durch gangsöffnungen am das Träger substrat 13 überragenden Teil der Verstärkungsrippen 39 vorgesehen sein können. In Figur 4 ist diese Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Schrauben 31 die Enden der Verstärkungsrippen 39 und den Bereich der Rückwand 18 durchdringen, welcher die Ränder des Trägersubstrats 13 überragen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Verstärkungsrippen nicht zusätzlich an dem Träger substrat befestigt, beispielsweise angeklebt, sein müssen, sondern durch die Schraubenspannung kraftschlüssig an dem Trägersubstrat 13 gehalten sind.
Zweckmässigerweise sind die Verstärkungsrippen 39 an der äusseren und demnach der Sonne zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats 13 angeordnet. Dadurch wird die Strömung des Wärmetauschermediums entlang der inneren Oberfläche des Träger Sub strats 13 nicht gestört. Die Verstärkungsrippen 39 können sich bis zum Rand des Träger Substrats 13 erstrecken. Dadurch können die Klammern 29 oder Zwingen an den Verstärkungsrippen 39 angrei- fen. Durch diese Ausführungsform, welche in der Figur 3 gezeigt ist, lassen sich durch die Klammem 39 nicht nur die Dichtung 21 komprimieren, sondern auch die Verstär- kungsrippen 39 an dem Trägersubstrat 13 fixieren.
Damit die Verstärkungsrippen 39 die Photovoltaik-Zellen 15 nicht abdecken und deren Wirkungsgrad beeinträchtigen, sind die Verstärkungsrippen 39 zwischen den Photovol- taik-Zellen 15 angeordnet. Die Verstärkungsrippen 39 können entlang der Längsseiten 23 oder der Breitseiten 25 angeordnet sein. Ist eine besonders hohe Biegestabilität des Trägersubstrats erforderlich oder soll das Träger substrat eine besonders geringe Dicke besitzen, so können die Verstärkungsrippen auch entlang der Längsseiten 23 und der Breitseiten 25 angeordnet sein. Die Verstärkungsrippen 39 können ein Rechteck- oder ein T-Profil besitzen. Wenn die Befestigungsmittel an den Verstärkungsrippen 39 angrei- fen ist ein Rechteck-Profil sinnvoll. Sind die Verstärkungsrippen 39 jedoch nicht mit den Befestigungsmitteln in Kontakt und deshalb an dem Trägersubstrat 13 angeklebt, so ist die Wahl eines T-Profils zweckmässig. Die Verstärkungsrippen 39 können aus Metall, Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Soll die Rückwand eine beson ders dünne Wandstärke besitzen, so können auch an der Oberfläche der Rückwand 18 Verstärkungsrippen 39 angeordnet sein.
Die Biegestabilität des Träger Substrats 13 lässt sich mit Verstärkungsrippen 39 verbes- sern, wodurch der Einsatz von Schrauben 31 innerhalb der Dichtung 21 verhindert wer den kann. Dadurch bleibt die Oberfläche des Trägersubstrats 13 innerhalb des Umfangs der Dichtung 21 frei von Durchgangsöffnungen. Es kommt daher zu keiner Schwächung des Träger Substrats 13, zu keinen Gefahren von Sprüngen oder Rissen und zu keinen Dichügkeitsproblemen, welche die Durchgangsöffnungen verursachen könnten. Zu sätzlich können die Befestigungsmittel an den Verstärkungsrippen 39 angreifen, wodurch eine weitere Befestigung der Verstärkungsrippen 39 an dem Trägersubstrat 13 und Durchgangsöffnungen am Rand ausserhalb der Dichtung 21 überflüssig werden. Legende:
11 Hybridkollektor
13 Trägersubstrat
15 Photovoltaik-Zellen
17a,17b ersten und zweiten Trägerplatte
18 Rückwand
19 W ärmetauscherraum
21 Dichtung
23 Längsseiten
25 Breitseiten
27a,27b Dichtflächen
29 Klammem
31 Schrauben
33 Einlass
35 Auslass
37 Stecker
39 Verstärkungsrippen

Claims

Patentansprüche
1. Hybridkollektor (11) zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht mit
wenigstens einer Photovoltaik-Zelle (15), welche an wenigstens einer Träger platte (17a, 17b) angeordnet ist, wodurch ein Trägersubstrat (13) definiert ist, einer an der Rückseite des Träger Substrats (13) angeordneten, beabstandeten Rückwand (18), um einen von einem Wärmeträger durchström baren Wärmetau- scherraum (19) zu bilden,
einer einzelnen randständigen und umlaufenden Dichtung (21), welche Dichtung (21) den Wärmetauscherraum (19) gegenüber dem Träger substrat (13) und der Rückwand (18) abdichtet,
einer Mehrzahl von Befestigungsmittel (29,31), welche an dem Trägersub- strat (13) und der Rückwand (18) angreifen und das Trägersubstrat (13) und die Rückwand (18) aneinander ziehen und die Dichtung (21) komprimieren, wodurch der Wärmetauscherraum (19) abgedichtet ist, und
Verstärkungsrippen (39). welche an der Oberfläche des Trägersubstrats (13) Verstärkungsrippen (39) angeordnet sind und die Biegesteifigkeit des Trägersub- strats (13) erhöhen
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkungsrippen (39) an der äusseren der Sonne zugewandten Ober fläche des Trägersubstrats (13) angeordnet sind.
2 Hybridkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befesti gungsmittel (29,31) entlang des Randes des Träger Substrats (13) und der Rück wand (18) ausserhalb der Dichtung (21) angeordnet sind.
3 Hybridkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Be festigungsmittel (29,31) in im Wesentlichen gleichmässigen Abständen entlang des Randes des Träger Substrats (13) und der Rückwand (18) angeordnet sind.
4. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) sich bis zum Rand des Trägersub- strats (13) erstrecken, sodass die Befestigungsmittel (29,31) an den Verstärkungs- rippen (39) angreifen.
5. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Befestigungsmittel eine Schraube (31), eine Klammer (29) oder eine Zwinge ist.
6. Hybridkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trä gersubstrat (13) und/ oder den Verstärkungsrippen (39) und der Rückwand (18) Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, welche paarweise miteinander fluchten und durch welche die Schrauben (31) hindurchgeführt sind.
7. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) das Träger substrat (13) überragen.
8. Hybridkollektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (31) mit Überwurfmuttern Zusammenwirken und der An pressdruck auf das Trägersubstrat (13) und die Rückwand (18) durch Festziehen der Schrauben- Überwurfmutter-Kombination herstellbar ist.
9. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Trägersubstrat (13) eine rechteckige Form mit zwei Längssei- ten (23) und zwei Breitseiten (25) aufweist und die Verstärkungsrippen (39) ent lang der Breitseiten (25) und/ oder entlang der Längsseiten (23) des Trägersub strats (13) angeordnet sind.
10. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) zwischen den Photovoltaik-Zellen (15) auf dem Trägersubstrat (13) angeordnet sind.
11. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) ein Rechteck- oder ein T-Profil besit zen.
12. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) an dem Trägersubstrat (13) gehalten sind, indem die Befestigungsmittel (29,31) an den Längsenden der Verstärkungs- rippen (31) angreifen oder auf das Trägersubstrat (13) aufgeklebt sind.
13. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verstärkungsrippen (39) aus Metall, Kunststoff oder einem Fa serverbund-Material bestehen.
14. Hybridkollektor nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass an der äusseren Oberfläche der Rückwand (18) Verstärkungsrip pen angeordnet sind.
PCT/CH2019/050018 2018-08-17 2019-08-19 Hybridkollektor WO2020034046A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01003/18 2018-08-17
CH01003/18A CH715262B1 (de) 2018-08-17 2018-08-17 Hybridkollektor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020034046A1 true WO2020034046A1 (de) 2020-02-20

Family

ID=65443596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH2019/050018 WO2020034046A1 (de) 2018-08-17 2019-08-19 Hybridkollektor

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH715262B1 (de)
WO (1) WO2020034046A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH720114A1 (de) * 2022-10-11 2024-04-15 soblue AG Hybridkollektor.

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011137555A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Dritan Ramani Hybridkollektor
US9902242B1 (en) * 2016-11-14 2018-02-27 Ford Global Technologies, Llc Moon roof assembly with integral hybrid solar trim panel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010123210A2 (ko) * 2009-04-21 2010-10-28 주식회사 유나티앤이 냉각장치를 구비한 태양광 모듈 및 그 냉각장치 제조방법
JP6887434B2 (ja) * 2015-10-06 2021-06-16 トラック・グループ・ホールディングス・リミテッドＴｒａｃ Ｇｒｏｕｐ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｔｄ 太陽熱光捕集器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011137555A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Dritan Ramani Hybridkollektor
US9902242B1 (en) * 2016-11-14 2018-02-27 Ford Global Technologies, Llc Moon roof assembly with integral hybrid solar trim panel

Also Published As

Publication number Publication date
CH715262A1 (de) 2020-02-28
CH715262B1 (de) 2021-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2694885B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum umwandeln von solarer strahlungsenergie in elektrischen strom und/oder wärme
DE102008052418A1 (de) System zur Befestigung, Solaranlage und Verfahren zur Bestückung einer Solaranlage
EP2345085A1 (de) Photovoltaikanlage, photovoltaikmodul und verfahren zur bestückung einer photovoltaikanlage
EP2296190A2 (de) Anordnung, Unterkonstruktion und Photovoltaikanlage
WO2020034046A1 (de) Hybridkollektor
WO2018232537A1 (de) Hybridkollektor
EP2678615B1 (de) Flachwärmetauscher
EP0054729A1 (de) Einrichtung zur Umsetzung von Sonnenenergie in Wärme
DE4002892C2 (de)
DE19806978B4 (de) Kühlvorrichtung zur Kühlung durch Konvektion
DE102010037500A1 (de) Solarer Hybridkollektor zur Erzeugung elektrischer und/oder thermischer Energie
EP2567410B1 (de) Hybridkollektor
DE3637796A1 (de) Kreuzstrom-plattenwaermetauscher
EP2324299A2 (de) Sonnenkollektor
DE202010008521U1 (de) Solarer Hybridkollektor zur Erzeugung elektrischer und/oder thermischer Energie
EP0542101B1 (de) Sonnenkollektor
DE2822970A1 (de) Sonnenkollektor
WO2024077405A1 (de) Hybridsolarkollektor
DE19756634A1 (de) Plattenteil bzw. Wandteil für Gebäude, Böden oder Schwimmbadanlagen
DE2633862A1 (de) Sonnenkollektor
AT524677A4 (de) Trägerstruktur für ein Photovoltaikmodul
AT376791B (de) Anlage zur warmwassererzeugung durch waermeenergie
DE102022123134A1 (de) Photothermie-Modul
DE102022101300A1 (de) Photovoltaik-Thermie-Modul
AT511368A1 (de) Sonnenkollektor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19758600

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19758600

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1