DE102010013673A1 - Holding device for holding photovoltaic module of photovoltaic system mounted on building roof, has rails forming channel and pipe or hose connected with each other, where rails are traversed by heat transfer medium in installed state - Google Patents

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Abstract

The device has rails (1) forming a channel and a pipe or hose (3) connected with each other. The rails are traversed by a heat transfer medium in an installed state. Hollow profile rails are used for mounting photovoltaic modules, where ends of the rails are provided with a seal and a coupling device (2) for the pipe. Heat conducting elements (101) are slid into grooves in the profiled rails. The rails are mounted on the surface using a thermally insulating spacer, so that water drains from the rails. Openings are arranged in a ridge, so that a roof side holds a module box. An independent claim is also included for a photovoltaic system comprising a photovoltaic module.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit welcher Photovoltaik-Module beispielweise auf Gebäudedächern befestigt werden können und welche eine verbesserte Kühlung der Photovoltaik-Module und/oder eine Nutzung der an den Photovoltaik-Modulen entstehenden Abwärme ermöglicht.The invention relates to a device with which photovoltaic modules can be mounted, for example, on building roofs and which allows improved cooling of the photovoltaic modules and / or use of the heat generated at the photovoltaic modules waste heat.

Zur Nutzung von Sonnenenergie werden zunehmend Energiepanels an Gebäuden installiert. Dabei werden in erster Linie Solarthermiekollektoren zur Gewinnung von Wärmeenergie oder Photovoltaik-Module zur Gewinnung von Elektroenergie eingesetzt. Entsprechende Energieversorgungseinrichtungen für Gebäude bestehen aus einem oder mehreren miteinander gekoppelten Energiepanels, die ihre Energie in Form eines erwärmten Mediums oder in Form von elektrischem Strom an entsprechende Verbraucher abgeben.To use solar energy, energy panels are increasingly being installed on buildings. Here, solar thermal collectors are primarily used for the production of heat energy or photovoltaic modules for the production of electrical energy. Corresponding energy supply facilities for buildings consist of one or more coupled energy panels, which deliver their energy in the form of a heated medium or in the form of electrical power to corresponding consumers.

Durch die bekannte Verwendung von zwei Typen von Energiepanels kann auf einer gegebenen Fläche nur jeweils entweder Wärme- oder Elektroenergie gewonnen werden. Im Stand der Technik sind allerdings bereits Anordnungen bekannt, bei denen die Gewinnung von Wärmeenergie mit der Gewinnung von elektrischer Energie auf derselben Fläche kombiniert wird.Due to the known use of two types of energy panels, only either thermal or electrical energy can be recovered on a given area. In the prior art, however, arrangements are already known in which the extraction of thermal energy is combined with the production of electrical energy on the same surface.

Aus den Offenlegungsschriften EP 0 335 261 B1 , EP 1806 706 A1 und DE-A-3314 637 ist beispielsweise bekannt, Photovoltaik-Zellen mit von Rohren oder Luftkanälen durchzogenen Ziegeln zu verbinden und darüber die bei der Sonnenbestrahlung der Photovoltaik-Zellen entstehende Wärme einer weiteren Nutzung zuzuführen, wobei durch die dabei erfolgende Kühlung der Photovoltaik-Zellen zugleich deren Wirkungsgrad zur Erzeugung von Elektroenergie erhöht wird. Nachteilig an diesen Lösungen ist allerdings die Verwendung spezieller Module und Ziegel, was einerseits die Nachrüstung auf vorhandenen, mit herkömmlichen Ziegeln gedeckten Dächern erschwert und besondere Maßnahmen bei der Zusammenschaltung der elektrischen und wärmetransportmediumsführenden Leitungen erfordert, wodurch die Zuverlässigkeit abnimmt und die Herstellungskosten der Anlage steigen.From the publications EP 0 335 261 B1 . EP 1806 706 A1 and DE-A-3314 637 For example, it is known to connect photovoltaic cells with traversed by pipes or air ducts bricks and about the heat generated in the solar irradiation of the photovoltaic cells heat further use, while taking place thereby cooling the photovoltaic cells at the same time their efficiency for generating electrical energy is increased. A disadvantage of these solutions, however, is the use of special modules and bricks, which on the one hand makes it difficult to retrofit existing roofs covered with conventional tiles and requires special measures in the interconnection of the electrical and heat transport medium leading lines, whereby the reliability decreases and increase the manufacturing cost of the system.

Aus EP 10 12 886 A1 , DE 20 2008 002 585 U1 , DE 203 14 635 U1 und DE 101 32 060 ist ferner bekannt, Solarthermiekollektoren mit Photovoltaik-Zellen zu ergänzen. Nachteilig an diesen Konzepten sind die vorherrschenden hohen Temperaturen in Solarthermiekollektoren, die bis zu 200 Grad Celsius erreichen können, wenn der Wärmebedarf des Gebäudes bereits gedeckt ist und die Wärme aus den Kollektoren nicht mehr abgenommen werden kann. Neben einer starken Verringerung des Wirkungsgrads der Photovoltaik-Zellen führt dies auch zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer der Zellen.Out EP 10 12 886 A1 . DE 20 2008 002 585 U1 . DE 203 14 635 U1 and DE 101 32 060 It is also known to supplement solar thermal collectors with photovoltaic cells. The disadvantage of these concepts is the prevailing high temperatures in solar thermal collectors, which can reach up to 200 degrees Celsius, when the heat demand of the building is already covered and the heat from the collectors can not be removed. In addition to a strong reduction in the efficiency of the photovoltaic cells, this also leads to a significant reduction in the life of the cells.

Aus DE 298 10 238 U1 , DE 42 06 931 A1 , DE 91 04 211 U1 und DE 296 05 277 U1 sind Konfigurationen bekannt, bei denen Photovoltaikzellen auf Kühlkörpern aufgebracht oder mit diesen verbunden werden. Entsprechende Module konnten jedoch aufgrund der hohen Kosten gegenüber Standardmodulen bei nur geringem Einsparpotential von Wärmeenergie keine nennenswerte Verbreitung erreichen.Out DE 298 10 238 U1 . DE 42 06 931 A1 . DE 91 04 211 U1 and DE 296 05 277 U1 configurations are known in which photovoltaic cells are applied to heat sinks or connected to them. However, due to the high costs compared to standard modules, the corresponding modules could achieve no appreciable spread with only a small potential for saving heat energy.

Weiterhin wurde in DE 20 2008 00496 U1 vorgeschlagen, spezielle Kühlelemente hinter herkömmlichen Photovoltaik-Modulen einzufügen und zu fixieren. Auch diese Lösung leidet unter einem vergleichsweise hohen Montageaufwand gegenüber der Montage von Standardmodulen, was insbesondere den zahlreichen notwendigen Verbindungen zwischen der Vielzahl von Kühlelementen geschuldet ist.Furthermore, in DE 20 2008 00496 U1 proposed to insert and fix special cooling elements behind conventional photovoltaic modules. This solution also suffers from a comparatively high assembly outlay compared to the assembly of standard modules, which is due in particular to the numerous necessary connections between the multiplicity of cooling elements.

Aus DE 10 2006 020 231 A1 ist ein Beton-Fertigteil-Dachelement mit integrierten Kühlrohren bekannt, auf welches Photovoltaik-Module aufgebracht werden können. Diese Lösung ist allerdings nicht geeignet für die weit verbreitete Ausführung eines Dachaufbaus aus Holz, unter anderem da die Beton-Fertigteile für die Montage auf einem hölzernen Dachstuhl zu schwer sind.Out DE 10 2006 020 231 A1 is a concrete precast roof element with integrated cooling tubes known on which photovoltaic modules can be applied. However, this solution is not suitable for the widespread execution of a roof structure made of wood, among other things, because the concrete precast parts are too heavy for mounting on a wooden roof truss.

Aus DE 20 2007 018 251 U1 ist bekannt, die an den Photovoltaik-Modulen entstehende Wärme über Rohre oder Schläuche abzuführen. Allerdings erfährt der Fachmann aus der DE 20 2007 018 251 U1 wenig über die technischen Mittel, mit denen ein solches System kostengünstig und zuverlässig erstellt werden kann.Out DE 20 2007 018 251 U1 It is known to dissipate the heat generated at the photovoltaic modules via pipes or hoses. However, the skilled person learns from the DE 20 2007 018 251 U1 Little is known about the technical means by which such a system can be created inexpensively and reliably.

Aus DE 91 14 949 und DE 101 25 773 ist bekannt, herkömmliche Photovoltaik-Module auf einem Gerüst aus speziellen senkrechten oder waagerechten Latten, vorzugsweise aus Metall, zu befestigen. Auf solchen Montagesystemen lassen sich alle üblichen Arten von Photovoltaik-Modulen befestigen.Out DE 91 14 949 and DE 101 25 773 It is known to attach conventional photovoltaic modules on a framework of special vertical or horizontal slats, preferably made of metal. On such mounting systems can be attached all the usual types of photovoltaic modules.

In EP 2 091 089 A1 wurde vorgeschlagen, die Lattung in Form einer Rohrleitung auszuführen, in der ein Wärmetransportmedium die entstehende Wärmeenergie abführt und dabei gleichzeitig die Module kühlt. Dort werden jedoch spezielle Photovoltaik-Module auf zur Wärmeableitung und Stabilisierung dienende Metallkörper aufgebracht, die mittels spezieller Koppelelemente mit der Rohrleitung verbunden werden. Es können somit keine herkömmlichen Module verwendet werden und die Herstellung der Lattung sowie die Montage unterscheiden sich stark von den allgemein üblichen Systemen zur Installation von Photovoltaik-Modulen und ist entsprechend aufwendiger und teurer.In EP 2 091 089 A1 It has been proposed to carry out the lathing in the form of a pipeline in which a heat transport medium dissipates the resulting heat energy and at the same time cools the modules. There, however, special photovoltaic modules are applied to serving for heat dissipation and stabilization metal body, which are connected by means of special coupling elements with the pipeline. Thus, no conventional modules can be used and the manufacture of the battens and the installation are very different from the conventional systems for installing photovoltaic modules and is correspondingly more expensive and expensive.

Aus DE 20 2009 000 121 U1 , DE 20 2008 014 436 U1 , DE 20 2007 018 251 U1 , DE 10 2006 020 231 A1 , EP 20 12 336 A2 , US-A-4095997 ) ist bekannt, daß die bei der Kombination von Solarthermie-Kollektor und Photovoltaik-Modul gewonnene Wärmeenergie bei entsprechender Wetterlage bei ausreichendem Temperaturniveau direkt genutzt oder in einem technischen Pufferspeicher gelagert werden kann. Bei einem nicht ausreichenden Temperaturniveau kann dieses mittels einer Wärmepumpe auf das benötigte Niveau angehoben werden. Dabei dient die Kombination aus Solarthermie-Kollektor und Photovoltaik-Modul als zusätzliche Wärmequelle für die zur Gebäudeheizung eingesetzte Sole- oder Luftwärmepumpe. Im Fall der Solewärmepumpe sorgt die durch Wärmeabgabe an die Wärmepumpe oder durch Geothermie gekühlte Sole für eine gute Kühlung der Photovoltaik. Desweiteren kann überschüssige Wärme zur Unterstützung der Regeneration der Geothermie verwendet werden. Bei den beschriebenen luftführenden Systemen ist eine aufwendige Luftführung – häufig mit zusätzlichen Lüftern – notwendig, und die erwärmte Luft kann nur schlecht direkt genutzt werden. Entsprechend sind Luftwärmepumpen erforderlich, die im Winter aufgrund der kalten Luft einen schlechten Wirkungsgrad haben. Der bessere Wirkungsgrad der Luftwärmepumpen im Sommer kommt aufgrund der dann kurzen Laufzeit und der sowieso hohen Lufttemperatur kaum zum tragen. Auch läßt sich die von der Luftwärmepumpe abgekühlte Luft nicht zur zusätzlichen Kühlung der Photovoltaik-Module nutzen, sondern es wird Umgebungsluft unter den Modulen entlang gesaugt und die nach Durchgang durch die Wärmepumpe abgekühlte Luft an die Umgebung abgegeben. Out DE 20 2009 000 121 U1 . DE 20 2008 014 436 U1 . DE 20 2007 018 251 U1 . DE 10 2006 020 231 A1 . EP 20 12 336 A2 . US-A-4095997 ) is known that the heat energy obtained in the combination of solar thermal collector and photovoltaic module can be used directly or stored in a technical buffer with appropriate weather conditions at sufficient temperature level. If the temperature level is insufficient, it can be raised to the required level by means of a heat pump. The combination of solar thermal collector and photovoltaic module serves as additional heat source for the brine or air heat pump used for building heating. In the case of the brine heat pump, the brine cooled by heat emission to the heat pump or by geothermal energy ensures good cooling of the photovoltaic system. Furthermore, excess heat can be used to aid the regeneration of geothermal energy. In the air-carrying systems described a complex air flow - often with additional fans - necessary, and the heated air can be used only badly directly. Accordingly, air heat pumps are required, which have a poor efficiency in winter due to the cold air. The better efficiency of the air heat pumps in the summer comes due to the then short duration and the high air temperature anyway hardly bear. Also, the air cooled by the air heat pump can not be used for additional cooling of the photovoltaic modules, but it is sucked ambient air under the modules along and the cooled after passing through the heat pump air delivered to the environment.

Aus R. Tiepe: Kombination solarthermischer Anlagen mit erdgekoppelten Wärmepumpen. 18. Solarthermisches Symposium, Kloster Banz, 2008 ist bekannt, daß bei bekannten Lösungen die erzielbaren Einsparungen bei der solarthermischen Unterstützung von Wärmepumpen gering sind im Vergleich zu den Mehrkosten.Out R. Tiepe: Combination of solar thermal systems with earth-coupled heat pumps. 18th Solar Thermal Symposium, Banz Monastery, 2008 It is known that in known solutions, the achievable savings in the solar thermal support of heat pumps are low compared to the additional costs.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung für Photovoltaik-Module zu schaffen, die eine kostengünstige Kombination von Photovoltaik und Solarthermie erlaubt. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung zu schaffen, welche den Einsatz herkömmlicher Photovoltaik-Module erlaubt und verbesserte Kühlung der Photovoltaik-Module und/oder eine verbesserte Nutzung der Abwärme erlaubt.It is therefore an object of the present invention to provide a holding device for photovoltaic modules, which allows a cost-effective combination of photovoltaic and solar thermal. In particular, it is an object of the present invention to provide a holding device which allows the use of conventional photovoltaic modules and allows improved cooling of the photovoltaic modules and / or improved utilization of the waste heat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Haltevorrichtung für zumindest ein Photovoltaik-Modul, welche sich durch eine oder mehrere Profilschienen auszeichnet, welche zumindest einen Kanal bilden und über zumindest eine Rohr- oder Schlauchleitung miteinander verbindbar sind.According to the invention, this object is achieved by a holding device for at least one photovoltaic module, which is characterized by one or more profile rails, which form at least one channel and can be connected to one another via at least one pipe or hose line.

Im installierten Zustand werden die Profilschienen bzw. die Kanäle von einem Wärmeträgermedium durchflossen.In the installed state, the rails or the channels are traversed by a heat transfer medium.

Vorteilhaft werden die äußeren Abmessungen der Profilschienen so gewählt, daß sie denen herkömmlicher Profilschienen zur Befestigung der Photovoltaik-Module entsprechen. Hierdurch wird gewährleistet, daß das für herkömmliche Profilschienen genutzte Montagezubehör auch für die erfindungsgemäße Haltevorrichtung genutzt werden kann.Advantageously, the outer dimensions of the rails are chosen so that they correspond to those of conventional rails for mounting the photovoltaic modules. This ensures that the mounting accessories used for conventional rails can also be used for the holding device according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner eine Photovoltaikanlage mit den erfindungsgemäßen Haltevorrichtungen.The invention further relates to a photovoltaic system with the holding devices according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß mit geringem zusätzlichen Aufwand Photovoltaik und Solarthermie in einer Anlage gleichermaßen genutzt werden können und zudem eine einfache Kühlmöglichkeit für die Photovoltaik-Module geschaffen wird.An essential advantage of the present invention is that with little additional effort photovoltaic and solar thermal energy can be equally used in a system and also a simple cooling facility for the photovoltaic modules is created.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand von 10 Figuren näher erläutert.Embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to 10 figures.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Haltevorrichtung aus einer Mehrzahl von Profilschienen 1, vorzugsweise aus Metall, wie sie üblicherweise zur Montage von Photovoltaik-Modulen 6 auf Gebäudedächern, an Wänden oder im Freiland verwendet werden, die in ihrem Inneren einen Kanal bilden. Eine solche Profilschiene ist in 1 beispielhaft dargestellt. Die Profilschienen 1 werden an ihren Enden verschlossen und mit einer der Ankopplung an eine Rohr- oder Schlauchleitung 3 dienenden Kopplungsvorrichtung 2 versehen.In a particularly advantageous embodiment, the holding device consists of a plurality of profile rails 1 , preferably of metal, as is customary for mounting photovoltaic modules 6 be used on building roofs, on walls or in the field forming a channel in their interior. Such a rail is in 1 exemplified. The profile rails 1 are closed at their ends and with one of the coupling to a pipe or hose 3 serving coupling device 2 Mistake.

Über die Kopplungsvorrichtung 2 kann ein Wärmeträgermedium, beispielsweise ein frostgesichertes Wassergemisch (eine sogenannte Sole), geleitet werden, welches die von den Photovoltaik-Modulen abgegebene Wärmeenergie aufnimmt, die dann beispielsweise dem Heizungssystem zugeführt werden kann. Der Verschluß 5 und die Kopplungsvorrichtung 2 werden vorzugsweise bereits bei der Herstellung der Profilschienen 1 angebracht.About the coupling device 2 a heat transfer medium, for example a frost-proof water mixture (a so-called brine), can be passed, which receives the heat energy emitted by the photovoltaic modules, which can then be supplied to the heating system, for example. The closure 5 and the coupling device 2 are preferably already in the production of the rails 1 appropriate.

In einer alternativen Ausgestaltung werden spezielle, für verschiedene am Markt erhältliche Profilschienen 1 jeweils passende Verschlußelemente 5 mit Kopplungsvorrichtung 2 vom Installateur bei der Installation der Photovoltaikanlage auf die Enden der Profilschienen 1 aufgesteckt und verpreßt oder verklebt. Dieser Vorgang ist schematisch in 2 dargestellt. Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, daß so auch bereits installierte Photovoltaikanlagen nachgerüstet werden können, ohne die Anlage demontieren zu müssen.In an alternative embodiment, special, available for various commercially available rails 1 each matching closure elements 5 with coupling device 2 by the installer when installing the photovoltaic system on the ends of the rails 1 plugged on and pressed or glued. This process is schematic in 2 shown. Particularly advantageous in this embodiment is that so even installed photovoltaic systems can be retrofitted without having to dismantle the system.

Die Profilschienen 1 werden vorzugsweise horizontal in einem Verband mittels Abstandhaltern am Gebäude oder im Freiland montiert, um an diesen die Photovoltaik-Module 6 befestigen zu können. Dabei können die Kanäle der Profilschienen 6 über kurze Rohrleitungen in Reihenschaltung miteinander verbunden werden (dargestellt in 3), d. h. das Wärmeträgermedium durchfließt nacheinander eine Gruppe von Profilschienen oder sogar alle Profilschienen, bevor es zur Heizung bzw. zum Wärmetauscher bzw. zum Wärmespeicher geleitet wird. In einer anderen Ausgestaltung werden alle ”Eingänge” der Kanäle mit einer vom Heizungssystem/Wärmetauscher/Wärmespeicher kommenden Leitung und alle Ausgänge mit einer dorthin führenden Leitung verbunden (als Parallelschaltung, dargestellt in 4).The profile rails 1 are preferably mounted horizontally in a bandage by means of spacers on the building or in the field, to these the photovoltaic modules 6 to be able to fasten. This can be the channels of the rails 6 connected in series via short pipes (shown in 3 ), ie the heat transfer medium flows successively through a group of rails or even all rails before it is passed to the heater or the heat exchanger or the heat storage. In another embodiment, all "inputs" of the channels are connected to a line coming from the heating system / heat exchanger / heat storage and all outputs are connected to a line leading therefrom (as a parallel connection, shown in FIG 4 ).

Natürlich sind auch Kombinationen aus Reihen- und Parallelschaltung möglich.Of course, combinations of series and parallel connection are possible.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden in den Profilschienen 1 jeweils zwei Kanäle gebildet, die vorzugsweise parallel verlaufen, dargestellt in 5. Ein Ende der Profilschiene 1 wird so verschlossen, daß das Wärmeträgermedium von einem Kanal in den anderen Kanal übertreten kann. Eine mögliche Ausführung zeigt 6, in der ein U-Rohr oder U-Schlauch die beiden Kanäle miteinander verbindet. Das andere Ende der Profilschiene wird mit zwei Kopplungsvorrichtungen 9 dergestalt versehen, daß über die eine Kopplungsvorrichtung das Wärmeträgermedium dem einen Kanal zugeführt wird und über die andere Kupplungsvorrichtung das aus dem zweiten Kanal wieder austretende Wärmeträgermedium abgeführt werden kann. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, daß alle Anschlußstutzen der Profilschienenkanäle auf derselben Seite eines Modulfelds angeordnet werden können, wodurch die Montage und Wartung vereinfacht wird. Desweiteren ist das Wärmeträgermedium durch den zweimaligen Durchgang länger mit jeder einzelnen Profilschiene in Kontakt und kann so die Wärmeenergie besser aufnehmen.In one embodiment of the invention are in the rails 1 two channels each formed, which preferably run parallel, shown in FIG 5 , One end of the profile rail 1 is closed so that the heat transfer medium can pass from one channel to the other channel. A possible execution shows 6 in which a U-tube or U-tube connects the two channels. The other end of the rail is with two coupling devices 9 provided in such a way that via the one coupling device, the heat transfer medium is fed to the one channel and the heat transfer medium exiting from the second channel can be removed via the other coupling device. An advantage of this configuration is that all connecting pieces of the profile rail channels can be arranged on the same side of a module field, whereby the assembly and maintenance is simplified. Furthermore, the heat transfer medium through the two-time passage longer with each rail in contact and can thus better absorb the heat energy.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Enden der Profilschienen nicht verschlossen. 7 zeigt, daß stattdessen eine Leitung 11 durch die Profilschienen gezogen wird. Die Leitung 11 wird entweder durch jede Profilschiene 1 einzeln gezogen und die Rohrleitungen 11 werden wie vorstehend beschrieben miteinander verbunden, oder es wird eine einzige lange Rohrleitung 11 nacheinander durch alle Profilschienen gezogen. Die zuletzt beschriebene Variante weist dabei vorteilhaft keine Kopplungsvorrichtungen auf, was die Gefahr von Undichtheiten vermindert. Zusätzlich kann bei Verwendung eines Wellrohrs oder eines Rillschlauches leichter eine turbulente Strömung erreicht werden, durch welche sich der Wärmeübergang auf das Wärmeträgermedium verbessert. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, den sich im Kanal bildenden Hohlraum zwischen Innenwand der Profilschiene und Rohrleitung mit einem wärmeleitenden Medium auszufüllen, um einen besseren Wärmeübergang von der Profilschiene auf die Rohrleitung und das darin befindliche Wärmeträgermedium zu erreichen.In a further embodiment of the present invention, the ends of the rails are not closed. 7 shows that instead a line 11 is pulled through the profile rails. The administration 11 is either by any rail 1 pulled individually and the pipes 11 are connected together as described above, or it becomes a single long pipeline 11 pulled in succession through all profile rails. The last-described variant advantageously has no coupling devices, which reduces the risk of leaks. In addition, when using a corrugated tube or a corrugated hose, a turbulent flow can be achieved more easily, by means of which the heat transfer to the heat transfer medium improves. In this embodiment, it is advantageous to fill the cavity formed in the channel between the inner wall of the rail and pipe with a heat-conducting medium in order to achieve a better heat transfer from the rail to the pipeline and the heat transfer medium therein.

Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung gegenüber einer freien Verlegung von Rohrleitungen unter den Photovoltaik-Modulen ist ein besserer Schutz der Rohrleitungen. Zusätzlich erfolgt durch den direkten Kontakt der Profilschienen mit den Photovoltaik-Modulen ein besserer Wärmeübergang auf das Wärmeträgermedium, wodurch mehr Wärmeenergie genutzt werden kann und die Photovoltaik-Module besser gekühlt werden, was deren Effizient erhöht.An advantage of this embodiment over a free installation of pipes under the photovoltaic modules is better protection of the pipes. In addition, the direct contact of the rails with the photovoltaic modules, a better heat transfer to the heat transfer medium, which more heat energy can be used and the photovoltaic modules are better cooled, which increases their efficiency.

Bei der Montage am Gebäude bildet sich ein Raum zwischen Gebäude und Photovoltaik-Modulen in dem sich die Luft durch das auf die Photovoltaik-Module 6 fallende Sonnenlicht erwärmt. Das in den Profilschienen befindliche Wärmeträgermedium kann dann ohne spezielle Koppelelemente die Wärmeenergie aus der Luft und auch direkt über die Kontaktpunkte mit den Photovoltaik-Modulen aufnehmen.When mounting on the building, a space forms between the building and photovoltaic modules in which the air passes through the photovoltaic modules 6 heated by falling sunlight. The heat transfer medium located in the profile rails can then absorb the heat energy from the air and also directly via the contact points with the photovoltaic modules without special coupling elements.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche, auf die erfindungsgemäße Haltevorrichtung umfassend einen von Profilschienen 1 montiert ist, in einem Winkel zur Horizontalen geneigt (z. B. bei Montage an einer Wand oder auf einem Schrägdach). Hierdurch kann sich eine Konvektionsströmung der erwärmten Luft zwischen der Fläche und den Photovoltaik-Modulen ausbilden, was einen verbesserten Wärmetransport von den Photovoltaik-Modulen zu den Profilschienen ermöglicht.In a further embodiment, the surface on the holding device according to the invention comprising one of profile rails 1 mounted, inclined at an angle to the horizontal (eg when mounted on a wall or on a pitched roof). As a result, a convection flow of the heated air between the surface and the photovoltaic modules form, which allows improved heat transfer from the photovoltaic modules to the rails.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bilden die Photovoltaik-Module einen geschlossenen Verband durch Dichtungen zwischen den Modulen. Dabei werden am unteren und oberen Ende des Modulfeldes Öffnungen vorgesehen, um durch eine Art ”Kamineffekt” die Konvektion zu unterstützen und so einen besseren Wärmetransport zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, daß bei einer Montage auf dem Dach auf unter den Modulen liegende Dachpfannen verzichtet werden kann, da die Photovoltaik-Module eine wasserführende Schicht bilden.In an advantageous development of the present invention, the photovoltaic modules form a closed association through seals between the modules. In this case, openings are provided at the lower and upper end of the module field to assist by a kind of "chimney effect" the convection and thus to allow better heat transfer. Another advantage of this arrangement is that when mounted on the roof lying on the modules roof tiles can be dispensed with, since the photovoltaic modules form a water-bearing layer.

Vorteilhaft können in die üblicherweise in den Profilschienen vorhandenen Nuten wärmeleitende Elemente 101 eingeschoben werden, die in den Raum unter den Photovoltaik-Modulen hineinragen, welche die Wärme der zwischen Modulen und Dach befindlichen (und ggf. strömenden) Luft aufnehmen und an die Profilschienen abgeben, welche ihrerseits die Wärme an das durchströmende Medium abgeben.Advantageously, heat-conducting elements can be present in the grooves usually present in the profile rails 101 which are inserted in the Protruding space under the photovoltaic modules, which absorb the heat between the modules and roof (and possibly flowing) air and deliver it to the rails, which in turn emit the heat to the medium flowing through.

In einer weiteren Ausgestaltung ist sind die Profilschienen mit einer derart strukturierten Oberfläche versehen, welche einen verbesserten oder optimierten Wärmeenergieübergang von der Luft auf die Profilschiene und das darin befindliche Wärmeträgermedium ermöglicht.In a further embodiment, the profile rails are provided with such a structured surface, which allows an improved or optimized thermal energy transfer from the air to the rail and the heat transfer medium therein.

Um Kondensation zu vermeiden, die an den Orten entstehen kann, an denen das kalte, von Heizungssystem oder Wärmetauscher oder Wärmespeicher kommende Wärmeträgermedium in die Photovoltaikanlage eingespeist wird, in dem Abschnitt der Profilschienen 1, in dem mit einer Unterschreitung des Taupunktes zu rechnen ist, die Abstandhalter 4 zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material zu fertigen.To avoid condensation, which can occur at the places where the cold, coming from the heating system or heat exchanger or heat storage heat transfer medium is fed into the photovoltaic system, in the section of the rails 1 , in which is to be expected below the dew point, the spacers 4 at least partially made of a heat-insulating material.

Ferner ist des vorteilhaft, bei Modulfeldern, die auf einer gegen die Horizontale geneigten Fläche montiert sind, den oberen Abschnitt der Abstandhalter 4 so auszugestalten, daß auf der Fläche ablaufendes Wasser 14 um die Abstandhalter 4 herum fließen kann, wie dies schematisch in 9 dargestellt ist.Furthermore, it is advantageous in module fields which are mounted on a surface inclined against the horizontal, the upper portion of the spacers 4 to design so that running on the surface of water 14 around the spacers 4 can flow around, as shown schematically in 9 is shown.

Bei geschlossener Montage der Photovoltaik-Module 6 auf einem Schrägdach ist es zur optimalen Ausnutzung der oben aus dem Modulfeld entweichenden Warmluft vorteilhaft, in den Luftstrom am oberen Ende des Modulfelds einen Wärmetauscher 8 einzubringen, der vorteilhaft aus einem oder mehreren Rippenrohren oder Rillschläuchen 8 bestehen kann. Die Oberflächenvergrößerung durch die Rippen sorgt für eine besonders gute Übertragung der in der Luft enthaltenen Wärmeenergie auf das durch den Wärmetauscher 8 strömende Wärmeträgermedium.With closed mounting of the photovoltaic modules 6 on a pitched roof, it is advantageous for optimal utilization of the hot air escaping from the module field, in the air flow at the upper end of the module field, a heat exchanger 8th bring in, the advantageous of one or more finned tubes or Rillschläuchen 8th can exist. The surface enlargement by the ribs ensures a particularly good transmission of the heat energy contained in the air to that through the heat exchanger 8th flowing heat transfer medium.

Idealerweise endet das Modulfeld so weit unter dem Dachfirst, daß der Wärmetauscher zwischen Modulfeld und Dachfirst angeordnet werden kann, wie in 10 schematisch dargestellt. Der konvektive Luftstrom aus dem Modulfeld kann dann durch den Wärmetauscher 8 streichen und über Öffnungen 15 im Dachfirst entweichen. Die Öffnungen 15 im Dachfirst sind vorteilhafterweise so angeordnet, daß sowohl von der Dachseite, auf der sich das Modulfeld befindet, als auch von der gegenüberliegenden Dachseite über das Dach streichender Wind einen Sog erzeugt, welcher die Strömung der Luft unter dem Modulen entlang und durch den Wärmetauscher 8 unterstützt.Ideally, the module field ends so far under the roof ridge that the heat exchanger between the module field and roof ridge can be arranged, as in 10 shown schematically. The convective airflow from the module field can then pass through the heat exchanger 8th paint and over openings 15 escape in the ridge. The openings 15 in the roof ridge are advantageously arranged so that both from the roof side on which the module field is located as well as from the opposite roof side over the roof stroking wind creates a suction, which the flow of air under the modules along and through the heat exchanger 8th supported.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Profilschienerail
22
Kopplungsvorrichtungcoupling device
33
Rohrleitungpipeline
44
Wärmeisolierender AbstandhalterHeat insulating spacer
101101
Wärmeleitelementthermally conductive element
55
Dichtung mit eingearbeitetem KopplungselementSeal with incorporated coupling element
66
Photovoltaikmodulphotovoltaic module
88th
Rippenrohrfinned tube
99
Doppelkupplungselement zum Bilden von zwei KanälenDual clutch element for forming two channels
1010
U-Rohr zur Bildung von zwei KanälenU-tube to form two channels
1111
Rippenrohr bzw. RillschlauchFinned tube or corrugated tube
1212
WärmeträgermediumHeat transfer medium
1313
Strukturierte OberflächeStructured surface
1414
Ablaufendes WasserExpiring water
1515
Lüftungsöffnungen am DachfirstVentilation openings on the roof ridge
1616
Ziegelbrick

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Haltevorrichtung für zumindest ein Photovoltaik-Modul (6), gekennzeichnet durch eine oder mehrere Profilschienen (1), welche zumindest einen Kanal bilden und über zumindest eine Rohr- oder Schlauchleitung (3) miteinander verbindbar sind.Holding device for at least one photovoltaic module ( 6 ), characterized by one or more profiled rails ( 1 ), which form at least one channel and via at least one pipe or hose ( 3 ) are connectable to each other. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, deren Profilschienen im installierten Zustand von einem Wärmeträgermedium durchflossen werden.Holding device according to claim 1, the profile rails are traversed in the installed state of a heat transfer medium. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die äußeren Abmessungen der Profilschienen (1) denen herkömmlicher Profilschienen zur Befestigung der Photovoltaik-Module (6) entsprechen.Holding device according to one of the preceding claims, wherein the outer dimensions of the profile rails ( 1 ) conventional profile rails for mounting the photovoltaic modules ( 6 ) correspond. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hohle Profilschienen (1) zur Befestigung der Photovoltaik-Module (6) genutzt werden, deren Enden herstellungsseitig mit jeweils einer Abdichtung und einer Kopplungsvorrichtung (2) für die Rohr- oder Schlauchleitungen (3) versehen sind.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that hollow profiled rails ( 1 ) for fixing the photovoltaic modules ( 6 ) are used, the ends of the production side, each with a seal and a coupling device ( 2 ) for the pipes or hoses ( 3 ) are provided. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher herkömmliche hohle Profilschienen genutzt werden, die bei der Montage der Photovoltaik-Anlage mittels einer Dichtung (5) mit eingearbeitetem mindestens einer Kopplungsvorrichtung (2) versehen werden.Holding device according to one of the preceding claims, in which conventional hollow profiled rails are used, which during the assembly of the photovoltaic system by means of a seal ( 5 ) with incorporated at least one coupling device ( 2 ). Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle zur Leitung des Wärmeträgermediums durch Einziehen einer Rohr- oder Schlauchleitung in eine hohle Profilschiene (1) gebildet werden.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that the channels for the conduction of the heat transfer medium by drawing a pipe or hose in a hollow rail ( 1 ) are formed. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Profilschiene (1) zwei oder mehr Kanäle zur Leitung des Wärmeträgermediums aufweist.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that each profiled rail ( 1 ) has two or more channels for conducting the heat transfer medium. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Profilschiene (1) Wärmeleitelemente (101) angebracht werden.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that on at least one rail ( 1 ) Heat conducting elements ( 101 ). Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Profilschiene (1) eine strukturierte Oberfläche hat, welche einen besseren Wärmeübergang von der umgebenden Luft auf die Profilschiene ermöglicht.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one profiled rail ( 1 ) has a textured surface which allows better heat transfer from the surrounding air to the rail. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilschienen mittels wärmeisolierender Abstandshalter (4) auf die Unterlage montiert werden.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that the profiled rails by means of heat-insulating spacers ( 4 ) are mounted on the base. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (4) so ausgebildet sind das Wasser an ihnen ablaufen kann.Holding device according to one of the preceding claims, characterized in that the spacers ( 4 ) are designed so that the water can drain on them. Photovoltaikanlage, bei der mindestens ein Photovoltaik-Modul mit Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einem Dach befestigt wird.Photovoltaic system, in which at least one photovoltaic module with holding device according to one of the preceding claims is mounted on a roof. Photovoltaikanlage nach Anspruch 12, die auf einem Schrägdach montiert ist und bei der in einem hinter den Photovoltaik-Modulen (6) entlangziehenden Luftstrom ein von einem Wärmeträgermedium durchflossener Rippenrohr-Wärmetauscher (8) montiert ist.Photovoltaic system according to claim 12, mounted on a pitched roof and in which, behind the photovoltaic modules ( 6 ) a stream of air flowing through a heat transfer medium finned tube heat exchanger ( 8th ) is mounted. Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Lüftungsöffnungen (15) am Dachfirst bei Wind unabhängig von der Windrichtung einen Sog erzeugen, der die unter den Photovoltaik-Modulen (6) erwärmte Luft bevorzugt über die installierten Wärmetauscher (8) ziehen läßt.Photovoltaic system according to one of claims 12 or 13, characterized in that ventilation openings ( 15 ) generate a suction on the roof ridge in the wind, regardless of the wind direction, which under the photovoltaic modules ( 6 ) heated air preferably over the installed heat exchanger ( 8th ).
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