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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen Kollektor für Solarwärme, der zugleich Solarstrom erzeugt und flexibel sowie selbstklebend ausgebildet ist, sodass er auf glatte Dacheindeckungen, beispielsweise aus Blech, während oder nach der Herstellung des Daches einfach aufgebracht werden kann. Der Kollektor erzeugt erwärmtes Wasser mit einer Temperatur unter 20 DEG C zur Einspeisung in eine Wärmepumpe, der Solarmodul Gleichstrom zur Einspeisung in einen Wechselrichter. Stromverkabelung und Warmwasser-Verrohrung sind weitgehend in den selbstklebenden Hybridkollektor integriert.
    公开号:DE102004010653A1
    申请号:DE102004010653
    申请日:2004-02-29
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Klaus Dr. Kalberlah；Klaus Dr. Schlemper
    申请人:Schlemper Klaus Dr-Ing；
    IPC主号:F24J2-00
    专利说明:
    [0001] SeitJahren sind Solar-Kollektoren bekannt, unter deren isolierenderGlasabdeckung ausser den üblichen,Wasser- oder Luft-durchströmtenAbsorbern zusätzlichSolarzellen zur Stromerzeugung enthalten sind; eine derartige Bauformwird üblicherweiseals „Hybrid-Kollektor" bezeichnet. Das übliche Hybrid-Konzeptwiderspricht sich teilweise selbst, weil Silizium-Solar-Zellen aufdie erhöhteKollektor – Innentemperaturmit Leistungsverlusten reagieren. Nicht umsonst wird bei Standard-PV-Anlagenempfohlen, PV-Module zu hinterlüften,um die Erwärmungder Solarzellen möglichstgering zu halten.
    [0002] Einweiteres Problem derartiger Hybridkollektoren ist die im Fehlerfallauf bis zu 180°Cerhöhte Innentemperatur(Stillstands-Temperatur) unter der Glasabdeckung, welche die Verklebung,Lamination und Verlötungder Solarzellen und die elektrische Verkabelung ungewähnlich beansprucht; übliche Standard-Solarstrom-Modulewerden nach IEC 61215 oder IEC 61646 mit maximal 85°C temperaturbelastet.Andererseits ist bei normalen Flachkollektoren die Glasabdeckungunverzichtbar, wenn wenigstens in den Sommermonaten die bei thermischem Solaranlagen übliche Vorlauf-Temperaturvon ca. 60°Cerreicht werden soll.
    [0003] EineFunktion des Kollektors als Wärmetauscher,d. h. Eintrag von thermischer Energie geringer Temperatur aus derumgebenden Aussenluft ("Luft-Wärmetauscher"), ist bei den üblichenSolarkollektoren nicht vorgesehen und wird durch die isolierendeWirkung der Glasabdeckung zwangsläufig verhindert.
    [0004] NormaleSolarkollektoren leisten daher nur einen sehr geringen Beitrag zurBeheizung des Gebäudesim Winter: die solare Einstrahlung ist, kombiniert mit der üblichenSteuerung fürFlachkollektor-Anlagen, welche die Umwälzpumpe nur in Betrieb setzt,wenn ca. 60° Wassertemperaturdem Kollektor entnommen werden können,viel zu gering, um eine nennenswerte Betriebsstundenzahl im Winterzu gewährleisten.
    [0005] Umeine Dachflächeaus Blech dennoch zugleich als Lieferant von elektrischer und thermischer Solarenergiezu nutzen, wurde vorgeschlagen, aussenseitig ein flexibles, glaslosesPV-Laminat aufzukleben und auf der Dach-Innenseite eine wasserdurchströmte Verrohrungin Kontakt mit dem Blechdach und umgeben von der üblicherweiseerforderlichen Isolation (Wärmeschutzverordnung)anzubringen (siehe DE 100 48032 , Anspruch 7 und 8). Hierbei wird, da eine isolierendeGlasabdeckung nicht vorgesehen ist, bereits der Gedanke eines Niedertemperatur-Kollektors,der nur in Kombination mit einer Wärmepumpe sinnvoll ist (siehePA Az 100 48 035.7), realisiert.
    [0006] Nachteiligbei einer derartigen Ausführungsformeines Hybrid-Solardaches ist, (1) dass dieWasserführungauf der Dach-Innenseite erfolgt. Von zahlreichen Planern, Architekten undBauherren wird dies abgelehnt, weil im Fall von Undichtigkeitendie austretende Solar-Flüssigkeitnicht durch die Dachhaut zurückgehalten wirdbzw. auf der Aussenseite des Gebäudesverbleibt. (2) dass bestehende Gebäudemit einer derartigen solaren Wärme-und Stromanlage nicht ausgestattet werden können, ohne das gesamte Dachauszutauschen (3) dass auch bei Neubauten ein nicht unerheblicher Aufwandentsteht, die solartermischen Fertig-Elemente gleichzeitig als Dachzu verlegen und sowohl aussen wie auch Dach-innenseitig als Solaranlagezu verbinden.
    [0007] DieMontage üblicherSolarkollektoren und Solarstrom-Module oder der bisher bekannt gewordenen, „glaskasten-artigen" Hybridkollektorenbelastet das Dach zudem gewichtsmässig, ist mit nennenswertenKosten fürdie Montagearbeit und -material („Aufständerung") verbunden und stellt häufig keine ästetisch/architektonischansprechende Lösung dar.
    [0008] Selbstklebende,glaslose/flexibte Solar-Module zur Blechdach-Integration sind zwarbereits bekannt und angemeldet worden (siehe DE 100 48 034 ), es fehlt jedoch dieHybridisierung, d. h. die Kombination des PV-Moduls mit dem Kollektorzur Gewinnung von Wärmeenergie.Bedenkt man, dass ca. 85% der Energie eine Haushalts in Form von Wärme benötigt wird,so ist dies ein nicht unwesentlicher Nachteil.
    [0009] Dievorliegende Erfindung vermeidet die vorgenannten Nachteile, indemein an sich bekanntes, flexibles (d. h. glasloses) PV-Laminat zunächst aufeinen gleichfalls flexiblen, wasserdurchströmten Flachkollektor speziellerBauweise aufgeklebt wird.
    [0010] Die „spezielleBauweise", um denKollektor flexibel zu machen, kann darin bestehen, kann darin bestehen,dass dieser aus einer Stegplatte aus dauerelastischem Kunststoffbesteht. Derartige glaslose und flexible Kollektorplatten sind inder Solartechnik bereits in Gebrauch; weil sie keine Isolation besitzen undsomit nur in den Sommermonaten warmes Wasser mit vergleichsweiseniedriger Temperatur liefern, werden derartige Kollektoren nichtin den üblichen, solarenBrauchwassersystemen eingesetzt, sondern ausschliesslich zur Erwärmung vonSchwimmbad-Wasser benutzt und als „Schwimmbad-Kollektoren" bezeichnet. Erfindungsgemäss wirdvorgeschlagen, einen solchen Schwimmbad-Kollektor mit einem flexiblen,glas- und rahmenlosen PV-Laminat zu verkleben.
    [0011] Einspezieller Vorteil dieser Ausführungsform derErfindung besteht darin, dass der so erzeugte Hybrid-Kollektor (gelegentlichund vorsichtig) begehbar ist, falls ein flexibles PV-Laminat verwendetwird, das diese Eigenschaften ebenfalls aufweist. Ein weiterer Vorteildes unter Verwendung eines Schwimmbad-Kollektors hergestellten,erfindungsgemässen Hybridkollektorsist, dass eine länsseitigeAbdichtung, wie nachfolgend bei der Verwendung von Kollektorblechenbeschrieben, nicht erforderlich ist.
    [0012] Nachteiligbei dieser Ausführungsformist die schlechte Wärmeleitfähigkeitdes Kollektor Materials und die Schwierigkeit, stirnseitig ein Sammelrohrso anzubringen, dass die Unterseite des Hybrid-Kollektors vollflächig aufliegendverklebbar ist. Verwendet man allerdings den Hybrid-Kollektor alsLuft Wärmetauschermit Hinterlüftung/Dachabstand,was zweifellos die Stromausbeute der Solarzellen erhöht, so spieltletzteres keine Rolle; im Gegenteil kann das stirnseitige Sammelrohraus Kunststoff diesen Dachabstand erzeugen und unterseitig flachausgebildet sein, sodass es als Verklebungsfläche geeignet ist.
    [0013] Die „spezielleBauweise" des Kollektorskann auch darin bestehen, dass in Quer- wie in Längsrichtung eine gewisse Biegsamkeit/Flexibilität hergestellt wird,indem der Kollektor aus zwei dünnen,biegsamen Blechen besteht, die nur an den Rändern miteinander fest verbundenund flächigdurch näherungsweisehalbkugelige Sicken auf einem Abstand von wenigen mm gehalten werden.Die Ausformung und Verbindung der beiden Bleche erfolgt vorteilig,indem an den Stirnseiten des Kollektors das Blech, welches dem Dachzugewandt ist ("Grundblech"), rohrartig zumerforderlichen Sammelrohr verformt und mit einem laschenartigenFortsatz versehen ist, welcher unterseitig mit dem zweiten, demPV-Modul zugewandten Blech ("Deckblech") wasserdicht verlötet werverklebt wird. Es ist somit sichergestellt, dass das PV-Laminatauf seiner gesamten Grundfläche vollständig mitdem Deckblech verklebt werden kann und dass diese, ansich kritischeVerklebung an keiner Stelle durch Stösse, Fugen, Nahtstellen u. ä. der verbundenenKollektor-Konstruktion einer potentiellen Gefährdung ausgesetzt ist.
    [0014] Aufder Längsseitedes erfindungsgemässen,flexiblen Kollektors wird das Deckblech vorteilhaft vorteilhaftmit einer U förmigenUmbördelung versehen,in welche das dachseitige Grundblech eingreift, sodass eine wasserdichteVerbindung zwischen Grund- und Deckblech einfach und zuverlässig geschaffenwerden kann durch Verprassen, Verkleben, Verwendung einer KunststoffDichtmasse bzw. eines Dicht Profils oder einer Kombination dieserMassnahmen, an Stelle einer aufwändigenVerlötung.
    [0015] Ebenso,wie das flexible PV-Laminat mit elektrischen Steckverbindern ausgerüstet ist,erhält derflexible Kollektor Vorkehrungen zur einfachen hydraulischen Verbindungmittels steckbarer Rohr- oder Schlauchverbinder zum vorhergehendenund nächstfolgenden,flexiblen und setbstklebenden hybriden Niedertemperatur-Solar-Kollektor.
    [0016] Wirdder flexible Blech-Kollektor aus elektrisch gut leitfähigem Metall,beispielsweise aus Kupferblech hergestellt, so kann er auch in Längsrichtung zweigeteiltausgeführtwerden und dann die sonst im PV-Laminat untergebrachte Durchgangsverdrahtung ersetzen.Allerdings muss dann die Verklebung zur Dachfläche entsprechende Isolationseigenschaften aufweisen.
    [0017] Einewesentliche Verbesserung der Erfindungsidee ist es, den beschriebenen,flexiblen Hybrid-Kollektor, ausgebildet als Kombination eines flexiblenPV-Laminates mit einem Schwimmbad-Kollektor oder ausgebildet alsVerbindung mit einem Kollektor aus 2 dünnen Blechplatten, nachfolgendunterseitig mit einer dauerelastischen Selbstklebe-Schicht zu versehen.
    [0018] DasAusführungsbeispielin 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen hybridenNiedertemperatur-Solar-Kollektor, wobei der flexible Kollektor aus2 Blechen, Grundblech (3b) und Deckblech (3a)besteht. Die Bleche sind mit Abstands-Sicken (3e) versehenund stirnseitig als Sammelrohr (3c) ausgebildet. Die Verbindungbei (3d) erfolgt so, dass die Fläche für die Verklebung (2)des PV-Laminats(1) vollständigeben bleibt. Die dauerelastische Verklebung (4) zum Dachblech(5) wird in bereits bekannter Weise ausgeführt durcheine neoprene Schaumstoff-Schicht, beiderseits mit Acrylat-Klebefoliebeschichtet.
    [0019] 2 zeigtdenselben hybriden Niedertemperatur-Solar-Kollektor in der Aufsicht.Zur elektrischen Verbindung dient das fest anmontierte Buchsenteil(7a) sowie die steckbare Verbindungs-Leitung (7b).Bei der Durchleitung des solar erwärmten Wassers dienen die Endendes Sammelrohres, welche nicht, wie bei (3f) gezeigt, verschlossensind, als Buchse/Kupplung, währendRohr- oder Schlauchbögen(6) als Stecker bzw. Verbindung für die Zu- bzw. Ableitung derSolarflüssigkeitfungieren.
    [0020] 3 zeigteinen Querschnitt durch die in 1 und 2 gezeigteAusführungsformdes hybriden Niedertemperatur-Solar-Kollektors. Die für die längsseitigeVerbindung der Kollektor-Bleche (3a) und (3b)vorteilhafte U-förmigeUmbördelungist mit (3g) gekennzeichnet.
    [0021] 4 demonstriertals Querschnitt die Ausführungdes hybriden Niedertemperatur-Solar-Kollektorsunter Verwendung eines flexiblen Soladur® – Schwimmbad-Kollektors(3h): Nicht als Abbildung gezeigt ist hierbei die erfindungsgemässe Ausbildungdes stirnseitigen Sammelrohres aus Kunststoff als Dach-Abstandshalter,dachseitig abgeflacht als Klebefläche für die Verklebung (4)mit dem Dachblech (5).
    [0022] Ebenfallsnicht dargestellt ist die lichtundurchlässige Schutzfolie auf der Oberseitedes hybriden Niedertemperatur-Solar-Kollektors; sie dient, nebendem mechanischen Schutz beim Transport und der Montage des erfindungsgemässen Hybrid-Kollektors,dazu, eine Stromerzeugung währendder Montage zu verhindern und somit eine Verwendung durch Dachdeckerohne Elektriker-Lizenz zu ermöglichen.Diese an sich bekannte Schutzfolie wird abgezogen, nachdem jeweilseine Reihe von Hybrid-Kollektorenvon der Traufe zum First des Daches fertig installiert ist.
    9 flexiblesPV-Laminat 2 wärmeleitendeVerklebung 3 Kollektor,Deckblech 3b Kollektor,Grundblech 3c Kollektor,Sammelrohr 3d Kollektor,Verlötungoder Verklebung 3e Kollektor,Abstands – Sicken 3f Rohrverschluss 3g U-förmige Umbördelung 3h Schwimmbad-Kollektor 4 dauerelastischeSelbstklebe-Schicht 5 Dacheindeckung(Dachblech) 6 steckbareRohrverbinder 7 elektrischeVerbindung, Buchsenteil 7b elektrischeVerbindung, Steckerteil
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor zur Gebäudeintegration, dadurchgekennzeichnet, dass ein flexibles Solarstrom – Laminatwärmeleitend unddauerelastisch verklebt wird mit einem ebenfalls flexiblen Solar-Kollektor
    [2] Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der flexible Solarstrom-Kollektor ein Schwimmbad-Kollektoran sich bekannter Ausführungist.
    [3] Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der flexible Solarstrom-Kollektor aus zweidünnenBlechen besteht, die durch eingebrachte Sicken auf Abstand gehalten,längsseitigam Rand miteinander wasserdicht verbunden und stirnseitig als Sammelrohrausgebildet und miteinander verbunden sind, sadass ein vollständig ebenerUntergrund zur vollflächigenVerklebung des PV-Laminates entsteht.
    [4] Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor nach Anspruch 1 odereinem der folgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass diese Kombination Ihrerseits dauerelastischselbstklebend zur Aufbringung auf glatte Gebäudeflächen ausgeführt wird.
    [5] Flexibler Niedertemperatur-Hybrid-Kollektor nach Anspruch 3dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor aus elektrisch gut leitendemMaterial hergestellt und zweiteilig ausgebildet ist ohne elektrischleitende Verbindung der Teile, sodass der Kollektor als Durchgangsverdrahtungfür denSolarstrom der verbundenen Hybrid-Kollektoren dient.
    [6] Flexibler Niedertemperatur-Hybrid-Kollektor nach Anspruch 1oder einem der folgenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Hybrid-Kollektor auf das Dach montiertwird unter Verwendung von Abstandshaltern, sodass eine Hinterlüftung stattfindetund somit eine optimale Funktion als Luftwärmetauscher gewährleistetist.
    [7] Flexibler Niedertemperatur Hybrid-Kollektor nach Anspruch 2und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das stirnseitige Sammelrohrdes Schwimmbadkollektors als Anstandshafter dient sowie dachseitig flächig ausgebildetund somit als Verklebungsfläche geeignetist.
    [8] Flexibler Niedertemperatur-Hybrid-Kollektor nach einem der vorstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite mit einer abziehbaren,lichtundurchlässigenSchutzfolie abgeklebt ist, wodurch zugleich mechanische Beschädigungenwie auch die Stromerzeugung währendder Montage verhindert sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004010653B4|2011-06-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-08-02| R082| Change of representative|Representative=s name: ANWALTSKANZLEI GULDE HENGELHAUPT ZIEBIG & SCHN, DE Representative=s name: ANWALTSKANZLEI GULDE HENGELHAUPT ZIEBIG & SCHNEIDE |
    2011-09-22| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: EUROSUN SOLARTECHNIK UG (HAFTUNGSBESCHRAENKT), DE Free format text: FORMER OWNER: SCHLEMPER, KLAUS, DR.-ING., 12524 BERLIN, DE Effective date: 20110802 |
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    2011-12-08| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110902 |
    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004010653A|DE102004010653B4|2004-02-29|2004-02-29|Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor in flexibler und selbstklebender Ausführung|DE102004010653A| DE102004010653B4|2004-02-29|2004-02-29|Hybrider Niedertemperatur-Solar-Kollektor in flexibler und selbstklebender Ausführung|
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