CN101883956A - 用于太阳能***的屋顶结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于以光电方式产生电流和/或用于加热流动的介质、尤其是空气流(14，20)的屋顶结构(10)，该屋顶结构(10)包括扁平的、透明的或至少部分地配备有构造成扁平的太阳能电池(60)的玻璃屋顶板件(24)。这些玻璃屋顶板件(24)以与底层屋顶(12)带有间距(a)的方式被敷设以形成不透气的、在流动方向上尽可能无阻碍的扁平间隙(18)并优选构造成方形或矩形。

Description

用于太阳能***的屋顶结构
技术领域
本发明涉及一种用于以光电方式产生电流和/或用于加热流动的介质(尤其是空气流)的屋顶结构(Dachaufbau)。该屋顶结构整体上还用于所有通用的屋顶功能。
背景技术
利用白天射入(einfallen)到居住或非居住的建筑物的屋顶和正面(Fassade)上的太阳辐射以获取电流和热量形式的能量已经产生巨大意义。
由于化石能源和铀的有限性，开发取之不尽的能源(例如太阳能源)对于未来的能量供应具有巨大重要性。
由于生态原因减少燃烧或者增加化石能源替代物也是必要的。
近年来的研究已表明，大规模地获取太阳能电流和热量是可能的。目前用于产生电流的太阳能电池的年产量已经超过1400MW，相应地面积约为14km2。目前的年增长率约为40％。为了获取热量至2004年仅仅在德国屋顶上就已经安装了6百万平方米的集热器面积(Kollektorflaeche)。至2012年这个面积将翻番。
虽然现在更多地在屋顶上放置光电模块，但是通常通过敷设引导水的吸收体而以热式集热器覆盖屋顶段。但是由于成本和美观的原因，技术的发展更多地导致将太阳能***集成到屋顶覆层、正面和天窗以及遮蔽装置中。光电模块和热式集热器还附加地承担通常的屋顶和正面功能。
对于屋顶结构更多地使用大面积的光电屋顶元件作为“太阳能屋顶”。德国公司SUNWORLD AG在市场上提供了一种相应的太阳能屋顶。为了固定但是首先是为了实现不透水性必须采取特殊的高成本的措施(侧面和横向的型材(Profil)，橡胶密封件等)。与其分开地在屋顶上或在屋顶中安装热式、主要引导水的太阳能集热器。同样已知所谓的空气校正器，其作为屋顶结构主要用于利用产生的热空气来干燥干草。从文件US.5 990 414A中已知一种用于以光电方式产生电流的搭接的屋顶木瓦的非常美观的实施方案。
光电模块或屋顶元件本身主要由薄的、构造成扁平(flaechig)的、易碎的、以带状或盘状形式的硅太阳能电池组成。为了免受机械和化学损伤将电池埋封在弹性的透明的大多为EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)的材料中，该材料位于前侧透明的由硬化玻璃或塑料制成的前面和背侧的片(Folie)或玻璃之间。太阳能电池彼此以电的方式相连接，以使得通过大多布置在背部的联接插口(Anschlussdose)而分接(abgreifen)产生的模块电压。大量这种模块或屋顶元件进一步串联和并联地连接，以用于获取分别所期望的***电压/直流功率。电流大多通过逆变器馈送到公共电网中或者对于小的单机设备(Inselanlage)缓存在电池中。
已知由非晶硅、CuIS2或其它半导体材料或化合物制成的薄层，其同样用于建造模块或屋顶和正面元件。这些层施加在玻璃或透明塑料上，其中，在前侧和/或背侧上使用塑料片，以用于免受机械或化学影响。
已知这样的太阳能***(但是至今几乎不使用)，即，在该太阳能***中，太阳辐射用于加热在管道***中引导的水或空气流并且同时借助于光电产生电流。配备有太阳能***的这种屋顶的总成本非常高并因此使多功能性的重要优点成为问题。功能性和热产量(Waermeausbeute)不是令人满意的，美学现状和对于建造同一的屋顶的适用性同样不令人满意。已知的***也不适用于为了降低产生能量的成本所必须的批量加工。这些***大多还具有用于屋顶结合的高成本的结构。可替代传统的屋顶元件(转瓦、木瓦等)的获取能量的屋顶元件必须以更低成本加以设计和安装。所有上述因素对组合地获取电流/热量的经济性产生不利影响。
发明内容
因此本发明的目的是，实现开头所述类型的屋顶结构，该屋顶结构以高度工作可靠性使得明确的成本降低成为可能并且包含了多功能的能量产生的优点，而不忽略所建造的屋顶的美学要求。本发明的目的还在于，对于获取能量的屋顶元件同样实现低成本的解决方案。
按照本发明由此实现该目的，即，以与底层屋顶(Unterdach)带有间距的方式敷设并且密封透明的或至少部分地配备有构造成扁平的太阳能电池的玻璃屋顶板件，该玻璃屋顶板件形成不透气的、在流动方向上尽可能无阻碍的扁平间隙(Flachspalt)。特殊和改进的实施方案是从属权利要求的内容。
扁平间隙优选具有至少一个用于冷空气的进入口、至少一个用于热空气的排出口以及扁平间隙的不透气的外侧的屋顶包边(Dachumrandung)或不透气的侧面的边界。
空气流被引导通过扁平间隙，空气流以冷态导入、加热以及被使用后再排放到大气中。在某些情况下还可安装闭合的循环，这些循环利用空气或其它气态的介质而加以运行。
关于在此通用的表述“玻璃屋顶板件”(其全部具有屋顶元件的功能)，-例如用于替代屋顶砖瓦、屋顶木瓦等-同样包括由所有其它适合的透明材料制成的板件。
在构造成扁平的底层屋顶(不带有常见的椽)和玻璃屋顶板件之间的间距优选为15-30mm。基于设计参数(例如所期望的温度升高、屋顶高度、期待的热效率以及确定的空气速度)确定该间距。
按照一种变型，扁平间隙向上扩展。尤其是这种情况，即，当玻璃屋顶板件和因此屋顶或屋顶部分本身向上变窄(尖屋顶)。
构造成矩形或方形的玻璃屋顶板件实现屋面材料(Bedachungsmaterial)、尤其是砖瓦的功能。
对于构造成矩形的玻璃屋顶板件，这些玻璃屋顶板件以搭接的方式敷设并且以已知的手段加以密封，以使得保证不透气的扁平间隙。纵向型材构造在侧面，纵向型材保证密封性、间距的维持以及固定。对于矩形的、非搭接的、彼此紧靠(stossen)的玻璃屋顶板件，利用橡胶型材和纵向型材实现密封，这些橡胶型材和纵向型材给定已提及的15-30mm的间距并且使得玻璃屋顶板件的固定成为可能。
按照本发明的屋顶结构的一个特别的实施方案包括特殊构造成方形的玻璃屋顶板件，这些玻璃屋顶板件以其对角线(Diagonale)在垂直方向上、两侧搭接的方式而敷设。尤其通过以下方式实现节省成本，即，在无需其它措施的情况下保证倾斜雨水的排走，即，省去用于板件的侧面密封的型材和类似物。该实施方案尤其适用于批量加工并且可极其低成本地敷设。
方形玻璃屋顶板件作为屋顶元件美观上吸引人并且用于遮盖整个屋顶包括可能的副屋顶(Nebendach)(也不带有能量获取)。除了获取电流和热量的功能之外，这些玻璃屋顶板件根据本发明还设计成用于光射入(天窗功能)，同样作为半透明(transluzid)的屋顶元件与产生电流相结合。
按照另一敷设变型，玻璃屋顶板件可利用框架而被保持，然而总是在平面上或以木瓦屋顶形式被密封、敷设以及支承。框架就其本身而言包括不允许妨碍空气流动的固定架。
因为根据本发明敷设的玻璃屋顶板件代替常见的屋顶，因此这些玻璃屋顶板件即使在暴风雨时也是防水的并且满足雪负荷规定。还可在玻璃屋顶板件上行走。
根据本发明，这种玻璃屋顶板件可以如下方式用于屋顶结构：
·作为传统的玻璃屋顶板件-透光或不透光的-用于覆盖无能量利用的屋顶部分。这尤其适用于方形的屋顶板件，其美观且可简单地安装。优选双重搭接的玻璃屋顶板件在四个拐角处固定在底层屋顶处，并且同时为了实现密封性相互压靠。
·作为热式的玻璃屋顶板件，以用于通过加热位于其下方的空气间隙中的空气流而利用热量。在这种情况下，玻璃屋顶板件对于全部太阳辐射是可穿透的。辐射由选择性的涂覆的吸收体所吸收，该吸收体用于直接高效地将空气加热到高的有效温度(直到100℃)。
·作为带有或不带有同时的热量利用的光电玻璃屋顶板件。如果利用在位于其后侧的间隙中的空气流不获取热量，则空气流适用于电池的功率提升的冷却。空气在玻璃屋顶板件的背侧处加热，其中，可获得直到约55℃的有效温度。
·作为带有天窗功能的可透射的玻璃屋顶板件。
·作为部分可透射的玻璃屋顶板件，带有光电的电流产生(通过电池遮蔽的天窗)、底层屋顶透明或者只带有屋顶梁。
·作为部分可透射的玻璃屋顶板件，以用于光电和热的能量利用。
作为屋顶结构可安装只带有热功能、只带有电功能、只带有具有电-热功能的天窗功能(空气温度直到55℃)的屋顶段以及后侧联接的纯热式的玻璃屋顶板件以用于在出口处实现高温度。因此热式的屋顶板件作为“增强部(Booster)”起作用。其它的使用玻璃屋顶板件的组合同样能够与可透射的或可部分透射的特性相结合。
尤其对于由方形的、美观的玻璃屋顶板件组成的优选的屋顶结构提供了这样的可能性，即，建造超现代化的多功能屋顶，在该屋顶中，同时产生电流并且替代化石燃料以用于获取热量。通过批量加工这种与热量利用相结合的屋顶部件，可在安装许多平方公里时在世界范围实现对于太阳能的大规模的经济利用来说令人感兴趣的前提条件。仅仅在瑞士，如果已经利用现有的700km2总面积中的10％的屋顶和正面面积，就可实现全部地转换成取之不尽的环保的能源。目前每年在瑞士建造或改造12km2屋顶。在德国上文提及的数量为10倍。
下文中以方形双重搭接的玻璃屋顶板件为示例描述不同的玻璃屋顶板件的实施形式。
·带有简单屋顶功能的玻璃屋顶板件。该玻璃屋顶板件由前侧硬化的玻璃屋顶板件组成，该玻璃屋顶板件带有背侧层叠的用于形成色彩的片以及固定元件和同时在四个拐角处的压按元件。但是对于该功能还可使用带有相同的几何形状结构和固定技术的其它材料。
·如果玻璃保持可透射，则可使用具有天窗功能的玻璃屋顶板件。
·带有纯热功能的玻璃屋顶板件。该玻璃屋顶板件由带有相同的几何形状结构和固定技术的硬化玻璃组成。
·带有光电功能的玻璃屋顶板件。该玻璃屋顶板件由按照开头所描述的层复合件(硅电池或薄层电池)的光电电池层叠件组成。
·带有光电功能和光透过、以及相同的几何形状结构和固定技术的玻璃屋顶板件。该玻璃屋顶板件由按照开头所描述的层复合件的光电层叠件组成，其中，在维持电池之间的间距以用于光透射的情况下太阳能电池相互电连接。几何形状结构和固定技术再次保持相同。
传统的用于产生热水和帮助供暖的、带有必须安装金属的吸收体(带有从属的引导水的管)的热式集热器或者甚至真空集热器(用于全面积地“收集”太阳光线)比根据本发明的、利用空气流和后侧联接的用于将热量传到流动介质的热交换器、在相同面积上的太阳辐射的吸收装置贵数倍。此外，在光电屋顶板件的情况下，已经进行了用于同时加热空气流的投资，其中，扣除用于传统屋顶元件的成本。
但是，将热量从光电屋顶板件有效地传到在其后方循环的空气上的前提是良好的传热。对于根据本发明的屋顶结构板件和底层屋顶之间的间隙宽度优选为如已提及的根据某些设计参数所确定的15-30mm。
为了维持出口处的空气温度优选利用传感器控制的或者太阳能电池驱动的通风机(Ventilator)来调节空气速度或流量。
为了例如在光电屋顶板件上部进一步提高温度，按照一种变型有利的是，放弃安装太阳能电池并且布置透光的热式的玻璃屋顶板件。在这种情况下辐射穿过玻璃屋顶板件直接达到位于其下的选择性吸收体片，空气在该吸收体片处旁流并被加热。选择性吸收体具有这样的特性，即，几乎完全吸收太阳辐射(短波)，但是尽可能避免热吸收体的热辐射(黑体)。这由此而实现，即，使吸收体片对于长波辐射具有较小的发射系数。
选择性片例如为固体层陶瓷金属，称为CERMET。涂覆的吸收体片耐用且耐热。吸收体片可接触、清洁、变形、焊接并铆接。吸收系数为95％，而发射系数仅为5％。例如，德国的Interpane Solar有限两合公司的产品Sunselect满足这些要求。
如果将选择性吸收体片固定在底层屋顶上，则空气在该吸收体片和透光的玻璃屋顶板件之间流动。热效率和由此可达到的空气温度比当空气在选择性吸收体片后方流经时低。吸收体片优选以带有约10mm的间距而安置在透光的玻璃屋顶板件下方。
在一种优选的变型中，加热的空气在三角范围(Giebelbereich)中流动直接穿过长形的、沿着三角部伸延的空气-水热交换器。绝大部分冷却的空气在交换器后通过收集管道所捕获并且例如借助于太阳能电池驱动的通风机直接引导到环境空气中或者如果还用于供热则引导到室内。在某些应用情况中，无需由通风机帮助和调节空气流，因为通过空气的加热而产生的上升力足够引导热空气穿过沿着三角部布置的热交换器。
按照另一种变型，排出的热空气通过管道***引导到屋顶范围以外的空气收集热交换器，在该空气收集热交换器中再次有利地加热水循环。在剩余热量作为放出空气(Fortluft)排放到大气中之前，剩余热量可用于其它使用目的。
根据本发明的屋顶结构的优点是显而易见的，上文已经参考热量利用的应用和成本优势，尤其是无需在整个屋顶范围中敷设昂贵的管道***，连续畅通的扁平间隙需要很少的投资成本并且无需维修。
附图说明
下面借助于在附图中所示的、同样为从属权利要求的内容的实施例来进一步阐述本发明。其中：
图1示意性地显示穿过带有搭接的玻璃屋顶板件的太阳能屋顶的半部的垂直截面图，
图2示意性地显示带有平整敷设的玻璃屋顶板件和通风机、按照图1的变型，
图3示意性地显示带有支柱形(staenderfoermig)支撑件的图2的细节III，
图4示意性地显示带有热交换器的屋顶三角部，
图5示意性地显示带有收集空气热交换器、按照图4的变型，
图6示意性地显示带有五个敷设变型R-V的样本屋顶的视图，
图7示意性地显示穿过敷设变型S的局部垂直截面图，
图8示意性地显示穿过敷设变型V的局部垂直截面图，
图9示意性地显示带有置位在高处的、方形玻璃屋顶板件的敷设变型，
图10示意性地显示玻璃屋顶板件的以木瓦屋顶形状的敷设变型，
图11示意性地显示按照图2的玻璃屋顶板件的平整敷设，
图12示意性地显示用于尖屋顶的锥形玻璃屋顶板件的敷设变型，
图13示意性地显示穿过玻璃屋顶板件的局部截面图，
图14示意性地显示按照图13的变型，
图15示意性地显示玻璃屋顶板件的另一变型，
图16示意性地显示带有紧密布置的太阳能电池的屋顶玻璃板件的俯视图，
图17示意性地显示半透明的玻璃屋顶板件的俯视图，
图18示意性地显示带有置位在高处的玻璃屋顶板件的太阳能屋顶的视图。
具体实施方式
图1显示用于以光电方式产生电流和/或用于加热冷空气流14的太阳能***的屋顶结构10。该屋顶结构10以平行地与底层屋顶14间隔有距离a的方式而布置。此处距离a约为20mm。
底层屋顶12和屋顶结构10形成在流动方向16上实际上无阻阻碍的扁平间隙18，在该扁平间隙18中冷空气14被连续地加热，作为热空气流20排出到三角空间22中并且从该处直接被输送以作其它应用。
具有重要意义的是，扁平间隙18在整个屋顶结构上延伸(节省了椽)，并且在流动方向16上不存在实质障碍。扁平间隙18在屋顶结构最外侧的范围中在整个周边上或其一部分上被密封。因此可在方向16上建立自然流动，冷空气14被加热、膨胀并由于较低密度而在流动方向16上上升。
在冷空气14的进入口处有利地还布置有过滤器15。在三角空间22中排出的热空气流20可直接用于干燥。
图2与图1的不同点尤其在于，玻璃屋顶板件24未以搭接的方式布置、而是再次以与底层屋顶12带有间隔a的方式而布置在平面上。玻璃屋顶板件24由带有较小的流动横截面的支柱形的支撑件26以带有间隔a的方式而保持。通过三角空间22中的至少一个通风机28帮助方向16上的空气流动。通风机28通过吸管30与热空气流20的至少一个排出口相连接。一种未示出的变型用于调节通风机功率。还可直接通过太阳能电池实现通风机的驱动，由此省去传感器。两种变型用于在辐射条件变化时维持温度水平。
在图3中详细示出锚固在底层屋顶12中的支柱形支撑件26。带有环形的支承法兰32和引导轴34的螺栓36保证在所提及的有利地约15mm的范围中调整扁平间隙18。通过钉头螺栓(Kopfschraube)定位敷设的玻璃板件24。在图13至15中显示玻璃屋顶板件24的层叠结构。
图4中所示的、还可设计成收集管的三角空间22包括热交换器40，该热交换器40在热空气流20中在通风机28(图2)前侧联接。该热交换器吸取大部分的空气热焓并且将其以已知的方式输送给水循环42。该水循环例如在热水循环和供暖循环中包括输入管路44和输出管路46。排气管路50通到以不透气方式而封闭的三角空间22中，通过该排气管路50可输送仍然温的空气以作其它应用。按照一种变型，仍然温的空气作为放出空气通过以箭头52表示的排出口而排出到外界大气中。利用挡板54可偏转或分开空气流。
在图5中显示排气管路50的进一步的线路。在挡板54打开之后，整个热空气流20流到收集空气热交换器56，在收集空气热交换器56处，空气的热焓再次绝大部分地由水循环42所吸取。从收集空气热交换器56中排出的冷却的、但是仍然一直温的热空气流20作为放出空气58行进到大气中或者被输送以作其它应用60。
图6显示可能的屋顶结构10的视图。换言之，图6不对应于在实践中常见的屋顶，而是对应于带有尽可能多个变型的样本屋顶。每个变型R，S，T，U和V在实践中可能对应于屋顶或屋顶区段。
-变型R。在此，带有光电功能的玻璃屋顶板件24布置在整个屋顶高度上。通过玻璃屋顶板件24的传热实现在背侧的间隙中加热空气，屋顶板件24在太阳辐射时具有直到70℃的温度。由此获取的有效热量落在45-60℃的温度水平上。
-变型S。在此，屋顶在下部分中由带有光电功能的玻璃屋顶板件24组成。在上部分中空气在带有纯热功能的玻璃屋顶板件24下方流动。太阳辐射作用于选择性吸收体片上，以使得根据空气流是沿着选择性片的前侧还是背侧被引导而进一步将空气流加热直到60-80℃的温度。
-变型T。在该屋顶结构中，在整个屋顶高度上使用带有纯热功能的玻璃屋顶板件24，以使得达到直到100℃的高温。
-变型U。在此，使用带有光电功能和半透明特性的玻璃屋顶板件24。太阳光在以带有一定的间距的方式而电连接的太阳能电池60之间进入。在该屋顶范围中产生电流并且半透明的玻璃屋顶板件24还承担遮蔽的天窗的功能。如果在空气间隙中使用选择性片，则为了有利于产生热量省去天窗功能。在此实现的有效热量的温度水平由于附加的光射入比仅获取电流的玻璃屋顶板件24略高。
-变型V。在此，在上部的屋顶范围中为了获取热量使用带有纯热功能的玻璃屋顶板件24。
当然其它的变型还是可能的并且各个变型可相互组合。尤其可安装带有天窗功能(屋顶窗)的玻璃屋顶板件24或者可将玻璃屋顶板件24涂覆为黑色的，而不安装太阳能电池。
图7显示穿过按照图6的变型S的局部纵向截面图。在下部的范围中的玻璃屋顶板件24包括在各侧彼此紧靠的太阳能电池60，太阳光S1由这些太阳能电池60完全吸收。最上部的两个玻璃屋顶板件24不包括太阳能电池60，太阳光S2可完全穿过并由施加在底层屋顶12上的黑色吸收体层64所完全吸收，这导致强烈地加热流过的空气20。吸收体层64仅仅施加在完全透明的玻璃屋顶板件24的范围中。
在按照图8实施形式中，对应于图7的变型V，太阳能电池60以各侧带有间距b的方式而放置。约一半太阳光(S1)作用于太阳能电池上，另一半太阳光(S2)透过玻璃屋顶板件24并作用于选择性吸收体层64上，该收体层64覆盖整个底层屋顶12。与图7相比，减少电流的光电产生，而增加空气流20的加热。
显然，按照图8、低程度地(in vermindertem Ausmass)同样按照图7，扁平间隙18在流动方向16上增加，这还进一步改善两个完全透明的玻璃屋顶板件24的效果。
在图9中示出方形玻璃屋顶板件24的优选敷设变型。玻璃屋顶板件24置位在高处，对角线在屋顶的倾斜线(Falllinie)中伸延。玻璃屋顶板件24以向下双重搭接的方式而布置，玻璃屋顶板件24由支柱形支撑件26所保持。
按照图10传统地敷设玻璃屋顶板件24，即，以单侧地向下搭接的木瓦屋顶的形式。在两侧敷设密封和收集通道66，这些密封和收集通道66在垂直方向上(即，在被引导穿过的空气的流动方向16上)伸延。在玻璃屋顶板件24的下方支撑的且保持间隔的密封和收集轨道66具有未示出的用于空气穿过和铺设电线(Verkabelung)的纵向口。但是重要的不是这些口，而是这样的事实，即，轨道66在空气流16的方向上伸延并因此实际上不是障碍。
按照图11方形或矩形的玻璃屋顶板件24类似于窗户嵌装(fassen)在框架68中，这些框架68不仅起到密封作用而且以带有间隔a(图1)的方式而起到支承作用。
在图12中示出按照图10的变型。玻璃屋顶板件24向后变窄，这尤其对于尖屋顶是必须的。
按照图13至15的实施形式显示玻璃屋顶板件24的层叠结构。所有实施形式共同地为由硬化玻璃制成的板件70。通常可在该板件70上行走。可选地，布置防反射层72，该防反射层72防止不期望的镜象效应(Spiegeleffekt)。在由硬化玻璃制成的板件70的另一侧上可看到用于构造成扁平的太阳能电池60的、由乙烯-醋酸乙烯酯EVA制成的电池埋封部74。这些太阳能电池60如图13中一样布置成紧靠，这些太阳能电池60不允许太阳光透过。EVA层74由例如由Tedlar片或铝片制成的背壁片76所保护。
在背壁片76处布置扁平的用于电线出口的插座78和桥接二极管(Ueberbrueckungsdiode)60。以已知的方式实现电流传送，但是要注意，电线82是扁平的并因此很少阻碍空气流。
按照图14的玻璃屋顶板件24的层叠结构基本对应于图13的层叠结构。但是扁平的太阳能电池60以相互带有间距b的方式埋封到透明的EVA层74中，其中可透射的带状部90的宽度b大于太阳能电池60的对应长度尺寸(lineare Dimension)。背片或背板件76同样必须构造成透明的。按照图14的半透明玻璃屋顶板件24根据定义具有透明和不透明的范围。
图15显示层叠的玻璃屋顶板件24的另一变型，按照该变型太阳能电池60以相互带有间距b的方式直接沉积在硬化玻璃制成的板件70的底侧上(薄层电池技术)。按照图15同样涉及半透明的玻璃屋顶板件24，但是带有比图14中更小的可透射的带状部90的面积部分。根据工艺施加在玻璃或透明塑料上的薄层位于两个玻璃板件或塑料板件之间。
图16以俯视图显示对应于图13的玻璃屋顶板件24。基本上构造成方形的太阳能电池60放置成彼此紧靠并且不允许对于太阳光S2(图8)开口的孔隙(Durchschlupf)。边缘区84用于构造搭接。敷设的玻璃屋顶板件24形成对于太阳辐射不透过的屋顶结构10(图6的变型R)。
图17显示带有按照图15以带有间距b的方式布置的太阳能电池60、半透明的玻璃屋顶板件24。敷设的玻璃屋顶板件24也具有明显的可透射的带状部90。
图18显示用于以光电方式产生电流并用于强烈地加热流动方向16上的空气的太阳能***的屋顶结构10。原则上利用图6的敷设样本S，但是带有对角线在倾斜方向(Fallrichtung)、方形的、位于高处的玻璃屋顶板件24。在下部的范围中，玻璃屋顶板件24以在两侧上搭接的方式布置有以紧靠方式布置的方形太阳能电池60并且被密封。在该范围中也使用透明或(未示出)半透明的玻璃屋顶板件24，其承担屋顶窗户88的功能，这主要在屋顶仅仅由不可透射的玻璃屋顶板件24组成的时候是有意义的。
在最上部的、所谓的“增强范围”布置纯热式的不带太阳能电池的玻璃屋顶板件24。在此已经预热的空气加热到约100℃的温度。空气直接进入到带有水循环42的热交换器40中，以用于产生热水。如图4中已显示的那样，该热交换器40布置在三角范围中。
在最下部的屋顶范围中，布置有所谓的“虚设件(Dummy)”90，涂覆成黑色的不带有光电效应的玻璃屋顶板件24，在这些玻璃屋顶板件24中，以丝网印刷工艺压印“太阳能电池”。

Claims (20)

1.一种用于以光电方式产生电流和/或用于加热流动的介质、尤其是空气流(14，20)的屋顶结构(10)，
其特征在于，
以与底层屋顶(12)带有间距(a)的方式敷设并且密封透明的或至少部分地配备有构造成扁平的太阳能电池(60)的玻璃屋顶板件(24)，所述玻璃屋顶板件(24)形成不透气的、在流动方向(16)上尽可能无阻碍的扁平间隙(18)。
2.根据权利要求1所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述太阳能电池(60)由将光子转换成电压的光敏半导体材料、尤其是高纯度非晶硅所制成。
3.根据权利要求1或2所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所敷设的玻璃屋顶板件(24)的至少一部分建造为层叠件，所述层叠件包括：硬化的、还带有防反射层(72)的前玻璃(70)；位于所述前玻璃(70)下方、带有对于太阳光(S1)来说未覆盖地可到达的所述太阳能电池(60)的塑料埋封填料(74)的层；以及从下方保护所述玻璃屋顶板件(24)的背壁片(76)。
4.根据权利要求1或2所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述玻璃屋顶板件(24)至少部分地建造为层叠件，所述层叠件包括：硬化的、还带有防反射层(72)的前玻璃(70)；位于所述前玻璃(70)下方、带有太阳能电池(60)的透明塑料埋封填料(74)的层；以及从下方保护半透明的所述玻璃屋顶板件(24)的透明的保护板件或保护片(76)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述玻璃屋顶板件(24)至少部分地建造为层叠件，所述层叠件包括：硬化的、还带有防反射层(72)的前玻璃(70)；位于所述前玻璃(70)下方、利用化学或物理的沉积工艺直接淀积到所述玻璃屋顶板件(24)上的薄层太阳能电池(60)；以及从下方保护所述玻璃屋顶板件(24)的背壁片(76)或对于半透明的玻璃屋顶板件(24)相应的透明的保护层或保护片。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述玻璃屋顶板件(24)具有扁平的太阳能电池(60)的网格，所述太阳能电池(60)布置成紧靠或者对于半透明的玻璃屋顶板件(24)具有各侧的、优选地达到太阳能电池的最大长度尺寸的间距(b)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述太阳能电池(60)的埋封部(74)由塑料、优选地由同样透明的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)制成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能屋顶(10)，其特征在于，所述扁平间隙(18)具有至少一个用于冷空气流(14)的进入口、至少一个用于热空气流(20)的排出口和不透气的外侧的屋顶包边。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述底层屋顶(12)和所述玻璃屋顶板件(24)之间的间距(a)位于10-30mm的范围、优选约20mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述底层屋顶(12)和所述玻璃屋顶板件(24)平行地伸延或者尤其对于在空气的流动方向(16)上变窄的玻璃屋顶板件(24)在所述方向上形成扩展的扁平间隙(18)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，方形或矩形的玻璃屋顶板件(24)以搭接密封且优选带有基本在空气的流动方向(16)上的对角线的方式而敷设。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述玻璃屋顶板件(24)在拐角范围中或者利用在空气流动方向(16)上伸延的密封或收集轨道(66)而被支承。
13.根据权利要求12所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述轨道(66)具有用于空气流(14，20)的穿通口和优选地构造成扁平的电的铺设电线。
14.根据权利要求1至10、12以及13中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，各个玻璃屋顶板件(24)利用框架(68)以密封的方式在平面上或以木瓦屋顶的形式而敷设并支承。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，所述底层屋顶(12)尤其在透明和半透明的玻璃屋顶板件(24)范围中覆盖有黑色的、优选地用于太阳光(S2)的选择性的吸收体层(64)。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，对于倾斜屋顶在下部的范围中布置带有通过太阳能电池(60)的完全或高覆盖率的玻璃屋顶板件(24)，在上部的范围中布置带有低覆盖率或完全透明的玻璃屋顶板件(24)。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，在所述排出口处联接有用于运走热空气流(20)的管道***(30)。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，为了调节和支持自然的空气流(14，20)，尤其在用于来自扁平间隙(18)的热空气(20)的排出口的范围中布置有优选根据太阳光(S1，S2)的强度而传感器控制的通风机(28)。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，靠近用于热空气(20)的排出口安装优选空气-水、带有水循环(42)的热交换器(40)。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的屋顶结构(10)，其特征在于，对于通过所述扁平间隙(18)的空气流(14，20)构造有带有通风机(28)和热交换器(40)的闭合的循环。
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