DE10014924A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem sowohl im Winter- als auch im Sommerbetrieb Gebäude mit solarer Energie versorgt werden. Eine dazu geeignete Vorrichtung soll an beliebigen Öffnungen in der Fassade auch nachträglich angeschlossen werden können. Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie in der Winterbetriebsstellung einer Strömungsleiteinrichtung über eine Einlass-/Auslassöffnung angesaugte Frischluft von der Rückseite Solarstrom liefernder Photovoltaik-Module eine erste Wärmemenge abgeführt und/oder von thermischen Absorbern erwärmt sowie über eine Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungsgerät dem Gebäude zugeführt. In der Sommerbetriebsstellung der Strömungsleiteinrichtung führt die von dem Lüftungsgerät aus dem Gebäude angesaugte Fortluft von der Rückseite der Solarstrom liefernden Photovoltaik-Module eine zweite Wärmemenge ab und über die Einlass-/Auslassöffnung an die Außenluft geführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie.

Die klassischen Aufgaben der Fassade eines Gebäudes sind der Wetterschutz, der Wärme­ schutz und die Versorgung mit Licht über die Fensteröffnungen. Bekannt sind aber auch tech­ nische Lösungen, mit Hilfe derer der Fassade weitere Aufgaben im Zusammenhang mit der Klimatisierung, insbesondere der Stromversorgung sowie Belüftung und Wärmegewinnung, zugeordnet werden.

So ist aus der DE 43 44 750 die Belüftung einer zweischaligen Fassade bekannt, wobei der Raum zwischen der transparenten Außenfassade und der Innenfassade von Luft durchströmt wird. Infolge von Energieeinstrahlung wird die über Einlassöffnungen einströmende Luft er­ wärmt und durch die entstehende Thermik über Auslassöffnungen abgeführt. Ein in dem Zwi­ schenraum angeordnetes photovoltaisches Element speist temperaturabhängig einen Lüfter zur Unterstützung der angestrebten Belüftung.

Als nachteilig ist zu bemerken, dass durch eine derartige Lösung lediglich der durch die Son­ nenstrahlung verursachte Wärmeeintrag in die Fassade begrenzt werden kann. Eine weiterge­ hende Klimatisierung des Gebäudes ist damit nicht zu erreichen.

Aus der DE I98 16 177 ist weiter ein Solar-Luft-Kollektor in einer Fenstersystemtechnik be­ kannt, bei dem die zum Betrieb notwendigen Komponenten, nämlich ein Fensterelement, ein Solar-Luft-Kollektor und eine Lüftungseinrichtung in einem in eine Fensteröffnung einsetzba­ ren Rahmen enthalten sind.

Nachteilig macht sich bei einer derartigen Lösung bemerkbar, dass nur die vorhandenen Fens­ teröffnungen für den Einbau einer dezentralen Belüftung des Gebäudes benutzt werden kön­ nen. Dazu sind Größe und Anzahl der Fensteröffnungen schon bei der Planung des Gebäudes zu berücksichtigen. Für Gebäude mit einer ungenügenden Anzahl und Größe der Fensteröff­ nungen im Verhältnis zum Volumen des Gebäudes ist eine solche Lösung nicht einsetzbar. Ein nachträglicher Einbau in bestehende Gebäude ist nur bedingt möglich.

Aus der DE 198 08 505 ist eine Anordnung zur Gewinnung solarer Energie in Kombination mit einer Lüftungsanlage und einer Wärmerückgewinnung bekannt. Ein aus dem Gebäude herausgeführter Abluftstrom fließt über einen in der Dachkonstruktion angeordneten Solar- Absorber. Sowohl einfallende Wärmestrahlung als auch die warme Abluft lässt Eis oder Schnee auf dem Dach schmelzen. Ein Wärmeträger transportiert die nunmehr gewonnene Energie beispielsweise zu Wärmepumpen, mit Hilfe derer das Gebäude temperiert wird. Ge­ gebenenfalls ist der Solar-Absorber mit einem unverkapselten beziehungsweise ungeschützten photovoltaischen Element zur Erzeugung elektrischer Energie kombiniert. Die vorbeiströ­ mende Luft dient zur Kühlung des photovoltaischen Elements, wodurch dessen Wirkungsgrad steigt.

Nachteilig an einer derartigen Lösung ist der hohe Aufwand an bau- und gerätetechnischen Maßnahmen. Eine solche Lösung ist schon in die Planung des Gebäudes einzubeziehen, wo­ durch ein hoher Aufwand zur Koordination der beteiligten unterschiedlichen Gewerke ent­ steht. Viele Bauherren schrecken vor einer Lösung mit einem derart hohen Integrationsgrad zurück. Einem nachträglichen Einbau in bestehende Gebäude verschließt sich diese Lösung völlig. Um den Solar-Absorber vor Korrosion und baldiger Zerstörung zu schützen, ist er mit einer transparenten Abdeckung zu bedecken, wodurch der Energieeintrag reduziert wird.

Schließlich ist aus der DE 195 00 807 ein mit Löchern versehener thermischer Absorber be­ kannt. Die in dem thermischen Absorber enthaltenen Löcher ermöglichen den Wärmeaus­ tausch. Durch ein Absaugen der Luft wird das Auftreten einer ungewollten Konvektion unter­ bunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem sowohl im Winter- als auch im Sommerbetrieb eine effiziente Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie er­ reicht wird und in beiden Betriebsfällen der temperaturbedingte Wirkungsgradverlust einge­ setzter Photovoltaik-Module reduziert wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine variab­ le und modulare Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie zu schaffen, die an beliebige Öffnungen in der Fassade auch nachträglich angeschlossen werden kann. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung derart zu gestalten, dass sie aus handelsüblichen Bauteilen, wie Halbzeugen und Profilen, Photovoltaik-Modulen und thermi­ schen Absorbern in unterschiedlichen Größen und mit unterschiedlichen Solar-Absorbern zusammensetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Versor­ gung von Gebäuden mit solarer Energie mit Solar-Absorbern in Form von Photovoltaik- Modulen und/oder thermischen Absorbern und einem Lüftungsgerät in der Winterbetriebsstellung einer Strömungsleiteinrichtung über eine Einlass-/Auslassöffnung angesaugte Frischluft von der Rückseite der Solarstrom liefernden Photovoltaik-Module eine erste Wärmemenge abgeführt und/oder von thermischen Absorbern erwärmt wird sowie über eine Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungsgerät dem Gebäude zugeführt wird und dass in der Sommerbetriebsstellung der Strömungsleiteinrichtung die von dem Lüftungsgerät aus dem Gebäude angesaugte Fortluft von der Rückseite der Solarstrom liefernden Photovoltaik- Module eine zweite Wärmemenge abgeführt und über die Einlass-/Auslassöffnung an die Außenluft geführt wird. Bei einer Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie nach dem beschriebenen Verfahren umgibt ein Rahmen mit einem Steg einen ersten Hohlraum und einen zweiten Hohlraum, der durch den perforierten thermischen Absorber in einen frontseitigen und einen rückseitigen Hohlraum unterteilt ist. Der frontseitig erste Hohlraum ist durch das Photovoltaik-Modul und rückseitig durch eine erste Wandung abgeschlossen, während der frontseitige Hohlraum durch eine Verglasung und der rückseitige Hohlraum durch eine zweite Wandung abgeschlossen ist. Der erste Hohlraum ist über die Einlass-/Auslassöffnung mit der Außenluft und über eine Verbindungsöffnung mit dem frontseitigen Hohlraum verbunden. Die Vorrichtung ist über eine Frischluftöffnung in der zweiten Wandung und eine Fortluftöffnung in der ersten Wandung sowie über eine Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät verbunden ist.

In einer vorteilhaften Variante ist die Vorrichtung derart ausgeführt, dass der Rahmen einen Hohlraum umgibt, der frontseitig durch das Photovoltaik-Modul und rückseitig durch eine Wandung abgeschlossen ist, dass der Hohlraum über die Einlass-/Auslassöffnung mit der Au­ ßenluft verbunden ist und dass die Vorrichtung über die Frischluftöffnung und die Fortluft­ öffnung in der Wandung und über die Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät ver­ bunden ist.

In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführung ist die Vorrichtung derart ausgeführt, dass der Rahmen mit dem Steg zwei Hohlräume umgibt, die frontseitig durch je ein Photovoltaik- Modul und rückseitig durch eine erste und zweite Wandung abgeschlossen sind, dass der eine Hohlraum über die Einlass-/Auslassöffnung mit der Außenluft und über die Verbindungsöff­ nung in dem Steg mit dem anderen Hohlraum verbunden ist und dass die Vorrichtung über die Frischluftöffnung und die Fortluftöffnung in der zweiten Wandung sowie über eine Strö­ mungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät verbunden ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung derart ausgeführt, dass der Rahmen einen Hohlraum umgibt, der durch den perforierten Absorber in einen frontseiti­ gen und einen rückseitigen Hohlraum unterteilt und frontseitig durch die Verglasung und rückseitig durch eine Wandung abgeschlossen ist, dass der frontseitige Hohlraum durch die Einlass-/Auslassöffnung mit der Außenluft und der rückseitige Hohlraum über die Frischluft­ öffnung und die Fortluftöffnung sowie über eine Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungs­ gerät verbunden ist. In der Vorrichtung ist die Einlass-/Auslassöffnung zu der Frischluftöff­ nung und der Fortluftöffnung derart angeordnet, dass die Luftströme über die gesamte Rück­ seite der Photovoltaik-Module fließen. Dazu sind in der Vorrichtung zwischen dem Photovol­ taik-Modul und der rückseitigen Wandung Leitvorrichtungen angebracht, die den Weg der Luftströme verlängern. Die erste und die zweite Wandung sind als eine Dämmplatte ausgebil­ det. Die Frischluftöffnung und die Fortluftöffnung in der ersten und/oder zweiten Wandung entsprechen in Geometrie und Größe den Öffnungen der Strömungsleiteinrichtung und des Lüftungsgerätes. Die Vorrichtung ist über die Strömungsleiteinrichtung an mehrere Lüftungs­ geräte angeschlossen. Der Rahmen der Vorrichtung umfasst jeweils mehrere Photovoltaik- Module und mehrere perforierte thermische Absorber. Die Vorrichtung ist komplett vorfer­ tigbar und als eine Einheit an das Gebäude montierbar. Der Rahmen ist über justierbare Be­ festigungsmittel an dem Gebäude befestigbar.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem effizienten Verfahren zu einer jahreszeitlich anpassbaren Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie, wobei im Winterbetrieb vorwie­ gend eine Versorgung mit Solarstrom und eine Belüftung mit erwärmter Luft und im Som­ merbetrieb eine effiziente Versorgung mit Solarstrom in Verbindung mit einer Entlüftung von Gebäuden vorgesehen ist. In beiden Betriebsfällen wird der Luftstrom zur Kühlung der Pho­ tovoltaik-Module verwendet, wodurch der temperaturabhängige Rückgang ihres Wirkungs­ grades vermindert wird. Da Solarstrom in Hinsicht auf den zu leistenden Investitionsaufwand relativ teuer ist, ist eine Verminderung von Wirkungsgradverlusten von besonderer Bedeu­ tung.

Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren mit einer Vorrichtung ausgeführt, die sich sowohl in der Art der verwendeten Solar-Absorber als auch in ihrer Größe an gegebene Erfordernisse anpassen lässt. Ihr Aufbau geschieht mit handelsüblichen Bauteilen, wie Halbzeugen und Pro­ filen, sowie mit üblichen Solar-Komponenten, wie Photovoltaik-Modulen und thermischen Absorbern. Sowohl die Kapazität der Vorrichtung als auch der Schwerpunkt der Versorgung mit solarer Energie ist zwischen Strom- und Wärmeversorgung variierbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für neue Gebäude als auch für bestehende Gebäude verwendbar, da sie an beliebige Fassadenöffnungen anschließbar ist.

Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 Frontansicht der Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie und

Fig. 2 Schnittdarstellung der Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt in der Frontansicht der Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie einen Rahmen 1. Ein Steg 2 bildet zwei Felder, in denen jeweils ein oder mehrere Photovoltaik-Module 3 oder eine Verglasung 4 angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt in einem Horizontalschnitt eine erfindungsgemäße Variante der Vorrichtung vor einer Fassade 5 eines Gebäudes. Die Vorrichtung enthält den Rahmen 1 und den Steg 2 sowie frontseitig das Photovoltaik-Modul 3 und die Verglasung 4. Zwischen dem Photovoltaik- Modul 3 und einer ersten Wandung 6 befindet sich ein erster Hohlraum 7. Der Rahmen 1 und der Steg 2 weisen hinter der Verglasung 4 Halterungen für einen perforierten thermischen Absorber 8 auf, durch den zwischen der Verglasung 4 und einer zweiten Wandung 9 ein frontseitiger Hohlraum 10 und ein rückseitiger Hohlraum 11 gebildet wird.

Der erste Hohlraum 7 ist über eine Einlass-/Auslassöffnung 12 mit der Außenluft und über eine Verbindungsöffnung 13 mit dem frontseitigen Hohlraum 10 verbunden. Zwischen dem frontseitigen Hohlraum 10 und dem rückseitigen Hohlraum 11 besteht eine Verbindung über den perforierten thermischen Absorber 8. Die Vorrichtung ist über eine Frischluftöffnung 14 in der zweiten Wandung 9 und über eine Fortluftöffnung 15 in der ersten Wandung 6 sowie über eine nicht dargestellte Strömungsleiteinrichtung mit Steuerklappen und Verbindungsroh­ ren an ein Lüftungsgerät 16 angeschlossen. Mit Befestigungsmitteln 17 ist die Vorrichtung an der Fassade 5 angebracht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll ein Gebäude sowohl im Winter als auch im Sommer mit solarer Energie versorgen. Dabei ist verständlich, dass sich der Energiebedarf im Winter von dem im Sommer unterscheidet. Während im Winter ein Gebäude zu belüften, zu heizen und mit Strom zu versorgen ist, ist es im Sommer vorwiegend zu entlüften und auf effiziente Weise mit Strom zu versorgen. Der Strom wird sowohl im Winter als auch im Sommer bei­ spielsweise für den Antrieb des Lüftungsgerätes 16 oder zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher im Gebäude verwendet.

Je nach den gestellten Anforderungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Photovol­ taik-Modulen 3 und/oder mit thermischen Absorbern 8 ausgestattet. Zur Versorgung eines Gebäudes mit solarer Energie wird erfindungsgemäß im Winterbetrieb über die Einlass- Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 von dem Lüftungsgerät 16 Frischluft angesaugt. Sie führt von der Rückseite des Solarstrom liefernden Photovoltaik-Moduls 3 Wärme ab, wodurch der infolge von Erwärmung eintretende Wirkungsgradverlust des Photovoltaik-Moduls 3 redu­ ziert und die angesaugte Frischluft vorgewärmt wird.

Beim Durchströmen des nachfolgend angeordneten perforierten thermischen Absorbers 8 wird die Frischluft weiter erwärmt und über die Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungs­ gerät 16 dem Gebäude zugeführt.

Im Sommerbetrieb wird von dem Lüftungsgerät 16 aus dem Gebäude Fortluft angesaugt und über die Rückseite des Solarstrom liefernden Photovoltaik-Moduls 3 geführt. Die kühlere Fortluft aus dem Gebäude führt von der Rückseite des im Sommerbetrieb aufgeheizten Pho­ tovoltaik-Moduls 3 Wärme ab und trägt derart zu einer Erhöhung dessen Wirkungsgrades bei.

Dieses Verfahren wird im Folgenden an einer erfindungsgemäßen Variante der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.

Im Winterbetrieb wird von dem Lüftungsgerät 16 durch die Einlass-/Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 kühle Frischluft angesaugt. Sie strömt durch den ersten Hohlraum 7 und über die Rückseite des Photovoltaik-Moduls 3. Mit steigender Sonneneinstrahlung steigt die Tempera­ tur des Photovoltaik-Moduls 3, wobei dessen Wirkungsgrad fällt.

Die kühle Frischluft führt von der Rückseite des Photovoltaik-Moduls 3 Wärme ab, wodurch der Rückgang des Wirkungsgrades vermindert wird. Die derart vorgewärmte Frischluft ge­ langt durch die Verbindungsöffnung 13 im Rahmen 1 in den frontseitigen Hohlraum 10, der von der Verglasung 4 abgeschlossen ist. Die vorgewärmte Frischluft gelangt von dem front­ seitigen Hohlraum 10 durch den perforierten thermischen Absorber 8 in den rückseitigen Hohlraum 11 und wird dabei weiter erwärmt. Durch die Frischluftöffnung 14 in der zweiten Wandung 9 wird die erwärmte Frischluft über die Strömungsleiteinrichtung und das Lüf­ tungsgerät 16 in das Gebäude gefördert. Durch die Strömungsleiteinrichtung ist dabei die Ab­ luftöffnung 15 in der ersten Wandung 6 verschlossen. Die Fortluft wird auf einem hier nicht dargestellten Weg an die Außenluft abgeführt.

Im Sommerbetrieb wird von dem Lüftungsgerät 16 die Fortluft aus dem Gebäude angesaugt. Durch die Strömungsleiteinrichtung ist nunmehr die Frischluftöffnung 14 in der zweiten Wandung 9 verschlossen und die Fortluftöffnung 15 in der ersten Wandung 6 geöffnet, so dass der Strom der Fortluft in den ersten Hohlraum 7 gelangt. Durch die Sonneneinstrahlung ist das Photovoltaik-Modul 3 stark erwärmt, wodurch dessen Wirkungsgrad vermindert wird. Die kühlere Fortluft aus dem Gebäude führt von der Rückseite des Photovoltaik-Moduls 3 Wärme ab, wodurch der Rückgang des Wirkungsgrades vermindert wird. Die derart erwärmte Fortluft gelangt über die Einlass-/Auslassöffnung 12 zur Außenluft. Die Frischluft wird dabei auf einem nicht dargestellten Weg zugeführt.

Es entspricht der erfindungsgemäßen Lösung, dass die Vorrichtung je nach den an sie gestell­ ten Anforderungen variiert und angepasst werden kann. So besteht eine vorteilhafte Variante darin, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nur ein Photovoltaik-Modul 3 enthält. Dabei umfasst der Rahmen 1 ohne den Steg 2 den erste Hohlraum 7, der frontseitig durch das Pho­ tovoltaik-Modul 3 und rückseitig durch die Wandung abgeschlossen ist. Sowohl die Frisch­ luftöffnung 14 als auch die Fortluftöffnung 15 in der rückseitigen Wandung sind in einer möglichst großen Entfernung von der Einlass-/Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 angeordnet. Gegebenenfalls ist der Weg des Frischluft- bzw. Fortluftstromes durch zusätzliche Leitvor­ richtungen, beispielsweise mäanderförmig, zu verlängern. Die angesaugte Frischluft wird im Winterbetrieb nur durch das Photovoltaik-Modul 3 erwärmt und über die Strömungsleitein­ richtung und das Lüftungsgerät 16 dem Gebäude zugeführt. Im Sommerbetrieb wird die ge­ genüber dem aufgeheizten Photovoltaik-Modul 3 kühlere Fortluft über dessen Rückseite ge­ führt und mindert so den Wirkungsgradverlust durch das Abführen von Wärme.

Eine andere, ebenfalls bevorzugte Variante enthält zwei Photovoltaik-Module 3. Im Gegen­ satz zu der in Fig. 2 dargestellten Variante fehlt der perforierte thermische Absorber 8. Der Rahmen 1 mit dem Steg 2 umfasst demzufolge zwei Hohlräume, nämlich einen Hohlraum entsprechend dem ersten Hohlraum 7 und einen großen Hohlraum entsprechend dem frontsei­ tigen und dem rückseitigen Hohlraum 10; 11. Der eine Hohlraum und der andere große Hohl­ raum sind beide frontseitig durch je ein Photovoltaik-Modul 3 und rückseitig durch die erste und die zweite Wandung 6; 9 abgeschlossen. Die angesaugte Frischluft gelangt im Winterbe­ trieb von der Einlass-/Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 in den ersten Hohlraum 7, durch die Verbindungsöffnung 13 im Steg 2 in den großen Hohlraum, durch die Frischluftöffnung 14 in der zweiten Wandung 9, durch die Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungsgerät 16 in das Gebäude. In diesem Fall wird die Frischluft durch das Abführen von Wärme von der Rücksei­ te der Solarstrom liefernden Photovoltaik-Module 3 erwärmt. Im Sommerbetrieb strömt die aus dem Gebäude angesaugte Fortluft durch die Fortluftöffnung 15 in der zweiten Wandung 9, durch den großen Hohlraum, die Verbindungsöffnung 13 im Steg 2, durch den ersten Hohl­ raum 7 und durch die Einlass-/Auslassöffnung 12 zur Außenluft. Von beiden Photovoltaik- Modulen 3 wird dabei Wärme abgeführt.

In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist die Vorrichtung nur mit dem perforierten thermischen Absorber 8 ausgestattet.

Der Rahmen 1 ohne den Steg 2 umschließt dabei einen Hohlraum, der frontseitig durch die Verglasung 4 und rückseitig durch die Wandung abgeschlossen ist. Der Rahmen 1 besitzt Halterungen für den perforierten thermischen Absorber 8, der den Hohlraum in den frontseiti­ gen Hohlraum 10 und den rückseitigen Hohlraum 11 unterteilt. Die im Winterbetrieb durch das Lüftungsgerät 16 angesaugte Frischluft gelangt durch die Einlass-/Auslassöffnung 12 in dem Rahmen 1 in den frontseitigen Hohlraum 10 und strömt durch die Perforation des thermi­ schen Absorbers 8 in den rückseitigen Hohlraum 11, wobei die Frischluft erwärmt wird. Über die Frischluftöffnung 14 in der rückseitigen Wandung gelangt die erwärmte Frischluft über die Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungsgerät 16 in das Gebäude. Im Sommerbetrieb wird die aus dem Gebäude von dem Lüftungsgerät 16 angesaugte Fortluft über die Strö­ mungsleiteinrichtung und die Fortluftöffnung 15 in der Wandung in den rückseitigen Hohl­ raum 11 gefördert. Über den frontseitigen Hohlraum 10 und die Einlass-/Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 gelangt die Fortluft an die Außenluft.

Für eine wirksame Kühlung der Photovoltaik-Module 3 ist es von Vorteil, wenn die Einlass-/ Auslassöffnung 12 im Rahmen 1 in einer möglichst großen Entfernung von der Frischluftöff­ nung 14 und der Fortluftöffnung 15 in der rückseitige Wandung angeordnet ist. Damit wird gewährleistet, dass sowohl die einströmende Frischluft als auch die abgeführte Fortluft über die gesamte Rückseitenfläche der Photovoltaik-Module 3 fließt und dabei Wärme von den Photovoltaik-Modulen 3 abführt. Gegebenenfalls ist der Weg des Luftstromes durch zusätzli­ che Leitvorrichtungen, beispielsweise mäanderförmig, zu verlängern. Es liegt auch im Be­ reich der Erfindung, mehrere Einlass-/Auslassöffnungen 12 anzuordnen. Für die Funktion der Vorrichtung ist es weiter bedeutsam, wenn die erste, aber auch die zweite Wandung 6; 9 aus einem wärmedämmenden Werkstoff hergestellt ist.

Sowohl in Hinsicht auf eine leichtere Montage als auch zur Vermeidung von ungewollten Stoßstellen im Strömungsverlauf ist es von Vorteil, wenn die Frischluftöffnung 14 und die Fortluftöffnung 15 in Geometrie und Größe den Öffnungen der Strömungsleiteinrichtung und des Lüftungsgerätes 16 entsprechen.

Dem Gedanken der Variabilität entspricht es, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung über die Strömungsleiteinrichtung an mehrere Lüftungsgeräte 16 anschließbar ist. Auf diese Weise kann Luft von einer Vorrichtung an mehreren Gebäudestellen gleichzeitig oder abwechselnd eingespeist werden.

Innerhalb der erfindungsgemäßen Lösung ist es auch vorgesehen, dass der Rahmen 1 jeweils mehrere Photovoltaik-Module 3 und/oder perforierte thermische Absorber 8 umfasst.

Die Vorrichtung ist komplett vorfertigbar und als eine einheitliche Baugruppe an der Fassade 5 des Gebäudes montierbar. Die Befestigungsmittel 17 sind dabei derart gestaltet, dass sie zum Zwecke des Ausgleichs von Toleranzen justierbar sind.

Der Rahmen 1 besteht aus handelsüblichen Halbzeugen, wie Rahmenprofile, Dichtungen und Glasleisten zur Fixierung des Photovoltaik-Moduls 3 beziehungsweise der Verglasung 4. Das betrifft ebenfalls die Befestigungsmittel 17, mit Hilfe derer die erfindungsgemäße Vorrich­ tung an Fenster- oder Fassadenöffnungen beziehungsweise an beliebigen anderen Öffnungen im Baukörper anzubringen ist.

In der vorliegenden Beschreibung wurde anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäße Verfahren zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert. Es sei aber vermerkt, dass die vorlie­ gende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Beschreibung in dem Ausführungsbeispiel beschränkt ist, da im Rahmen der Ansprüche Änderungen und Abwandlungen beansprucht werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie mit Solar-Absorbern in Form von Photovoltaik-Modulen und/oder thermischen Absorbern und einem Lüf­ tungsgerät, dadurch gekennzeichnet, dass in der Winterbetriebsstellung einer Strö­ mungsleiteinrichtung über eine Einlass-/Auslassöffnung (12) angesaugte Frischluft von der Rückseite der Solarstrom liefernden Photovoltaik-Module (3) eine erste Wär­ memenge abführt und/oder von thermischen Absorbern (8) erwärmt wird sowie über die Strömungsleiteinrichtung und das Lüftungsgerät (16) dem Gebäude zugeführt wird und dass in der Sommerbetriebsstellung der Strömungsleiteinrichtung die von dem Lüftungsgerät (16) aus dem Gebäude angesaugte Fortluft von der Rückseite der Solar­ strom liefernden Photovoltaik-Module (3) eine zweite Wärmemenge abführt und über die Einlass-/Auslassöffnung (12) an die Außenluft abgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (1) mit einem Steg (2) einen ersten Hohlraum (7) und einen zweiten Hohlraum umgibt, der durch den perforierten thermischen Absorber (8) in einen frontseitigen und einen rückseiti­ gen Hohlraum (10; 11) unterteilt ist, dass frontseitig der erste Hohlraum (7) durch das Photovoltaik-Modul (3) und rückseitig durch eine erste Wandung (6) sowie der front­ seitige Hohlraum (10) durch die Verglasung (4) und der rückseitige Hohlraum (11) durch eine zweite Wandung (9) abgeschlossen sind, dass der erste Hohlraum (7) über die Einlass-/Auslassöffnung (12) mit der Außenluft und über eine Verbindungsöff­ nung (13) mit dem frontseitigen Hohlraum (10) verbunden ist und dass die Vorrich­ tung über eine Frischluftöffnung (14) in der zweiten Wandung (9) und eine Fortluft­ öffnung (15) in der ersten Wandung (6) sowie über eine Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät (16) verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) einen Hohlraum umgibt, der frontseitig durch das Photovoltaik-Modul (3) und rückseitig durch eine Wandung abgeschlossen ist, dass der Hohlraum über die Einlass- /Auslassöffnung (12) mit der Außenluft verbunden ist und dass die Vorrichtung über die Frischluftöffnung (14) und die Fortluftöffnung (15) in der Wandung und über die Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät (16) verbunden ist.

4. Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) mit dem Steg (2) zwei Hohlräume umgibt, die frontseitig durch je ein Photovoltaik-Modul (3) und rückseitig durch eine erste und zweite Wandung (6; 9) abgeschlossen sind, dass der eine Hohlraum über die Einlass-/Auslassöffnung (12) mit der Außenluft und über die Verbindungsöffnung (13) in dem Steg (2) mit dem anderen Hohlraum verbunden ist und dass die Vorrichtung über die Frischluftöffnung (14) und die Fortluftöffnung (15) in der zweiten Wandung (9) sowie über eine Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät (16) verbunden ist.

5. Vorrichtung zur Versorgung von Gebäuden mit solarer Energie nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) einen Hohlraum umgibt, der durch den perforierten Absorber (8) in einen frontseitigen und einen rückseitigen Hohlraum (10; 11) unterteilt und frontseitig durch die Verglasung (4) und rückseitig durch eine Wandung abgeschlossen ist, dass der frontseitige Hohl­ raum (10) durch die Einlass-/Auslassöffnung (12) mit der Außenluft und der rücksei­ tige Hohlraum (11) über die Frischluftöffnung (14) und die Fortluftöffnung (15) sowie über eine Strömungsleiteinrichtung mit dem Lüftungsgerät (16) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass die Einlass-/Auslassöffnung (12) zu der Frischluftöff­ nung (14) und der Fortluftöffnung (15) derart angeordnet ist, dass die Luftströme über die gesamte Rückseite der Photovoltaik-Module (3) fließen.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass zwischen dem Photovoltaik-Modul (3) und der rückseiti­ gen Wandung Leitvorrichtungen angebracht sind, die den Weg der Luftströme verlän­ gern.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Wandung (6; 9) als eine Dämm­ platte ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Frischluftöffnung (14) und die Fortluftöffnung (15) in der ersten und/oder zweiten Wandung (6; 9) in Geometrie und Größe den Öffnun­ gen der Strömungsleiteinrichtung und des Lüftungsgerätes (16) entsprechen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung über die Strömungsleiteinrichtung an mehrere Lüftungsgeräte (16) angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) einer Vorrichtung jeweils mehrere Pho­ tovoltaik-Module (3) und mehrere perforierte thermische Absorber (8) umfasst. 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung komplett vorfertigbar ist und als eine Einheit an das Gebäude montierbar ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1) über justierbare Befestigungsmittel (17) an dem Gebäude befestigbar ist.