WO2011073448A2 - Membrane building component - Google Patents

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WO2011073448A2 PCT/EP2010/070273 EP2010070273W WO2011073448A2 WO 2011073448 A2 WO2011073448 A2 WO 2011073448A2 EP 2010070273 W EP2010070273 W EP 2010070273W WO 2011073448 A2 WO2011073448 A2 WO 2011073448A2
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Karsten Moritz
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Seele Holding Gmbh & Co. Kg
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a membrane component according to the independent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for fixing a central layer to a membrane component according to claim 19.
  • the invention relates to a membrane construction component comprising an outer layer in the form of a flexible sheet, an inner layer in the form of a flexible sheet and at least one flexible photovoltaic element which on or in at least one flexible support a central layer between the outer layer and the inner layer forms.
  • PV photovoltaic
  • the technology of the flexible thin-film solar modules is preferably suitable, in particular with amorphous silicon cells, which are thin and bendable (bendable) in at least one direction. They are also called foil-like.
  • these film-like PV elements are particularly suitable to be combined or bonded with the likewise thin, bendable and foldable fabrics, preferably made of films or woven fabrics.
  • Membrane cushion designs represent a design that today belongs to the repertoire of architects and engineers as well as to the appearance of many realized buildings. They represent a possibility of lightweight construction, which are preferably used as a component in roofs, facades or casings. The weight of such membrane cushion constructions is low. In comparison with so-called hard and relatively rigid components in roofs, facades or building envelopes, a membrane cushion construction leads to material and weight savings.
  • Membrane cushion constructions are usually firmly connected to a substructure or to a primary support system.
  • the connection is usually by means of a circumferential retaining profile, so that the weight of the membrane component and also external loads, z. As wind loads and snow loads, can also be removed in the load-bearing substructure or in the primary structure.
  • the holding profile is attached to an edge profile, which consists for reasons of better mountability mostly of several components that are in operative engagement.
  • the connection of edge profiles with the substructure or the primary structure is usually carried out by means of mechanical attachment, for example by screw connection, so that the dimensional stability of the Membranbaukomponentenran- is ensured by the relatively rigid edge profile and its connection to the substructure or with the primary structure and the forces can be derived.
  • the present invention is based on the object, the PV element or the PV elements in the long term from the weather and high stresses, for example, caused by hailstorm, humidity, rain or "strike through" of the PV element (applied to the outer layer (OL)) under snow load in case of failure of the internal pressure of the pad. It is another object of the present invention to provide a method with which a central layer according to the invention in a simple and cost-effective manner inside a membrane construction component, i. between inner and outer layer, can be attached.
  • the membrane component comprises an outer and an inner layer in the form of a flexible sheet and at least one flexible photovoltaic element which forms on or in at least one flexible support a central layer between the outer layer and the inner layer, wherein a through the outer layer and the inner layer having a limited space having a pressure which differs from an ambient pressure, and wherein the central layer has at least one opening for allowing pressure equalization between a space formed by the outer layer and the middle layer and by the inner layer and the middle layer.
  • the at least one flexible carrier consists of a plurality of individual subregions which can be connected to one another, wherein a first subarea of the carrier is designed to accommodate the photovoltaic element. increase and second and third portions of the carrier are adapted to connect the flexible support with a circumferential retaining profile (F).
  • the solution according to the invention has a number of significant advantages over the known membrane component with photovoltaic elements.
  • the outer layer (OL) of the membrane component for example a membrane construction pad, which is as permeable as possible to solar radiation in the absorption region of the PV elements, offers significantly greater protection of the PV elements integrated in the membrane component from mechanical stress and damage, e.g. by rain, snow, temperature, moisture / water vapor, hailstorm, sandstorm, dirt, etc., as these provide for application or lamination of the PV elements to or into the outer layer (OL) of a membrane building component.
  • the relatively expensive PV element is not immediately damaged if the outer layer (OL) of the membrane component is mechanically damaged, for example by hailstones.
  • the PV element can also be removed and reused.
  • the outer layer (OL) can be repaired without having to remove the PV element.
  • a membrane construction component with more than two layers is formed in such a way that all individual volumes produced by the layers communicate with one another in the sense that they have the same gas pressure (in the case of air as the medium: air pressure), at each middle position (ML, ML1, ML2, ...) the pressure difference is zero.
  • each of these middle layers (ML, ML1, ML2,...) Will remain in their position during normal operation even in the case of external loads (wind, snow) if sufficient communication (connection with sufficient Cross section) of the individual volumes (chambers) can not set a pressure difference at these middle layers (ML, ML1, ML2, ).
  • the multi-part carrier has the advantage that the items can be made separately. Accordingly, it is also conceivable to be able to resort to standard components (for example finished PV laminate as the first subregion), which makes the production of carriers tailored to the membrane component superfluous. Consequently, when changing the size of the membrane arrangement, only the second and third subregions of the carrier need to be adapted, whereby the first subarea with the PV elements can in principle be reused.
  • standard components for example finished PV laminate as the first subregion
  • the outer layer and / or the inner layer of the membrane component from a transparent film, preferably from the fluoropolymer material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer).
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • These films are characterized by a high transparency and high strength and weather resistance, which on the one hand optimizes the efficiency of the photovoltaic system, on the other hand also ensures optimum protection of the sensitive photovoltaic element from mechanical stresses and environmental influences.
  • the proposed films are also characterized by a long life under outdoor weather and thus reduce the cost over the term.
  • the opening between the space formed by the outer layer and the middle layer and the inner layer and the central layer space can be formed by a controllable valve.
  • the controllable valve advantageously allows the orientation to be maintained not only constant in the once set manner, but by closing and opening the valve targeted to set a pressure difference. Due to the tension and warping of the carrier, this causes a changed orientation of the photovoltaic element, so that, for example, the alignment can follow the position of the sun.
  • the opening can of course also be formed by a grid or a gas-permeable membrane.
  • the at least one central layer can be designed such that it is stretched along a portion of a surface between the inner layer and the outer layer to form the opening.
  • the middle layer is not to be understood as a continuous sheet between the top layer and the base, which divides the interior of the membrane component into two volumes separated from one another except for a small opening between the outer layer and the middle layer on the one hand and the central layer and inner layer on the other.
  • the central layer is arranged in this embodiment only on a geometric surface between the inner and outer layer, formed by the carrier and the opening or openings.
  • the mid-ply can be designed to reduce convection within the membrane construction component and thus increase the thermal insulation of the membrane building component.
  • the above-mentioned center position can also be formed, for example, by a plurality of spaced-apart carriers.
  • a carrier which meets the necessary solar radiation.
  • the carriers of the central position such that, despite an effective use of solar energy, light nevertheless passes through the membrane component.
  • roofs in the style of a glass facade, whereby the corresponding premises would be flooded by a multiple of sunlight.
  • the carrier it is of course also possible to arrange the carrier so that The membrane components can be used to provide a degree of shade, which is useful for example in carports.
  • the at least one flexible support may be longer than the distance between opposing retaining profiles, whereby the central layer is self-curved under its own weight to the inner layer.
  • the downwardly curved center layer results in better behavior in snow or water loads in low slope areas, e.g. in a flat roof, for example in the case of a failure of the gas supply (air supply) or even in snow loads that exceed the membrane component overpressure.
  • a downwardly curved center layer (ML, ML1, ML2,...) Will slowly deposit onto the inner layer (IL) under a load with the PV applied thereon and transfer load to it.
  • the deformations and stresses of the PV elements are low.
  • the PV element or the PV elements are applied on or in an upwardly curved position (OL or ML) or on or in several upwardly curved layers (OL or ML, ML1, ML2, These layers, together with the PV element or the PV elements, first pass through the center plane of the membrane component, this is also referred to as a "strike through”.
  • This "penetration" is associated with significantly larger deformations, smaller radii of curvature and greater mechanical stresses (possibly bending, compression or tensile stress), as is the case with downwardly curved layers. In the latter case, the PV element is stressed mainly by a surface pressure.
  • the middle layers completely unrestrained, ie taut and even, within the membrane component, ie between the inner and outer layer to install.
  • This embodiment is particularly advantageous when using the membrane component according to the invention on a vertical facade, since the planar, streamlined construction on the one hand reduces the load on the PV elements and on the other hand optimizes the yield of solar energy. It is possible that the photovoltaic element by gluing, welding, riveting, screwing, laying in pockets or by strips or straps is attached to the support without the solar cells are thereby impaired or damaged. In some of the above types of connection, the replacement is easily possible without the carrier must be replaced, such as riveting, screwing, laying in pockets or attachment by strips or straps.
  • the photovoltaic elements can be fixed by lamination or on or in the carrier. This improves the protection against environmental influences. Moreover, this makes it possible to obtain the photovoltaic elements in laminated form from external suppliers and to connect them by means of the method according to the invention with the membrane component.
  • the individual subareas of the flexible carrier are formed from a transparent film, preferably from the fluoropolymer material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), especially in the case where the inner layer and the outer layer are likewise made of the fluoropolymer material ETFE.
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • the photovoltaic element (PV) can be centered or arranged asymmetrically with respect to the central position or with respect to the membrane component. This makes it possible to optimize the position with respect to the solar radiation. It is also possible that the one or more photovoltaic elements (PV) cover or cover the entire area or only a part of the area of the first portion of the carrier. Depending on the application, the PV element or the PV elements function in addition to the generation of electrical current, eg as a shading element (s) or as an element (s) for heat or sound insulation. If photovoltaics replaces another component of the building envelope, then, according to the German draft standard DIN VDE 0126-21, building-integrated photovoltaics (BIPV) are used. This is the case with this invention when the PV elements are shading elements or Replace elements for heat or sound insulation. Due to the flexible design of the area covered with photovoltaic elements, the degree of shading can be set as desired.
  • the membrane construction component according to the invention may also have a gas passage to adjust, if necessary, the pressure in the limited by the outer layer and inner layer space by supply or discharge of gas.
  • the environmental conditions of the PV element in the membrane component in particular the temperature and humidity of the gas surrounding the PV element, can be optimized and kept relatively constant. This is important, for example, with regard to the efficiency and / or the durability of the PV element, since both properties can depend on the operating temperature and possibly also on the air humidity (water vapor diffusion), depending on the type of PV element used.
  • the conditioning of the internal volume of the membrane building component is effected, for example, by a defined gas exchange rate (in the case of air: air exchange rate) by drying the gas (e.g., air) flowing into the membrane building component by means of a drying apparatus which may be commercially available, or by cooling the incoming gas, e.g. closed gas circuit with integrated heat exchanger or integrated heat pump.
  • a defined gas exchange rate in the case of air: air exchange rate
  • the wiring of the photovoltaic element can be passed through the gas passage in the membrane component. In this way, additional passages in the inner or outer layer are avoided. Thus, on the one hand sealing problems on additional passages are avoided and the manufacturing costs of the membrane component are reduced.
  • the heat generated in the membrane component (A) or generated by the photovoltaic element (PV) for flushing edge profiles with hot gas.
  • it is favorable to reduce the snow load on the construction by deliberately melting the overlying snow and at the same time to eliminate the shading of the photovoltaic elements by the overlying snow and thus to increase the efficiency of the photovoltaic system.
  • the outer layer on its side facing the photovoltaic element at least partially have an increased reflection, preferably to reflect back the reflected from the photovoltaic element solar radiation back to a photovoltaic element.
  • This effect can be reduced by the side of the outer layer (OL) facing the PV element being coated or vapor-deposited in such a way (for example with a metal vaporization) that this layer (OL) still transmits as much light as possible from outside to inside but also raises an increased proportion of the radiation reflected by the PV element on its inside back onto the PV element (semitransparent, highly reflective on the inside).
  • This effect can Gradually increase the PV element, so that the reduction in transmission through the outer layer (OL) can be partially compensated.
  • the membrane component according to the invention is suitable for installation in new or existing building parts, preferably roofs, facades or building envelopes.
  • the purpose of the present invention is the use of one or more inventive membrane components for the integration of photovoltaic elements for the production of electricity from solar energy.
  • membrane construction components in particular made of transparent plastic films, preferably of ETFE, with this invention, with appropriate retrofitting with a PV element or with multiple PV elements and with the necessary connections and components and possibly also with a hitherto non-existing central layer ( ML) or with several middle layers (ML1, ML2, ...), also be used to generate electrical current.
  • New buildings can be tailored to this system in terms of their orientation and geometry, which increases the effectiveness of the flexible PV elements.
  • the invention further relates to a method of attaching a middle layer to a membrane construction component comprising an outer layer in the form of a flexible sheet and an inner layer in the form of a flexible sheet, wherein at least one flexible photovoltaic element, which on or in at least one flexible support is part of the middle layer (ML, ML1, ML2) between the outer layer (OL) and the inner layer (IL), and wherein the at least one flexible carrier consists of a plurality of interconnectable portions and the method comprises the following steps: , Providing the middle layer (ML, ML1, ML2) by connecting second and third subregions of the flexible carrier to the edge region of a first subregion of the flexible carrier.
  • the method according to the invention has a number of advantages.
  • the second or third subarea of the flexible carrier which connects the first part of the carrier carrying the PV elements to the edge profile of the membrane component, can therefore have any desired length. Consequently, it is possible to determine the curvature of the PV element by the length variation of the second or third portion of the support, whereby the curvature can be adapted in the short term to the particular application.
  • single-layered film strips can be used for the second and third sub-areas of the carrier, which are welded at one end to the PV laminate and at the other end connect to the edge profile Assembly of the middle layer and simultaneously reduce the total weight of the membrane component.
  • the second and third subregions of the flexible carrier are connected to the edge region of the first subregion by thermal welding, wherein the heat input, which is introduced into the edge region of the first subregion to be welded, depends on the heat input is introduced into the second or third subregion of the carrier differs.
  • thermal welding it is customary to introduce an equivalent heat input into the two media to be welded.
  • a homogeneous, tear-resistant To produce a welded connection, it is necessary to adjust the heat input to the type and thickness of the medium to be spiked.
  • connection of the ends of the second and third sub-area with the frame profile by the formation of at least one membrane pocket, which is held in a holding profile.
  • Fig. La is a plan view of a PV element according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1b shows a section through a PV element according to an embodiment of the invention
  • Fig. Lc is a plan view of a PV element and associated therewith
  • Fig. Ld is a section through a PV element and associated therewith
  • Film strip according to Fig. Lc a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in the transverse direction; a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in the longitudinal direction; a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in asymmetric arrangement; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane construction component according to the prior art; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane construction component according to the prior art; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane component according to an embodiment of the invention; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane component according to an embodiment of the invention; an exploded view of a membrane component with applied PV elements;
  • Fig. 6 is a PV element on a downwardly curved central position
  • FIG. 8 shows a cross section through a membrane component according to an embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows a cross section through an embodiment of an edge profile of a membrane component according to the invention with a flat central position
  • FIG. 11 shows a cross section through a further embodiment of a
  • FIG. 1b shows a section through the PV laminate K, in which the solar modules, which include solar cells, are embedded in a laminate matrix (adhesion promoter), for example consisting of PE or EVA.
  • This laminate matrix is in turn laminated between two ETFE films, possibly of different thickness, which leads to the PV laminate K.
  • the resulting layer package of the PV laminate consists at its edges of an ETFE film or of two ETFE films, which can be connected to a layer or with a layer of the membrane component, for example by welding.
  • Resulting layer ML, ML1, ML2 can be connected to parts or circumferentially with other layers (OL, IL) to the membrane component, for example by welding, gluing or sewing.
  • the letter J describes the PV element
  • L is the laminate matrix (adhesion promoter)
  • N stands for preferably transparent laminating films, which may also be made of ETFE.
  • the edges of the PV laminate K may also be connected to thin film strips N '.
  • the carrier which forms the middle layer ML, ML1, ML2 consists of a plurality of individual, connectable portions I, II, III, wherein a first portion I of the carrier is adapted to receive the photovoltaic element 3 and second and third portions II, III of the carrier are adapted to connect the flexible carrier with the edge profile D of the membrane component.
  • the foil strips N 'according to the invention can advantageously also be made of ETFE foil, it being understood that it is also possible to use other plastics or even textiles for this purpose.
  • the thin film strips can be connected to the edge of the PV laminate K by a fixation such as gluing, welding, sewing, riveting, or screwing. However, it is particularly advantageous to produce the connection by welding, as described below with reference to FIG.
  • first portion I must be a PV laminate, but it is also conceivable that the photovoltaic element J by a fixation, such as bonding, welding, sewing, riveting, screwing or through Laying in pockets on the first portion I of the wearer is attached.
  • a fixation such as bonding, welding, sewing, riveting, screwing or through Laying in pockets on the first portion I of the wearer is attached.
  • the second and third subregions II, III according to the invention of the carrier are connected to the edge profile D of the membrane component, as shown in more detail in FIGS. 7 and 8.
  • a fixation such as gluing, welding, sewing, riveting, or screwing to the outer layer OL and / or the inner layer IL of the membrane component A.
  • the section shown in Figure ld by a center layer according to the invention serves to illustrate the method according to the invention for connecting the second and third portions II, III with the first portion I of the carrier.
  • the connection can advantageously take place by thermal welding, in which the edges of the first subregion I (PV laminate K) are inseparably joined to the film strips N 'of the second and third subregions II, III.
  • the PV laminate K has two layers of transparent laminating film N, preferably ETFE film, at its edge region.
  • the two layers of laminating film N which are already joined together by lamination are heat-sealed by means of a heating device H, to the film strips of the second or third sub-regions II, III.
  • the two layers of laminating film IM are many times thicker than the film strips N ', more heat is introduced into the laminating film N than in the film strips'. This is above all the fact that insufficient supply of heat in the thick layers of laminating film N would result in an insufficient connection and if too much heat was introduced into the thinner film strips N 'it could burn.
  • the film strips', the second or third portion II, III of the carrier to be welded to the top of the PV laminate K.
  • Figure 2a shows the basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component: a) in the transverse direction, b) in the longitudinal direction and c) in an asymmetric arrangement.
  • the PV element does not have to cover the entire surface and does not have to be arranged centrally, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • Fig. 3 shows the possible positions and curvatures of a PV element in a membrane component.
  • the PV elements are applied at a distance from each other on or in the central position ML, which is curved upward.
  • the PV elements are applied side by side on or in the central position (ML), which is curved upward.
  • the PV elements are applied side by side on or in the inner layer (IL).
  • the PV elements can be arranged without or with a distance to each other.
  • FIG. 4 shows an exploded view of a membrane component with applied PV elements on an upwardly curved center layer ML1 or a downwardly curved center layer ML2.
  • the middle layer ML can also be stretched over sub-regions of the membrane component, so that the resulting openings for pressure equalization above and below the respective center layer ML lead.
  • the central layer ML is formed of a plurality of parallel, spaced-apart carriers (not shown). Accordingly, it is always possible to vary the amount of carriers, ie also the number of PV elements, and thus to adapt to the respective needs. Thus, for example, when constructing a roof structure made of membrane component for cost reasons, initially only individual support with PV elements between the outer layer OL and the inner layer IL could be used. If necessary, it would therefore be conceivable at a later date to equip the existing membrane component with further, parallel supports along the same central position. On the inner layer IL, possible areas for the air inlet and the air outlet are shown, which, however, can also be mounted on the outer layer OL.
  • FIG. 5 shows an isometric view of a membrane construction component with applied PV elements on an upwardly or downwardly curved center layer ML together with edge profile D, with which the fabrics of membrane construction component A can be held and connected to the substructure.
  • FIG. 6 shows a PV element on a downwardly curved center layer ML and a solar radiation path symbolized by arrows (here from top right to bottom left).
  • the reflection of the radiation (angle of incidence equal to the angle of reflection) is also indicated by arrows.
  • the inner side of the outer layer OL of the membrane component is metallized here, so that the radiation reflected by the PV element is reflected back to the PV element by the reflection of the metallized side of the outer layer OL.
  • Fig. 7 shows the principle of holding the membrane component A at its edge, called membrane pocket G.
  • the membrane pocket G shown as an example consists of an inserted Kederprofil E, for example a round cord of the elastomer EPDM, the fabrics C (here, for example, three films or two tissues and a foil) and the weld M, which joins together the sheets C (alternatively, for example, in the case of woven fabrics as a seam).
  • Such membrane pockets G are preferably drawn into retaining profiles F, which in turn are suspended in edge profiles D or fastened to these (compare FIGS. 9-11).
  • FIG. 8 shows a cross section through a membrane construction component A according to the invention, in particular with a plane-tensioned middle layer ML.
  • the illustrated center layer ML consists, as described with reference to FIG. 1 d, of a carrier which has a plurality of connectable partial regions I, II, III, which are welded together to form a central layer ML.
  • the middle layer can form, together with the outer layer OL and the inner layer IL, a common membrane pocket G which is connected to the edge profile D by a single retaining profile F.
  • the middle layer ML, the outer layer OL and the inner layer IL are each attached to an individual retaining profile F.
  • FIGS. 9-11 provide for attaching each of the layers OL, ML, IL to individual holding profiles F.
  • the edge profile D has a multiplicity of holding profiles in order to fix each layer separately on the edge profile D. Accordingly, it is possible for repair work on the membrane component A, each layer OL, ML, IL individually exchange. Also, it is conceivable with this embodiment, retrospectively, i. after installation of the membrane component, to be able to introduce further middle layers ML2, ML3 into it.
  • the edge profile D as shown in Figure 11, also serve to further spatially separate the outer layer OL of the central layer ML and the underlying inner layer IL. Accordingly, it is even easier possible to disassemble the outer layer OL individually, for example, to perform maintenance on the photovoltaic elements J.
  • the PV element supplies the DC elements or if the PV elements supply direct current, they are or are preferably connected to an inverter by means of electric cables, for example when alternating current is to be fed into an electric power grid.
  • Necessary electrical cables (PV power lines, cables for temperature and humidity sensors) in the membrane component can preferably be routed through the air outlet or through the air inlet.
  • the cables are preferably lead by cable passage through the hose or pipe wall, for example, to allow connection to the datalogger and inverter. Further solutions are possible, for example by means of direct cable bushing through the outer layer OL or through the inner layer IL of the membrane component.
  • Membrane component multilayer, consisting of fabrics PV element, consisting of:
  • PV laminate when the PV element is applied to a middle layer, i.e. the PV element becomes part of the middle layer, attachment e.g. by welding, sewing, etc.
  • C sheets e.g. consisting of coated or uncoated fabrics or foils (for example of the fluoropolymer material ET-FE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer)
  • ET-FE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • D edge profile e.g. made of aluminium
  • E welt profile e.g. formed as a round cord (for example made of the elastomer EPDM)
  • F edge strip e.g. made of aluminium
  • G pocket e.g. welded to the fabric (e.g., both of ETFE)
  • J solar module e.g. consisting of interconnected solar cells, substrate layer etc.
  • K PV laminate e.g. consisting of solar module, adhesion promoter (e.g.
  • EP or EVA matrix and two film layers (for example consisting of the material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene))
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene
  • L laminate matrix (adhesion promoter), e.g. consisting of PE or EVA
  • N, N 'foil (s), transparent e.g., consisting of the material ETFE

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Abstract

The invention relates to a membrane building component (A), which forms an outer layer (OL) in the form of a flexible sheet material, an inner layer (IL) in the form of a flexible sheet material, and at least one flexible photovoltaic element (J), which on or in at least one flexible carrier forms a middle layer (ML) between the outer layer (OL) and the inner layer (IL). The invention further relates to a method for fastening a middle layer (ML) to a membrane building component (A) according to the invention.

Description

Membranbaukomponente  Membranbaukomponente
Die Erfindung betrifft eine Membranbaukomponente gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befestigen einer Mittellage an einer Membranbaukomponente nach Anspruch 19. The invention relates to a membrane component according to the independent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for fixing a central layer to a membrane component according to claim 19.
Demgemäß betrifft die Erfindung eine Membranbaukomponente, welche eine äußere Lage in Form eines flexiblen Flächengebildes, eine innere Lage in Form eines flexiblen Flächengebildes sowie mindestens ein flexibles photovoltaisches Element, welches auf oder in mindestens einem flexiblen Träger eine Mittellage zwischen der äußeren Lage und der inneren Lage bildet. Accordingly, the invention relates to a membrane construction component comprising an outer layer in the form of a flexible sheet, an inner layer in the form of a flexible sheet and at least one flexible photovoltaic element which on or in at least one flexible support a central layer between the outer layer and the inner layer forms.
Der Begriff Photovoltaik (PV) bezeichnet generell den Vorgang der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen (nutzbaren) Strom. Hierfür gibt es eine Vielzahl von Technologien, wobei nur einige davon für die Produktion von flexiblen (folienartigen) PV-Elementen geeignet sind, welche für den Einsatz in Membranbaukomponenten, insbesondere Membrankissen-Konstruktionen, in Frage kommen, da sie mindestens in einer Richtung krümmbar sind. The term photovoltaic (PV) generally refers to the process of converting solar energy into electrical (usable) electricity. There are a variety of technologies for this, with only a few of them for the production of flexible (foil-like) PV elements are suitable, which come for use in membrane construction components, in particular membrane cushion constructions, in question, since they are curvable at least in one direction.
Für die Erfindung ist vorzugsweise die Technologie der flexiblen Dünnschicht- Solarmodule geeignet, insbesondere mit amorphen Siliziumzellen, welche dünn und zumindest in einer Richtung biegbar (krümmbar) sind. Sie werden auch als folienartig bezeichnet. Somit sind diese folienartigen PV-Elemente besonders geeignet, mit den ebenfalls dünnen, biegbaren und krümmbaren Flächengebilden, vorzugsweise hergestellt aus Folien oder Geweben, kombiniert oder verbunden zu werden. Es können aber beispielsweise auch andere flexible Solarzellen, Solar(zellen)module und -Elemente eingesetzt werden, beispielsweise so genannte CIS- oder CIGS- Module, Grätzelzellen, organische Solarzellen etc. For the invention, the technology of the flexible thin-film solar modules is preferably suitable, in particular with amorphous silicon cells, which are thin and bendable (bendable) in at least one direction. They are also called foil-like. Thus, these film-like PV elements are particularly suitable to be combined or bonded with the likewise thin, bendable and foldable fabrics, preferably made of films or woven fabrics. However, it is also possible, for example, to use other flexible solar cells, solar cells and elements, for example so-called CIS or CIGS modules, Grätzel cells, organic solar cells, etc.
Membrankissen-Konstruktionen stellen eine Bauweise dar, die heute zum Repertoire der Architekten und Ingenieure sowie zum Erscheinungsbild vieler realisierter Gebäude gehört. Sie stellen eine Möglichkeit des Leichtbaus dar, die als Bauelement vorzugsweise in Dächern, Fassaden oder Hüllen eingesetzt werden. Das Eigengewicht solcher Membrankissen-Konstruktionen ist gering. Im Vergleich mit so genannten harten und relativ biegesteifen Bauelementen in Dächern, Fassaden oder Gebäudehüllen führt eine Membrankissen-Konstruktion zu Material- und Gewichtseinsparungen. Membrane cushion designs represent a design that today belongs to the repertoire of architects and engineers as well as to the appearance of many realized buildings. They represent a possibility of lightweight construction, which are preferably used as a component in roofs, facades or casings. The weight of such membrane cushion constructions is low. In comparison with so-called hard and relatively rigid components in roofs, facades or building envelopes, a membrane cushion construction leads to material and weight savings.
Membrankissen-Konstruktionen werden zumeist mit einer Unterkonstruktion oder mit einem primären Tragsystem fest verbunden. Die Verbindung erfolgt zumeist mittels eines umlaufenden Halteprofils, so dass das Eigengewicht der Membranbaukomponente und auch äußere Lasten, z. B. Windlasten und Schneelasten, in die ebenfalls lastabtragende Unterkonstruktion oder in das Primärtragwerk abgetragen werden können. Das Halteprofil ist an einem Randprofil angebracht, welches aus Gründen besserer Montierbarkeit zumeist aus mehreren Bauteilen, die im Wirkeingriff stehen, besteht. Die Verbindung von Randprofilen mit der Unterkonstruktion oder dem Primärtragwerk erfolgt zumeist mittels mechanischer Befestigung, beispielsweise durch Schraubenverbindung, so dass die Formstabilität des Membranbaukomponentenran- des durch das relativ starre Randprofil und dessen Verbindung mit der Unterkonstruktion oder mit dem Primärtragwerk gewährleistet ist und die auftretenden Kräfte abgeleitet werden können. Membrane cushion constructions are usually firmly connected to a substructure or to a primary support system. The connection is usually by means of a circumferential retaining profile, so that the weight of the membrane component and also external loads, z. As wind loads and snow loads, can also be removed in the load-bearing substructure or in the primary structure. The holding profile is attached to an edge profile, which consists for reasons of better mountability mostly of several components that are in operative engagement. The connection of edge profiles with the substructure or the primary structure is usually carried out by means of mechanical attachment, for example by screw connection, so that the dimensional stability of the Membranbaukomponentenran- is ensured by the relatively rigid edge profile and its connection to the substructure or with the primary structure and the forces can be derived.
Die vielen weltweit geplanten und realisierten Bauwerke mit zumeist transparenten Membrankissen-Konstruktionen, insbesondere aus ETFE-Folien, stellen eine nicht unerhebliche Gesamtfläche dar. Membrankissen-Konstruktionen bei denen ein oder mehrere PV-Elemente in oder auf die äußere Lage (OL) eines oder mehrerer Membranbaukomponente integriert bzw. aufgebracht sind, beispielsweise durch Einlami- nierung in eine transparente ETFE-Folie, wurden bereits prototypenhaft ausgeführt. The many worldwide planned and realized structures with mostly transparent membrane cushion constructions, in particular of ETFE foils, represent a not inconsiderable total area. Membrane cushion constructions in which one or more PV elements in or on the outer layer (OL) of one or more Diaphragm component integrated or applied, for example by lamination in a transparent ETFE film have already been carried out prototypically.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das PV-Element oder die PV- Elemente langfristig vor Witterungseinflüssen und großen Beanspruchungen, beispielsweise hervorgerufen durch Hagelschlag, Feuchte, Regen oder "Durchschlagen" des PV-Elementes (appliziert auf der äußeren Lage (OL)) unter Schneelast bei Ausfall des Kisseninnendruckes, zu schützen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine erfindungsgemäße Mittellage auf einfache und kostengünstige Weise im Inneren einer Membranbaukomponente, d.h. zwischen innerer und äußerer Lage, befestigt werden kann. The present invention is based on the object, the PV element or the PV elements in the long term from the weather and high stresses, for example, caused by hailstorm, humidity, rain or "strike through" of the PV element (applied to the outer layer (OL)) under snow load in case of failure of the internal pressure of the pad. It is another object of the present invention to provide a method with which a central layer according to the invention in a simple and cost-effective manner inside a membrane construction component, i. between inner and outer layer, can be attached.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß einerseits durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. These objects are achieved on the one hand by the subject of independent claim 1.
Demgemäß wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Membranbaukomponente eine äußere und eine innere Lage in Form eines flexiblen Flächengebildes und mindestens ein flexibles photovoltaisches Element aufweist, welches auf oder in mindestens einem flexiblen Träger eine Mittellage zwischen der äußeren Lage und der inneren Lage bildet, wobei ein durch die äußere Lage und die innere Lage begrenzter Raum einen Druck aufweist, welcher sich von einem Umgebungsdruck unterscheidet, und wobei die Mittellage mindestens eine Öffnung aufweist zum Ermöglichen eines Druckausgleichs zwischen einem von äußere Lage und Mittellage und einem von innere Lage und Mittellage gebildeten Raum. Der mindestens eine flexible Träger besteht aus mehreren einzelnen, miteinander verbindbaren Teilbereichen, wobei ein erster Teilbereich des Trägers dazu ausgelegt ist, das photovoltaische Element auf- zunehmen und zweite und dritte Teilbereiche des Trägers dazu ausgelegt sind, den flexiblen Träger mit einem umlaufenden Halteprofil (F) zu verbinden. Accordingly, it is particularly proposed that the membrane component comprises an outer and an inner layer in the form of a flexible sheet and at least one flexible photovoltaic element which forms on or in at least one flexible support a central layer between the outer layer and the inner layer, wherein a through the outer layer and the inner layer having a limited space having a pressure which differs from an ambient pressure, and wherein the central layer has at least one opening for allowing pressure equalization between a space formed by the outer layer and the middle layer and by the inner layer and the middle layer. The at least one flexible carrier consists of a plurality of individual subregions which can be connected to one another, wherein a first subarea of the carrier is designed to accommodate the photovoltaic element. increase and second and third portions of the carrier are adapted to connect the flexible support with a circumferential retaining profile (F).
Die erfindungsgemäße Lösung weist eine ganze Reihe wesentlicher Vorteile gegenüber den bekannten Membranbaukomponente mit photovoltaischen Elementen auf. Die für solare Strahlung im Absorptionsbereich der PV-Elemente möglichst durchlässige äußere Lage (OL) der Membranbaukomponente, beispielsweise eines Membranbaukissens, bietet einen deutlich größeren Schutz der in der Membranbaukomponente integrierten PV-Elemente vor mechanischer Beanspruchung und Beschädigung, z.B. durch Regen, Schnee, Temperatur, Feuchtigkeit/Wasserdampf, Hagelschlag, Sandsturm, Schmutz etc., als dies ein Aufbringen oder Einlaminieren der PV- Elemente auf oder in die äußere Lage (OL) einer Membranbaukomponente bieten. The solution according to the invention has a number of significant advantages over the known membrane component with photovoltaic elements. The outer layer (OL) of the membrane component, for example a membrane construction pad, which is as permeable as possible to solar radiation in the absorption region of the PV elements, offers significantly greater protection of the PV elements integrated in the membrane component from mechanical stress and damage, e.g. by rain, snow, temperature, moisture / water vapor, hailstorm, sandstorm, dirt, etc., as these provide for application or lamination of the PV elements to or into the outer layer (OL) of a membrane building component.
Im Falle der Erfindung ist das relativ teure PV-Element nicht unmittelbar beschädigt, wenn die äußere Lage (OL) der Membranbaukomponente mechanisch beschädigt wird, beispielsweise durch Hagelschlag. Das PV-Element kann auch ausgebaut und wieder verwendet werden. Gegebenenfalls kann die äußere Lage (OL) repariert werden, ohne das PV-Element ausbauen zu müssen. In the case of the invention, the relatively expensive PV element is not immediately damaged if the outer layer (OL) of the membrane component is mechanically damaged, for example by hailstones. The PV element can also be removed and reused. Optionally, the outer layer (OL) can be repaired without having to remove the PV element.
Wird eine Membranbaukomponente mit mehr als zwei Lagen derart ausgebildet, dass alle durch die Lagen entstehenden Einzelvolumina miteinander in dem Sinne kommunizieren, dass sie den gleichen Gasdruck (im Fall von Luft als Medium: Luftdruck) aufweisen, resultiert an jeder Mittellage (ML, ML1, ML2, ...) die Druckdifferenz Null. Bei ausreichendem Über- oder Unterdruck in der Membranbaukomponente wird jede dieser Mittellagen (ML, ML1, ML2, ...) auch bei äußeren Lasten (Wind, Schnee) im Normalbetrieb in ihrer Position verharren, wenn sich durch eine ausreichende Kommunikation (Verbindung mit ausreichendem Querschnitt) der einzelnen Volumina (Kammern) keine Druckdifferenz an diesen Mittellagen (ML, ML1, ML2, ...) einstellen kann. Ohne eine Druckdifferenz ist auch das PV-Element auf oder in einer solchen Mittellage (ML, ML1, ML2, ...) in Ruhe, d.h. unbelastet durch äußere Lasten (z.B. infolge Wind oder Schnee), sofern ein ausreichender Innendruck der Membranbaukomponente (Überdruck, Unterdruck) existiert. Dies mindert die Verformungen und die Beanspruchung und erhöht die Lebensdauer des PV-Elementes oder der PV- Elemente im Vergleich zu einer Applikation des PV-Elementes oder der PV-Elemente auf oder in die äußere Lage (OL) eines Membranbaukissens. If a membrane construction component with more than two layers is formed in such a way that all individual volumes produced by the layers communicate with one another in the sense that they have the same gas pressure (in the case of air as the medium: air pressure), at each middle position (ML, ML1, ML2, ...) the pressure difference is zero. In the case of sufficient overpressure or underpressure in the membrane component, each of these middle layers (ML, ML1, ML2,...) Will remain in their position during normal operation even in the case of external loads (wind, snow) if sufficient communication (connection with sufficient Cross section) of the individual volumes (chambers) can not set a pressure difference at these middle layers (ML, ML1, ML2, ...). Without a pressure difference is also the PV element on or in such a central position (ML, ML1, ML2, ...) at rest, ie unloaded by external loads (eg due to wind or snow), provided that a sufficient internal pressure of the membrane component (overpressure , Negative pressure) exists. This reduces deformation and stress and increases the life of the PV element or PV Elements in comparison to an application of the PV element or the PV elements on or in the outer layer (OL) of a membrane building cushion.
Darüber hinaus bleibt auch die Ausrichtung der photovoltaischen Elemente in Bezug auf die Sonne unverändert, sodass die gewonnene Energiemenge nicht durch Bewegungen der Mittellage oder der Mittellagen beeinflusst wird. In addition, the orientation of the photovoltaic elements with respect to the sun remains unchanged, so that the amount of energy gained is not affected by movements of the central layer or the middle layers.
Des Weiteren hat der mehrteilige Träger den Vorteil, dass die Einzelteile separat gefertigt werden können. Dementsprechend ist es auch denkbar auf Standardkomponenten (z.B. fertiges PV-Laminat als ersten Teilbereich) zurückgreifen zu können, was die Produktion von auf die Membranbaukomponente zugeschnittenen Trägern überflüssig macht. Folglich muss bei einer Größenänderung der Membrananordnung lediglich der zweite und dritte Teilbereich des Trägers angepasst werden, wodurch der erste Teilbereich mit den PV-Elementen prinzipiell wiederverwendet werden kann. Furthermore, the multi-part carrier has the advantage that the items can be made separately. Accordingly, it is also conceivable to be able to resort to standard components (for example finished PV laminate as the first subregion), which makes the production of carriers tailored to the membrane component superfluous. Consequently, when changing the size of the membrane arrangement, only the second and third subregions of the carrier need to be adapted, whereby the first subarea with the PV elements can in principle be reused.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
So ist beispielsweise vorgesehen, die äußere Lage und/oder die innere Lage der Membranbaukomponente aus einer transparenten Folie herzustellen, vorzugsweise aus dem Fluorpolymerwerkstoff ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer). Diese Folien zeichnen sich durch eine hohe Transparenz und eine hohe Festigkeit sowie Witterungsbeständigkeit aus, welche zum einen den Wirkungsgrad der photovoltaischen Anlage optimiert, zum anderen aber auch einen optimalen Schutz des empfindlichen photovoltaischen Elementes vor mechanischen Beanspruchungen und Umwelteinflüssen sicherstellt. Die vorgeschlagenen Folien zeichnen sich auch durch eine lange Lebensdauer unter Freibewitterung aus und reduzieren so die Kosten über die Laufzeit. For example, it is provided to produce the outer layer and / or the inner layer of the membrane component from a transparent film, preferably from the fluoropolymer material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer). These films are characterized by a high transparency and high strength and weather resistance, which on the one hand optimizes the efficiency of the photovoltaic system, on the other hand also ensures optimum protection of the sensitive photovoltaic element from mechanical stresses and environmental influences. The proposed films are also characterized by a long life under outdoor weather and thus reduce the cost over the term.
Darüber hinaus kann die Öffnung zwischen dem von äußerer Lage und Mittellage und dem von innerer Lage und Mittellage gebildeten Raum von einem ansteuerbaren Ventil gebildet werden. Das ansteuerbare Ventil erlaubt es auf vorteilhafter Weise, die Ausrichtung nicht nur konstant in der einmal eingestellten Weise beizubehalten, sondern durch Schließen und Öffnen des Ventils gezielt eine Druckdifferenz einzustellen. Diese bewirkt durch die Verspannung und Verwölbung des Trägers eine veränderte Ausrichtung des photovoltaischen Elements, sodass beispielsweise die Ausrichtung dem Sonnenstand folgen kann. Die Öffnung kann selbstverständlich auch durch ein Gitter oder eine gasdurchlässige Membran gebildet werden. In addition, the opening between the space formed by the outer layer and the middle layer and the inner layer and the central layer space can be formed by a controllable valve. The controllable valve advantageously allows the orientation to be maintained not only constant in the once set manner, but by closing and opening the valve targeted to set a pressure difference. Due to the tension and warping of the carrier, this causes a changed orientation of the photovoltaic element, so that, for example, the alignment can follow the position of the sun. The opening can of course also be formed by a grid or a gas-permeable membrane.
Nach einer alternativen Realisierung der erfindungsgemäßen Membranbaukomponente kann die mindestens eine Mittellage derart ausgebildet ist, sodass sie - zum Bilden der Öffnung - lediglich entlang eines Teilbereichs einer Fläche zwischen innerer Lage und äußerer Lage gespannt ist. In diesem Falle ist unter der Mittellage nicht ein durchgehendes Flächengebilde zwischen Oberlage und Unterlage zu verstehen, welches das Innere der Membrankomponente in zwei bis auf eine kleine Öffnung getrennte Volumina zwischen äußerer Lage und Mittellage einerseits und Mittellage und innerer Lage andererseits aufteilt. Viel mehr ist die Mittellage in dieser Ausführungsform lediglich auf einer geometrischen Fläche zwischen innerer und äußerer Lage angeordnet, gebildet durch den Träger und die Öffnung bzw. Öffnungen. According to an alternative realization of the membrane construction component according to the invention, the at least one central layer can be designed such that it is stretched along a portion of a surface between the inner layer and the outer layer to form the opening. In this case, the middle layer is not to be understood as a continuous sheet between the top layer and the base, which divides the interior of the membrane component into two volumes separated from one another except for a small opening between the outer layer and the middle layer on the one hand and the central layer and inner layer on the other. Much more, the central layer is arranged in this embodiment only on a geometric surface between the inner and outer layer, formed by the carrier and the opening or openings.
Folglich sind die beiden Räume, oberhalb und unterhalb der Mittellage druckseitig, konstant miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Luftzirkulation deutlich größer ist, was die Effektivität der PV-Elemente erhöht, da sich diese aufgrund der starken Wärmeabfuhr weniger stark erhitzen. Umgekehrt kann die Mittellage, beispielsweise bei Einsatz in kälteren Umgebungen, derart ausgelegt werden, dass sie die Konvektion innerhalb der Membranbaukomponente reduziert und auf diese Weise die Wärmedämmung der Membranbaukomponente erhöht. Consequently, the two spaces, above and below the center layer on the pressure side, constantly connected to each other. This has the advantage that the air circulation is significantly greater, which increases the effectiveness of the PV elements, as they heat less due to the strong heat dissipation. Conversely, for example, when used in colder environments, the mid-ply can be designed to reduce convection within the membrane construction component and thus increase the thermal insulation of the membrane building component.
Die obengenannte Mittelage kann beispielsweise auch durch mehrere, voneinander beabstandet verlaufende Träger gebildet sein. Insbesondere ist es dadurch möglich, lediglich die Bereiche der Mittellage mit einem Träger zu versehen, auf welche die nötige Sonneneinstrahlung trifft. Ferner ist es dabei denkbar, die Träger der Mittellage derart anzuordnen, dass trotz einer effektiven Nutzung der Sonnenenergie dennoch Licht durch die Membranbaukomponente tritt. Dementsprechend ist es vorstellbar, Dächer im Stile einer Glassfassade auszubilden, wodurch die entsprechenden Räumlichkeiten von einem Vielfachen an Sonnenlicht durchflutet würden. Andererseits ist es selbstverständlich auch möglich, die Träger derart anzuordnen, sodass die Membranbaukomponenten dazu genutzt werden können, ein gewisses Maß an Schatten spenden, was beispielsweise bei Carports von Nutzen ist. The above-mentioned center position can also be formed, for example, by a plurality of spaced-apart carriers. In particular, it is thereby possible to provide only the areas of the central layer with a carrier, which meets the necessary solar radiation. Furthermore, it is conceivable to arrange the carriers of the central position such that, despite an effective use of solar energy, light nevertheless passes through the membrane component. Accordingly, it is conceivable to form roofs in the style of a glass facade, whereby the corresponding premises would be flooded by a multiple of sunlight. On the other hand, it is of course also possible to arrange the carrier so that The membrane components can be used to provide a degree of shade, which is useful for example in carports.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens eine flexible Träger länger als der Abstand gegenüberliegender Halteprofile sein, wodurch die Mittellage selbständig unter ihrem Eigengewicht zur inneren Lage hin gekrümmt ist. Insbesondere führt die nach unten gekrümmte Mittellage zu besserem Verhalten bei Schneeoder Wasserlasten in Bereichen mit geringer Neigung, z.B. bei einem Flachdach, beispielsweise im Fall eines Ausfalls der Gasversorgung (Luftversorgung) oder auch bei Schneelasten, welche den Membranbaukomponenten-Überdruck übersteigen. In derartigen Belastungsfällen wird sich eine nach unten gekrümmte Mittellage (ML, ML1, ML2, ...) unter einer Auflast mit der darauf applizierten PV langsam auf die innere Lage (IL) ablegen, und Last auf diese übertragen. Dies geschieht aber erst, wenn sich die äußere Lage (OL) unter der äußeren Last (Schnee- oder Wasserlasten) auf die Mittellage (ML, ML1, ML2, ...) abgesenkt hat. Die Verformungen und Beanspruchungen der PV-Elemente sind gering. In various embodiments, the at least one flexible support may be longer than the distance between opposing retaining profiles, whereby the central layer is self-curved under its own weight to the inner layer. In particular, the downwardly curved center layer results in better behavior in snow or water loads in low slope areas, e.g. in a flat roof, for example in the case of a failure of the gas supply (air supply) or even in snow loads that exceed the membrane component overpressure. In such loading cases, a downwardly curved center layer (ML, ML1, ML2,...) Will slowly deposit onto the inner layer (IL) under a load with the PV applied thereon and transfer load to it. However, this only happens when the outer layer (OL) has dropped below the outer load (snow or water loads) to the middle layer (ML, ML1, ML2, ...). The deformations and stresses of the PV elements are low.
Ist das PV-Element oder sind die PV-Elemente hingegen auf oder in einer nach oben gekrümmten Lage (OL oder ML) oder auf oder in mehreren nach oben gekrümmten Lagen (OL oder ML, ML1, ML2, ...) appliziert, müssen diese Lagen gemeinsam mit dem PV-Element oder den PV-Elementen erst durch die Mittelebene der Membranbaukomponente durchwandern, man spricht in diesem Fall auch von einem "Durchschlagen". Dieses "Durchschlagen" ist mit deutlich größeren Verformungen, kleineren Krümmungsradien und größeren mechanischen Beanspruchungen (ggf. Biege-, Druck- oder Zugbeanspruchung) verbunden, als dies bei nach unten gekrümmten Lagen der Fall ist. In letztgenanntem Fall wird das PV-Element hauptsächlich durch einen Flächendruck beansprucht. Selbstverständlich ist es auch möglich die Mittellagen gänzlich ungekrümmt, d.h. straff gespannt und eben, innerhalb der Membranbaukomponente, d.h. zwischen innerer und äußere Lage, anzubringen. Diese Ausführungsvariante ist besonders beim Einsatz der erfindungsgemäßen Membranbaukomponente an einer vertikalen Fassade von Vorteil, da die ebene, gestraffte Bauweise einerseits die Belastung auf die PV-Elemente reduziert und andererseits die Ausbeute an Solarenergie optimiert. Es ist möglich, dass das photovoltaische Element durch Verkleben, Verschweißen, Nieten, Verschrauben, Verlegung in Taschen oder durch Streifen oder Gurte auf dem Träger befestigt ist, ohne dass die Solarzellen hierdurch beeinträchtigt oder beschädigt werden. Bei einigen der genannten Verbindungsarten ist die Auswechslung leicht möglich, ohne dass der Träger ausgetauscht werden muss, so z.B. bei Nieten, Verschrauben, Verlegung in Taschen oder Befestigung durch Streifen oder Gurte. On the other hand, if the PV element or the PV elements are applied on or in an upwardly curved position (OL or ML) or on or in several upwardly curved layers (OL or ML, ML1, ML2, These layers, together with the PV element or the PV elements, first pass through the center plane of the membrane component, this is also referred to as a "strike through". This "penetration" is associated with significantly larger deformations, smaller radii of curvature and greater mechanical stresses (possibly bending, compression or tensile stress), as is the case with downwardly curved layers. In the latter case, the PV element is stressed mainly by a surface pressure. Of course, it is also possible the middle layers completely unrestrained, ie taut and even, within the membrane component, ie between the inner and outer layer to install. This embodiment is particularly advantageous when using the membrane component according to the invention on a vertical facade, since the planar, streamlined construction on the one hand reduces the load on the PV elements and on the other hand optimizes the yield of solar energy. It is possible that the photovoltaic element by gluing, welding, riveting, screwing, laying in pockets or by strips or straps is attached to the support without the solar cells are thereby impaired or damaged. In some of the above types of connection, the replacement is easily possible without the carrier must be replaced, such as riveting, screwing, laying in pockets or attachment by strips or straps.
Andererseits können die photovoltaischen Elemente durch Ein- bzw. Auflaminierung auf oder in dem Träger befestigt sein. Dadurch wird der Schutz vor Umwelteinflüssen verbessert. Darüber hinaus ist es hierdurch möglich, die photovoltaischen Elemente in laminierter Form von externen Lieferanten zu beziehen und diese mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Membranbaukomponente zu verbinden. On the other hand, the photovoltaic elements can be fixed by lamination or on or in the carrier. This improves the protection against environmental influences. Moreover, this makes it possible to obtain the photovoltaic elements in laminated form from external suppliers and to connect them by means of the method according to the invention with the membrane component.
Die einzelnen Teilbereiche des flexiblen Trägers sind gemäß einer weiteren Umsetzung aus einer transparenten Folie ausgebildet, vorzugsweise aus dem Fluorpolymerwerkstoff ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer. Gerade für den Fall, dass die innere Lage und die äußere Lage ebenfalls aus dem Fluorpolymerwerkstoff ETFE gefertigt sind, ist es von Vorteil den zweiten und dritten Teilbereich des Trägers mit ETFE auszubilden, da dies die Verbindbarkeit der aus dem Träger gebildeten Mittellage mit der äußeren und inneren Lage, im Falle einer Verschweißung, erhöht. According to a further reaction, the individual subareas of the flexible carrier are formed from a transparent film, preferably from the fluoropolymer material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), especially in the case where the inner layer and the outer layer are likewise made of the fluoropolymer material ETFE. It is advantageous to form the second and third part of the carrier with ETFE, since this increases the connectivity of the center layer formed from the carrier with the outer and inner layer, in the case of a weld.
Das photovoltaische Element (PV) kann bezogen auf die Mittellage bzw. bezüglich der Membranbaukomponente zentriert oder asymmetrisch angeordnet sein. Dies erlaubt es, die Position bezüglich der Sonneneinstrahlung zu optimieren. Es ist auch möglich, dass das oder die photovoltaischen Elemente (PV) die gesamte Fläche oder auch nur einen Teil der Fläche des ersten Teilbereichs des Trägers bedeckt bzw. bedecken. Je nach Anwendung fungiert das PV-Element oder fungieren die PV- Elemente zusätzlich zur Erzeugung elektrischen Stroms z.B. auch als Verschattungs- element(e) oder als Element(e) zur Wärme- oder Schallisolation. Wenn die Photovol- taik ein anderes Bauteil der Gebäudehülle ersetzt, spricht man laut dem deutschen Normentwurf DIN VDE 0126-21 von gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV). Dies ist bei dieser Erfindung der Fall, wenn die PV-Elemente Verschattungselemente oder Elemente zur Wärme- oder Schallisolation ersetzen. Durch die flexible Gestaltung der mit photovoltaischen Elementen bedeckten Fläche kann der Abschattungsgrad wunschgemäß eingestellt werden. The photovoltaic element (PV) can be centered or arranged asymmetrically with respect to the central position or with respect to the membrane component. This makes it possible to optimize the position with respect to the solar radiation. It is also possible that the one or more photovoltaic elements (PV) cover or cover the entire area or only a part of the area of the first portion of the carrier. Depending on the application, the PV element or the PV elements function in addition to the generation of electrical current, eg as a shading element (s) or as an element (s) for heat or sound insulation. If photovoltaics replaces another component of the building envelope, then, according to the German draft standard DIN VDE 0126-21, building-integrated photovoltaics (BIPV) are used. This is the case with this invention when the PV elements are shading elements or Replace elements for heat or sound insulation. Due to the flexible design of the area covered with photovoltaic elements, the degree of shading can be set as desired.
Die erfindungsgemäße Membranbaukomponente kann auch einen Gasdurchlass aufweisen, um bei Bedarf den Druck in dem durch die äußere Lage und innere Lage begrenzten Raum durch Zu- oder Abfuhr von Gas einzustellen. Im Falle der Erfindung können die Umgebungsbedingungen des PV-Elementes in der Membranbaukomponente, insbesondere Temperatur und Feuchte des das PV-Element umgebenden Gases, optimiert und relativ konstant gehalten werden. Dies ist beispielsweise in Hinblick auf den Wirkungsgrad und/oder die Dauerhaftigkeit des PV-Elementes wichtig, da beide Eigenschaften von der Betriebstemperatur und ggf. auch von der Luftfeuchte (Wasserdampfdiffusion) abhängen können, je nach eingesetztem Typ des PV-Elements. The membrane construction component according to the invention may also have a gas passage to adjust, if necessary, the pressure in the limited by the outer layer and inner layer space by supply or discharge of gas. In the case of the invention, the environmental conditions of the PV element in the membrane component, in particular the temperature and humidity of the gas surrounding the PV element, can be optimized and kept relatively constant. This is important, for example, with regard to the efficiency and / or the durability of the PV element, since both properties can depend on the operating temperature and possibly also on the air humidity (water vapor diffusion), depending on the type of PV element used.
Die Konditionierung des Innenvolumens der Membranbaukomponente erfolgt beispielsweise durch eine definierte Gaswechselrate (im Fall von Luft: Luftwechselrate) durch Trocknung des in die Membranbaukomponente einströmenden Gases (z.B. Luft) mittels eines Trocknungsgerätes, welches handelsüblich sein kann, oder durch Kühlung des einströmenden Gases, z.B. mittels geschlossenem Gaskreislauf mit integriertem Wärmetauscher oder integrierter Wärmepumpe. Die durch den Wärmetauscher oder die Wärmepumpe gewonnene Energie kann beispielsweise zu Heizzwecken genutzt werden. The conditioning of the internal volume of the membrane building component is effected, for example, by a defined gas exchange rate (in the case of air: air exchange rate) by drying the gas (e.g., air) flowing into the membrane building component by means of a drying apparatus which may be commercially available, or by cooling the incoming gas, e.g. closed gas circuit with integrated heat exchanger or integrated heat pump. The energy obtained by the heat exchanger or the heat pump can be used for heating purposes, for example.
Die Verkabelungen des photovoltaischen Elements kann durch den Gasdurchlass in die Membranbaukomponente geführt werden. Auf diese Weise werden zusätzliche Durchlässe in der inneren bzw. äußeren Lage vermieden. So werden zum einen Dichtigkeitsprobleme an zusätzlichen Durchlässen vermieden und die Herstellkosten der Membranbaukomponente reduziert. The wiring of the photovoltaic element can be passed through the gas passage in the membrane component. In this way, additional passages in the inner or outer layer are avoided. Thus, on the one hand sealing problems on additional passages are avoided and the manufacturing costs of the membrane component are reduced.
Durch den Gasdurchlass ist es auch möglich, eine in der Membranbaukomponente vorhandene oder durch mindestens ein photovoltaisches Element (PV) erzeugte Wärme durch Gasaustausch abzuführen. Der Wirkungsgrad flexibler Solarzellen be- trägt derzeit unter 10 % der auf das Element treffenden solaren Energie. Der größte Teil der restlichen Energie wird in Wärme umgewandelt. Diese Wärmenergie kann ebenfalls genutzt werden, ggf. auch zur zusätzlichen Stromerzeugung oder zur Heizung, beispielsweise in Verbindung mit einem Wärmetauscher oder einer Wärmepumpe. Außerdem sinkt der Wirkungsgrad photovoltaischer Elemente mit steigender Temperatur (über der optimalen Temperatur). Eine Abfuhr der Wärme durch Austausch des umgebenden Gases steigert somit den Wirkungsgrad der photovoltai- schen Anlage. Due to the gas passage, it is also possible to dissipate heat generated in the membrane component or generated by at least one photovoltaic element (PV) by gas exchange. The efficiency of flexible solar cells currently contributes less than 10% of solar energy to the element. Most of the remaining energy is converted into heat. This heat energy can also be used, possibly also for additional power generation or for heating, for example in conjunction with a heat exchanger or a heat pump. In addition, the efficiency of photovoltaic elements decreases with increasing temperature (above the optimum temperature). Removal of the heat by exchange of the surrounding gas thus increases the efficiency of the photovoltaic system.
Darüber hinaus ist es möglich, die in der Membranbaukomponente (A) vorhandene oder durch das photovoltaisches Element (PV) erzeugte Wärme zur Durchspülung von Randprofilen mit warmem Gas zu nutzen. Insbesondere bei Schneefall ist es günstig, durch gezieltes Abschmelzen des aufliegenden Schnees die Schneelast auf der Konstruktion zu reduzieren und gleichzeitig die Verschattung der photovoltai- schen Elemente durch den aufliegenden Schnee zu beseitigen und so die Effizienz der photovoltaischen Anlage zu steigern. In addition, it is possible to use the heat generated in the membrane component (A) or generated by the photovoltaic element (PV) for flushing edge profiles with hot gas. In particular, when it is snowing, it is favorable to reduce the snow load on the construction by deliberately melting the overlying snow and at the same time to eliminate the shading of the photovoltaic elements by the overlying snow and thus to increase the efficiency of the photovoltaic system.
Weiterhin kann die äußere Lage auf ihrer zum photovoltaischen Element gerichteten Seite zumindest bereichsweise eine erhöhte Reflektion aufweisen, um vorzugsweise die von dem photovoltaischen Element reflektierte solare Strahlung wieder auf ein photovoltaisches Element zurück zu reflektieren. Die der Erfindung zugrunde liegende Integration in das Volumen der Membranbaukomponente, beispielsweise auf oder in einer Mittellage (ML, ML1, ML2,...) oder auf der inneren Lage (IL), führt dazu, dass sich die äußere Lage (OL) der Membranbaukomponente im Strahlengang zwischen der Sonne und dem PV-Element befindet, was den Wirkungsgrad des PV- Elements je nach Lichtdurchlässigkeit von OL beeinträchtigt. Furthermore, the outer layer on its side facing the photovoltaic element at least partially have an increased reflection, preferably to reflect back the reflected from the photovoltaic element solar radiation back to a photovoltaic element. The integration into the volume of the membrane component on which the invention is based, for example on or in a central position (ML, ML1, ML2,...) Or on the inner layer (IL), results in the outer layer (OL) of the Membrane component is located in the beam path between the sun and the PV element, which affects the efficiency of the PV element depending on the light transmittance of OL.
Dieser Effekt kann reduziert werden, indem die dem PV-Element zugewandte Seite der äußeren Lage (OL) derart beschichtet oder bedampft ist (beispielsweise mit einer Metall-Bedampfung), dass diese Lage (OL) zwar noch möglichst viel Licht von außen nach innen transmittiert, aber auch einen erhöhten Anteil der vom PV- Element reflektierten Strahlung auf ihrer Innenseite zurück auf das PV-Element wirft (semitransparent, innenseitig stark reflektierend). Dieser Effekt kann den Wirkungs- grad des PV-Elementes erhöhen, so dass die Minderung der Transmission durch die äußere Lage (OL) zum Teil ausgeglichen werden kann. This effect can be reduced by the side of the outer layer (OL) facing the PV element being coated or vapor-deposited in such a way (for example with a metal vaporization) that this layer (OL) still transmits as much light as possible from outside to inside but also raises an increased proportion of the radiation reflected by the PV element on its inside back onto the PV element (semitransparent, highly reflective on the inside). This effect can Gradually increase the PV element, so that the reduction in transmission through the outer layer (OL) can be partially compensated.
Die erfindungsgemäße Membranbaukomponente eignet sich zum Einbau in neue oder bereits bestehende Gebäudeteile, vorzugsweise Dächer, Fassaden oder Gebäudehüllen. The membrane component according to the invention is suitable for installation in new or existing building parts, preferably roofs, facades or building envelopes.
Der Anwendungszweck der hier vorliegenden Erfindung ist die Nutzung einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Membranbaukomponenten für die Integration von pho- tovoltaischen Elementen zur Gewinnung von elektrischem Strom aus Sonnenenergie. Bereits realisierte Membranbaukomponenten, insbesondere aus transparenten Kunststofffolien, vorzugsweise aus ETFE, können mit dieser Erfindung bei entsprechender Nachrüstung mit einem PV-Element oder mit mehreren PV-Elementen sowie mit den erforderlichen Anschlüssen und Bauteilen sowie ggf. auch mit einer bis dahin nicht vorhandenen Mittellage (ML) oder mit mehreren Mittellagen (ML1, ML2, ...), ebenfalls zur Erzeugung elektrischen Stroms genutzt werden. The purpose of the present invention is the use of one or more inventive membrane components for the integration of photovoltaic elements for the production of electricity from solar energy. Already realized membrane construction components, in particular made of transparent plastic films, preferably of ETFE, with this invention, with appropriate retrofitting with a PV element or with multiple PV elements and with the necessary connections and components and possibly also with a hitherto non-existing central layer ( ML) or with several middle layers (ML1, ML2, ...), also be used to generate electrical current.
Neubauten können im Hinblick auf deren Ausrichtung und Geometrie auf dieses System zugeschnitten werden, wodurch die Effektivität der flexiblen PV-Elemente gesteigert wird. New buildings can be tailored to this system in terms of their orientation and geometry, which increases the effectiveness of the flexible PV elements.
Die oben bereits erwähnten Aufgaben werden erfindungsgemäß weiterhin durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 19 gelöst. The above-mentioned objects are further achieved according to the invention by the subject-matter of independent claim 19.
Demnach betrifft die Erfindung weiterhin ein Verfahren zum Befestigen einer Mittelage an einer Membranbaukomponente, welche eine äußere Lage in Form eines flexiblen Flächengebildes sowie eine innere Lage in Form eines flexiblen Flächengebildes aufweist, wobei mindestens ein flexibles photovoltaisches Element, welches auf oder in mindestens einem flexiblen Träger angebracht ist, Teil der Mittellage (ML, ML1, ML2) zwischen der äußeren Lage (OL) und der inneren Lage (IL) ist, und wobei der mindestens eine flexible Träger aus mehreren miteinander verbindbaren Teilbereichen besteht und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: . Bereitstellen der Mittellage (ML, ML1, ML2) durch Verbinden zweiter und dritter Teilbereiche des flexiblen Trägers mit dem Randbereich eines ersten Teilbereichs des flexiblen Trägers. Accordingly, the invention further relates to a method of attaching a middle layer to a membrane construction component comprising an outer layer in the form of a flexible sheet and an inner layer in the form of a flexible sheet, wherein at least one flexible photovoltaic element, which on or in at least one flexible support is part of the middle layer (ML, ML1, ML2) between the outer layer (OL) and the inner layer (IL), and wherein the at least one flexible carrier consists of a plurality of interconnectable portions and the method comprises the following steps: , Providing the middle layer (ML, ML1, ML2) by connecting second and third subregions of the flexible carrier to the edge region of a first subregion of the flexible carrier.
. Verbinden der dem Randbereich des ersten Teilbereichs abgewandten Enden des zweiten und dritten Teilbereichs mit einem Randprofil (D) der Membranbaukomponente (A).  , Connecting the ends of the second and third subareas facing away from the edge region of the first subregion with an edge profile (D) of the membrane component (A).
Das erfindungsgemäße Verfahren hat eine Reihe von Vorteilen, Der zweite bzw. dritte Teilbereich des flexiblen Trägers, welcher den ersten, die PV-Elemente tragenden Teilbereich des Trägers mit dem Randprofil der Membranbaukomponente verbindet, kann demzufolge eine beliebige Länge aufweisen. Folglich ist es möglich, durch die Längenvariation des zweiten bzw. dritten Teilbereichs des Trägers die Krümmung des PV-Elements zu bestimmten, wodurch die Krümmung kurzfristig auf die jeweilige Anwendung angepasst werden kann. Vor allem bei der Verwendung eines PV- Laminats als ersten Teilbereich des flexiblen Trägers, kann es von Vorteil sein zweite und dritte Teilbereiche zur Herstellung der Verbindung mit dem Randprofil zu verwenden. In diesem Fall ist es nämlich nicht nötig, die doppelte Folienschicht des PV- Laminats mit dem Randprofil der Membranbaukomponente zu verbinden. Vielmehr können„einschichtige" Folienstreifen für den zweiten und dritten Teilbereich des Trägers verwendet werden, welche an einem Ende mit dem PV-Laminat verschweißt werden und am anderen Ende eine Verbindung mit dem Randprofil eingehen. Die einschichtigen Folienstreifen des zweiten und dritten Teilbereichs erleichtern somit die Montage der Mittellage und verringern gleichzeitig das Gesamtgewicht der Membrankomponente. The method according to the invention has a number of advantages. The second or third subarea of the flexible carrier, which connects the first part of the carrier carrying the PV elements to the edge profile of the membrane component, can therefore have any desired length. Consequently, it is possible to determine the curvature of the PV element by the length variation of the second or third portion of the support, whereby the curvature can be adapted in the short term to the particular application. Especially when using a PV laminate as the first subregion of the flexible carrier, it may be advantageous to use second and third subregions for producing the connection with the edge profile. In this case, it is not necessary to connect the double film layer of the PV laminate with the edge profile of the membrane component. Rather, "single-layered" film strips can be used for the second and third sub-areas of the carrier, which are welded at one end to the PV laminate and at the other end connect to the edge profile Assembly of the middle layer and simultaneously reduce the total weight of the membrane component.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zweiten und dritten Teilbereiche des flexiblen Trägers mit dem Randbereich des ersten Teilbereichs durch eine thermische Verschweißung verbunden, wobei sich der Wärmeeintrag, welcher in den zu verschweißenden Randbereich des ersten Teilbereichs eingebracht wird, vom Wärmeeintrag, welcher in den zweiten bzw. dritten Teilbereich des Trägers eingebracht wird, unterscheidet. Bei herkömmlichen Schweißverfahren ist es üblich einen äquivalenten Wärmeeintrag in die beiden zu verschweißenden Medien einzubringen. Um jedoch eine homogene, reißfeste Schweißverbindung herzustellen ist es nötig, den Wärmeeintrag auf die Art und Dicke des zu verscheißenden Mediums einzustellen. So ist es beispielsweise von Vorteil, beim Verschweißen eines PV-Laminats, welches bekanntlich aus einem Sandwich aus mindestens zwei ETFE-Folienschichten besteht, mit einem„einschichtigen Folienstreifen" der zweiten und dritten Teilbereiche, unterschiedliche Wärmeeinträge zu realisieren. Insbesondere kann ein ungenügender Wärmeeintrag zu einer Mangelhaften Schweißverbindung führen, wohingegen ein zu hoher Wärmeeintrag ein Verbrennen der Folienschichten zur Folge haben kann. According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the second and third subregions of the flexible carrier are connected to the edge region of the first subregion by thermal welding, wherein the heat input, which is introduced into the edge region of the first subregion to be welded, depends on the heat input is introduced into the second or third subregion of the carrier differs. In conventional welding processes, it is customary to introduce an equivalent heat input into the two media to be welded. However, a homogeneous, tear-resistant To produce a welded connection, it is necessary to adjust the heat input to the type and thickness of the medium to be spiked. For example, when welding a PV laminate, which is known to consist of a sandwich of at least two ETFE film layers, with a "single-layer film strip" of the second and third partial regions, different heat inputs can be realized lead to a defective weld, whereas a too high heat input can cause burning of the film layers.
Gemäß einer weiteren Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verbindung der Enden des zweiten und dritten Teilbereichs mit dem Rahmenprofil durch das Ausbilden von mindestens einer Membrantasche, welche in einem Halteprofil gehalten wird. Auf diese Weise können Zeit und Kosten bei der Montage der Mittellage gespart werden, da die Mittellage am Montageort lediglich in das Halteprofil eingezogen werden muss. According to a further implementation of the method according to the invention, the connection of the ends of the second and third sub-area with the frame profile by the formation of at least one membrane pocket, which is held in a holding profile. In this way, time and costs can be saved in the installation of the middle layer, since the middle layer at the installation must be retracted only in the holding profile.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Membrankomponente mit Bezug auf die in den Figuren gezeigten beispielhaften Ausführungsformen näher erläutert. In the following, the membrane component according to the invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. la eine Draufsicht auf ein PV-Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. La is a plan view of a PV element according to an embodiment of the invention;
Fig. lb einen Schnitt durch ein PV-Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 1b shows a section through a PV element according to an embodiment of the invention; FIG.
Fig. lc eine Draufsicht auf ein PV-Element und damit verbundene Fig. Lc is a plan view of a PV element and associated therewith
Folienstreifen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;  Film strip according to an embodiment of the invention;
Fig. ld einen Schnitt durch ein PV-Element und damit verbundene Fig. Ld is a section through a PV element and associated therewith
Folienstreifen nach Fig. lc; eine prinzipielle Anordnung eines bzw. mehrerer PV- Elemente auf einer der Lagen der Membranbaukomponente in Querrichtung; eine prinzipielle Anordnung eines bzw. mehrerer PV- Elemente auf einer der Lagen der Membranbaukomponente in Längsrichtung; eine prinzipielle Anordnung eines bzw. mehrerer PV- Elemente auf einer der Lagen der Membranbaukomponente bei asymmetrischer Anordnung; zeigt die Positionen und Krümmungen eines PV-Elementes in einer Membranbaukomponente nach Stand der Technik; zeigt die Positionen und Krümmungen eines PV-Elementes in einer Membranbaukomponente nach Stand der Technik; zeigt die Positionen und Krümmungen eines PV-Elementes in einer Membranbaukomponente nach einer Ausführung der Erfindung; zeigt die Positionen und Krümmungen eines PV-Elementes in einer Membranbaukomponente nach einer Ausführung der Erfindung; eine Explosionsansicht einer Membranbaukomponente mit applizierten PV-Elementen; Film strip according to Fig. Lc; a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in the transverse direction; a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in the longitudinal direction; a basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component in asymmetric arrangement; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane construction component according to the prior art; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane construction component according to the prior art; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane component according to an embodiment of the invention; shows the positions and curvatures of a PV element in a membrane component according to an embodiment of the invention; an exploded view of a membrane component with applied PV elements;
Fig. 5 eine isometrische Ansicht einer Membranbaukomponente mit applizierten PV-Elementen; Fig. 6 ein PV-Element auf einer nach unten gekrümmten Mittellage 5 shows an isometric view of a membrane component with applied PV elements; Fig. 6 is a PV element on a downwardly curved central position
(ML) einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und  (ML) another embodiment of the invention; and
Fig. 7 einen Querschnitt durch das Halteprofil der Membranbaukomponente; 7 shows a cross section through the holding profile of the membrane component;
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Membranbaukomponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 8 shows a cross section through a membrane component according to an embodiment of the invention;
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Randprofils einer erfindungsgemäßen Membranbaukomponente mit ebener Mittellage; 9 shows a cross section through an embodiment of an edge profile of a membrane component according to the invention with a flat central position;
Fig. 10 einen Querschnitt durch das Randprofil aus Fig. 9 mit nach unten gekrümmter Mittellage; 10 shows a cross section through the edge profile of Figure 9 with downwardly curved center position ..;
Fig. 11 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines 11 shows a cross section through a further embodiment of a
Randprofils einer erfindungsgemäßen Membranbaukomponente.  Edge profile of a membrane component according to the invention.
Figur la zeigt eine Draufsicht auf ein PV-Laminat K; Figur lb zeigt einen Schnitt durch das PV-Laminat K, bei dem die u.a. aus Solarzellen bestehenden Solarmodule in eine Laminatmatrix (Haftvermittler), beispielsweise bestehend aus PE oder EVA, eingebettet sind. Diese Laminat-Matrix wird wiederum zwischen zwei ETFE-Folien, ggf. unterschiedlicher Dicke, einlaminiert, was zu dem PV-Laminat K führt. Das damit entstandene Schichtpaket des PV-Laminats besteht an seinen Rändern aus einer ETFE-Folie oder aus zwei ETFE-Folien, welche zu einer Lage oder mit einer Lage der Membranbaukomponente verbunden werden können, beispielsweise durch Verschweißen. Die so. entstandene Lage ML, ML1, ML2 kann an Teilen oder umlaufend mit weiteren Lagen (OL, IL) zur Membranbaukomponente verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben oder Vernähen. In der Zeichnung beschreibt der Buchstabe J das PV-Element, L ist die Laminat-Matrix (Haftvermittler) und N steht für vorzugsweise transparente Laminierfolien, welche auch aus ETFE sein können. Figure la shows a plan view of a PV laminate K; FIG. 1b shows a section through the PV laminate K, in which the solar modules, which include solar cells, are embedded in a laminate matrix (adhesion promoter), for example consisting of PE or EVA. This laminate matrix is in turn laminated between two ETFE films, possibly of different thickness, which leads to the PV laminate K. The resulting layer package of the PV laminate consists at its edges of an ETFE film or of two ETFE films, which can be connected to a layer or with a layer of the membrane component, for example by welding. The way. Resulting layer ML, ML1, ML2 can be connected to parts or circumferentially with other layers (OL, IL) to the membrane component, for example by welding, gluing or sewing. In the drawing, the letter J describes the PV element, L is the laminate matrix (adhesion promoter) and N stands for preferably transparent laminating films, which may also be made of ETFE.
Nach einer alternativen Ausführungsform können die Ränder des PV-Laminats K, wie in Figur lc gezeigt, jedoch auch mit dünnen Folienstreifen N' verbunden sein. Das heißt, der Träger, welcher die Mittellage ML, ML1, ML2 bildet besteht aus mehreren einzelnen, miteinander verbindbaren Teilbereichen I, II, III, wobei ein erster Teilbereich I des Trägers dazu ausgelegt ist, das photovoltaische Element 3 aufzunehmen und zweite und dritte Teilbereiche II, III des Trägers dazu ausgelegt sind, den flexiblen Träger mit dem Randprofil D der Membranbaukomponente zu verbinden. Die erfindungsgemäßen Folienstreifen N' können vorteilhafterweise ebenfalls aus ETFE- Folie gefertigt werden, wobei selbstverständlich auch andere Kunststoffe oder gar Textilien hierfür verwendet werden können. Die dünnen Folienstreifen können mit dem Rand des PV-Laminats K durch eine Fixierung wie Verkleben, Verschweißen, Vernähen, Nieten, oder Verschrauben verbunden werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Verbindung durch Verschweißen herzustellen, wie dies weiter unten mit Bezug auf Fig. ld beschrieben ist. However, according to an alternative embodiment, the edges of the PV laminate K, as shown in FIG. 1c, may also be connected to thin film strips N '. That is, the carrier, which forms the middle layer ML, ML1, ML2 consists of a plurality of individual, connectable portions I, II, III, wherein a first portion I of the carrier is adapted to receive the photovoltaic element 3 and second and third portions II, III of the carrier are adapted to connect the flexible carrier with the edge profile D of the membrane component. The foil strips N 'according to the invention can advantageously also be made of ETFE foil, it being understood that it is also possible to use other plastics or even textiles for this purpose. The thin film strips can be connected to the edge of the PV laminate K by a fixation such as gluing, welding, sewing, riveting, or screwing. However, it is particularly advantageous to produce the connection by welding, as described below with reference to FIG.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei dem ersten Teilbereich I nicht zwangsweise um ein PV-Laminat handeln muss, vielmehr ist es auch denkbar, dass das photovoltaische Element J durch eine Fixierung, wie Verkleben, Verschweißen, Vernähen, Nieten, Verschrauben oder durch Verlegung in Taschen auf dem ersten Teilbereich I des Trägers befestigt ist. It should be noted that it is not mandatory for the first portion I must be a PV laminate, but it is also conceivable that the photovoltaic element J by a fixation, such as bonding, welding, sewing, riveting, screwing or through Laying in pockets on the first portion I of the wearer is attached.
An ihrem anderen Ende werden die erfindungsgemäßen zweiten und dritten Teilbereiche II, III des Trägers mit dem Randprofil D der Membranbaukomponente verbunden, wie dies in den Figuren 7 und 8 genauer dargestellt ist. Insbesondere ist es auch hier möglich die zweiten und dritten Teilbereiche II, III des Trägers durch eine Fixierung wie Verkleben, Verschweißen, Vernähen, Nieten, oder Verschrauben mit der äußeren Lage OL und/oder der inneren Lage IL der Membranbaukomponente A zu verbinden. Der in Figur ld dargestellte Schnitt durch eine erfindungsgemäße Mittellage dient der Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden der zweiten und dritten Teilbereiche II, III mit dem ersten Teilbereich I des Trägers. Die Verbindung kann Vorteilshafterweise durch eine thermische Verschweißung erfolgen, bei der die Ränder des ersten Teilbereichs I (PV-Laminat K) mit den Folienstreifen N' des zweiten und dritten Teilbereichs II, III untrennbar verbunden werden. At its other end, the second and third subregions II, III according to the invention of the carrier are connected to the edge profile D of the membrane component, as shown in more detail in FIGS. 7 and 8. In particular, it is also possible here to connect the second and third subregions II, III of the carrier by a fixation such as gluing, welding, sewing, riveting, or screwing to the outer layer OL and / or the inner layer IL of the membrane component A. The section shown in Figure ld by a center layer according to the invention serves to illustrate the method according to the invention for connecting the second and third portions II, III with the first portion I of the carrier. The connection can advantageously take place by thermal welding, in which the edges of the first subregion I (PV laminate K) are inseparably joined to the film strips N 'of the second and third subregions II, III.
Wie mit Bezug auf die Figuren la und lb erwähnt, weist das PV-Laminat K an seinem Randbereich zwei Schichten transparenter Laminierfolie N, vorzugsweise ETFE- Folie, auf. Die zwei bereits durch Laminieren miteinander verbundenen Schichten aus Laminierfolie N werden unter Wärmezufuhr, mit Hilfe einer Heizvorrichtung H, mit den Folienstreifen ', des zweiten bzw. dritten Teilbereichs II, III, verschweißt. Da die zwei Schichten aus Laminierfolie IM um ein vielfaches dicker sind als die Folienstreifen N', wird mehr Wärme in die Laminierfolie N eingebracht als in den Folienstreifen '. Dies liegt vor allem darant, dass bei zu geringer Wärmezufuhr in die dicken Schichten aus Laminierfolie N eine ungenügende Verbindung erzielt würde und bei zu großer Wärmezufuhr in die dünneren Folienstreifen N' diese verbrennen könnte. Es ist selbstverständlich auch möglich, im Gegensatz zur Darstellung gemäß Figur ld, die Folienstreifen ', des zweiten bzw. dritten Teilbereichs II, III des Trägers, mit der Oberseite des PV-Laminats K zu verschweißen. As mentioned with reference to FIGS. 1 a and 1 b, the PV laminate K has two layers of transparent laminating film N, preferably ETFE film, at its edge region. The two layers of laminating film N which are already joined together by lamination are heat-sealed by means of a heating device H, to the film strips of the second or third sub-regions II, III. Since the two layers of laminating film IM are many times thicker than the film strips N ', more heat is introduced into the laminating film N than in the film strips'. This is above all the fact that insufficient supply of heat in the thick layers of laminating film N would result in an insufficient connection and if too much heat was introduced into the thinner film strips N 'it could burn. It is of course also possible, in contrast to the representation according to FIG ld, the film strips', the second or third portion II, III of the carrier to be welded to the top of the PV laminate K.
Figur 2a zeigt die prinzipielle Anordnung eines bzw. mehrerer PV-Elemente auf einer der Lagen der Membranbaukomponente: a) in Querrichtung, b) in Längsrichtung und c) bei asymmetrischer Anordnung. Das PV-Element muss nicht die gesamte Fläche bedecken und muss nicht zentrisch angeordnet sein, wie in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt. Figure 2a shows the basic arrangement of one or more PV elements on one of the layers of the membrane component: a) in the transverse direction, b) in the longitudinal direction and c) in an asymmetric arrangement. The PV element does not have to cover the entire surface and does not have to be arranged centrally, as shown in FIGS. 3 and 4.
Fig. 3 zeigt die möglichen Positionen und Krümmungen eines PV-Elementes in einer Membranbaukomponente. Fig. 3 shows the possible positions and curvatures of a PV element in a membrane component.
In der Ansicht von Fig. 3a sind die PV-Elemente mit einem Abstand zueinander auf oder in der Mittellage ML, welche nach oben gekrümmt ist, appliziert. In der Ansicht von Fig. 3b sind die PV-Elemente nebeneinander auf oder in der Mittellage (ML), welche nach oben gekrümmt ist, appliziert. In the view of FIG. 3a, the PV elements are applied at a distance from each other on or in the central position ML, which is curved upward. In the view of FIG. 3b, the PV elements are applied side by side on or in the central position (ML), which is curved upward.
In der Ansicht von Fig. 3c sind die PV-Elemente auf oder in der Mittellage (ML), welche nach unten gekrümmt ist, nebeneinander appliziert. In the view of Fig. 3c, the PV elements on or in the central position (ML), which is curved down, applied side by side.
In der Ansicht von Fig. 3d sind die PV-Elemente auf oder in der Innenlage (IL) nebeneinander appliziert. In the view of FIG. 3d, the PV elements are applied side by side on or in the inner layer (IL).
Die PV-Elemente können ohne oder mit einem Abstand zueinander angeordnet werden. The PV elements can be arranged without or with a distance to each other.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht einer Membranbaukomponente mit applizierten PV-Elementen auf einer nach oben gekrümmten Mittellage ML1 bzw. einer nach unten gekrümmten Mittellage ML2. Wie zu sehen ist, besteht keine Notwendigkeit die Mittellage ML über die gesamte Länge der Membranbaukomponente zu spannen. Die Mittellage ML kann auch über Teilbereiche der Membranbaukomponente gespannt werden, so dass die so entstehenden Öffnungen für einen Druckausgleich oberhalb und unterhalb der jeweiligen Mittellage ML führen. 4 shows an exploded view of a membrane component with applied PV elements on an upwardly curved center layer ML1 or a downwardly curved center layer ML2. As can be seen, there is no need to tension the center layer ML over the entire length of the membrane component. The middle layer ML can also be stretched over sub-regions of the membrane component, so that the resulting openings for pressure equalization above and below the respective center layer ML lead.
Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Mittellage ML aus mehreren parallel verlaufenden, voneinander beabstandeten Trägern (nicht dargestellt) gebildet ist. Dementsprechend ist es immer möglich die Menge an Trägern, d.h. auch die Anzahl von PV-Elementen, zu variieren und somit auf die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen. So könnten beispielsweise beim Bau einer Dachkonstruktion aus Membranbaukomponente aus Kostengründen zunächst nur einzelne Träger mit PV-Elementen zwischen die äußere Lage OL und die innere Lage IL eingesetzt werden. Bei Bedarf wäre es demnach zu einem späteren Zeitpunkt denkbar die bestehende Membranbaukomponente mit weiteren, parallelen Trägern entlang derselben Mittellage auszustatten. Auf der inneren Lage IL sind mögliche Bereiche für den Lufteinlass und den Luft- auslass aufgezeigt, die jedoch ebenso auf der äußeren Lage OL angebracht sein können. It is of course also conceivable that the central layer ML is formed of a plurality of parallel, spaced-apart carriers (not shown). Accordingly, it is always possible to vary the amount of carriers, ie also the number of PV elements, and thus to adapt to the respective needs. Thus, for example, when constructing a roof structure made of membrane component for cost reasons, initially only individual support with PV elements between the outer layer OL and the inner layer IL could be used. If necessary, it would therefore be conceivable at a later date to equip the existing membrane component with further, parallel supports along the same central position. On the inner layer IL, possible areas for the air inlet and the air outlet are shown, which, however, can also be mounted on the outer layer OL.
Fig. 5 zeigt eine isometrische Ansicht einer Membranbaukomponente mit applizierten PV-Elementen auf einer nach oben bzw. auf einer nach unten gekrümmten Mittellage ML samt Randprofil D, mit welchem die Flächengebilde der Membranbaukomponente A gehalten und mit der Unterkonstruktion verbunden werden können. 5 shows an isometric view of a membrane construction component with applied PV elements on an upwardly or downwardly curved center layer ML together with edge profile D, with which the fabrics of membrane construction component A can be held and connected to the substructure.
Fig. 6 zeigt ein PV-Element auf einer nach unten gekrümmten Mittellage ML sowie einen durch Pfeile symbolisierten solaren Strahlungsgang (hier von rechts oben nach links unten). In dieser Abbildung wird die Reflexion der Strahlung (Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel) ebenfalls durch Pfeile angedeutet. Die Innenseite der äußeren Lage OL der Membranbaukomponente ist hier metallbedampft, damit die durch das PV-Element reflektierte Strahlung durch die Reflexion der metallbedampften Seite der äußeren Lage OL wieder auf das PV-Element zurück reflektiert wird. 6 shows a PV element on a downwardly curved center layer ML and a solar radiation path symbolized by arrows (here from top right to bottom left). In this figure, the reflection of the radiation (angle of incidence equal to the angle of reflection) is also indicated by arrows. The inner side of the outer layer OL of the membrane component is metallized here, so that the radiation reflected by the PV element is reflected back to the PV element by the reflection of the metallized side of the outer layer OL.
Fig. 7 zeigt das Prinzip der Halterung der Membranbaukomponente A an ihrem Rand, genannt Membrantasche G. Die beispielhaft dargestellte Membrantasche G besteht aus einem eingelegten Kederprofil E, beispielsweise einer Rundschnur aus dem Elastomer EPDM, den Flächengebilden C (hier z.B. drei Folien oder zwei Gewebe und eine Folie) und der Schweißnaht M, welche die Flächengebilde C zusammenfügt (bei Geweben alternativ z.B. als Nähnaht ausgebildet). Solche Membrantaschen G werden vorzugsweise in Halteprofilen F eingezogen, welche wiederum in Randprofile D eingehängt bzw. an diesen befestigt werden (vgl. Figuren 9-11). Fig. 7 shows the principle of holding the membrane component A at its edge, called membrane pocket G. The membrane pocket G shown as an example consists of an inserted Kederprofil E, for example a round cord of the elastomer EPDM, the fabrics C (here, for example, three films or two tissues and a foil) and the weld M, which joins together the sheets C (alternatively, for example, in the case of woven fabrics as a seam). Such membrane pockets G are preferably drawn into retaining profiles F, which in turn are suspended in edge profiles D or fastened to these (compare FIGS. 9-11).
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Membranbaukomponente A, insbesondere mit einer eben gespannten Mittellage ML. Die dargestellte Mittellage ML besteht, wie mit Bezug auf die Figur ld beschrieben, aus einem Träger der mehrere verbindbaren Teilbereiche I, II, III aufweist, welche miteinander zu einer Mittellage ML verschweißt sind. Die Mittellage kann, wie in Fig. 7 dargestellt, zusammen mit der äußeren Lage OL und der inneren Lage IL eine gemeinsame Membrantasche G ausbilden, welche durch ein einzelnes Halteprofil F mit dem Randprofil D in Verbindung steht. Wie im Folgenden näher erläutert, ist es alternativ jedoch auch möglich, dass die Mittellage ML, die äußere Lage OL sowie die innere Lage IL jeweils an einem individuellen Halteprofil F angebracht sind. FIG. 8 shows a cross section through a membrane construction component A according to the invention, in particular with a plane-tensioned middle layer ML. The illustrated center layer ML consists, as described with reference to FIG. 1 d, of a carrier which has a plurality of connectable partial regions I, II, III, which are welded together to form a central layer ML. As shown in FIG. 7, the middle layer can form, together with the outer layer OL and the inner layer IL, a common membrane pocket G which is connected to the edge profile D by a single retaining profile F. As explained in more detail below, however, it is alternatively also possible that the middle layer ML, the outer layer OL and the inner layer IL are each attached to an individual retaining profile F.
Die in den Figuren 9-11 gezeigten alternativen Verbindungsmöglichkeiten sehen vor, jede der Lagen OL, ML, IL an individuellen Halteprofilen F anzubringen. Wie es den Darstellung zu entnehmen ist, ist es denkbar, dass das Randprofil D eine Vielzahl von Halteprofilen aufweist, um jede Lage separat am Randprofil D befestigen zu können. Demnach ist es möglich, bei Reparaturarbeiten an der Membranbaukomponente A, jede Lage OL, ML, IL einzeln auszutauschen. Auch ist es mit dieser Ausführungsvariante denkbar, nachträglich, d.h. nach Installation der Membranbaukomponente, weitere Mittellagen ML2, ML3 in diese einbringen zu können. The alternative connection possibilities shown in FIGS. 9-11 provide for attaching each of the layers OL, ML, IL to individual holding profiles F. As can be seen from the illustration, it is conceivable that the edge profile D has a multiplicity of holding profiles in order to fix each layer separately on the edge profile D. Accordingly, it is possible for repair work on the membrane component A, each layer OL, ML, IL individually exchange. Also, it is conceivable with this embodiment, retrospectively, i. after installation of the membrane component, to be able to introduce further middle layers ML2, ML3 into it.
Im Einzelnen kann das Randprofil D, wie in Figur 11 dargestellt, auch dazu dienen, die äußere Lage OL von der Mittellage ML und der darunter liegenden inneren Lage IL noch weiter räumlich zu trennen. Demnach ist es noch einfacher möglich, die äußere Lage OL einzeln zu demontieren, um beispielsweise Wartungsarbeiten an den photovoltai- schen Elementen J vorzunehmen. Specifically, the edge profile D, as shown in Figure 11, also serve to further spatially separate the outer layer OL of the central layer ML and the underlying inner layer IL. Accordingly, it is even easier possible to disassemble the outer layer OL individually, for example, to perform maintenance on the photovoltaic elements J.
Liefert das PV-Element oder liefern die PV-Elemente Gleichstrom, wird es oder werden sie vorzugsweise mittels Elektrokabeln mit einem Wechselrichter verbunden, wenn beispielsweise Wechselstrom in ein elektrisches Stromnetz eingespeist werden soll. If the PV element supplies the DC elements or if the PV elements supply direct current, they are or are preferably connected to an inverter by means of electric cables, for example when alternating current is to be fed into an electric power grid.
Um die Betriebsbedingungen des PV-Elementes / der PV-Elemente zu kontrollieren und ggf. zu steuern, insbesondere Temperatur und Luftfeuchte (relativ/absolut), empfiehlt sich die Integration entsprechender Messfühler (Sensoren) in die Membranbaukomponente. In order to control and, if necessary, control the operating conditions of the PV element (s), in particular temperature and humidity (relative / absolute), the integration of corresponding sensors (sensors) in the membrane component is recommended.
Notwendige Elektrokabel (PV-Stromleitungen, Leitungen für Messfühler Temperatur und Feuchte) in der Membranbaukomponente können vorzugsweise durch den Luf- tauslass oder durch den Lufteinlass hinaus geführt werden. Sind dort weiterführende Schläuche oder Rohre befestigt, beispielsweise die Luftzufuhr oder bei Reihenschal- tung der Membranbaukomponenten auch die Verbindungsschiäuche oder Rohre, sind die Kabel vorzugsweise mittels Kabeldurchführung durch die Schlauch- oder Rohrwandung zu führen, um beispielsweise den Anschluss an Datenlogger und Wechselrichter zu ermöglichen. Weitere Lösungen sind möglich, beispielsweise mittels direkter Kabeldurchführung durch die äußere Lage OL oder durch die innere Lage IL der Membranbaukomponente. Necessary electrical cables (PV power lines, cables for temperature and humidity sensors) in the membrane component can preferably be routed through the air outlet or through the air inlet. Are further hoses or pipes attached there, for example the air supply or in the case of a series circuit tion of the membrane components and the Verbindungsschiäuche or pipes, the cables are preferably lead by cable passage through the hose or pipe wall, for example, to allow connection to the datalogger and inverter. Further solutions are possible, for example by means of direct cable bushing through the outer layer OL or through the inner layer IL of the membrane component.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
Membranbaukomponente, mehrlagig, bestehend aus Flächengebilden PV-Element, bestehend aus: Membrane component, multilayer, consisting of fabrics PV element, consisting of:
- Solarmodul (bei Applikation des PV-Elementes auf einer Mittella- ge,z.B. durch Verkleben, Verschweißen, Verschraubung, Nieten, Verlegung in Taschen, Befestigung mit Gurten oder Streifen etc.) - Solar module (when applying the PV element on a central layer, eg by gluing, welding, screwing, riveting, laying in bags, fastening with straps or strips, etc.)
- PV-Laminat (bei Applikation des PV-Elementes an eine Mittellageid. h. das PV-Element wird Teil der Mittellage), Befestigung z.B. durch Verschweißen, Vernähen, etc.) PV laminate (when the PV element is applied to a middle layer, i.e. the PV element becomes part of the middle layer), attachment e.g. by welding, sewing, etc.)
C Flächengebilde, z.B. bestehend aus beschichteten oder unbeschichteten Geweben oder Folien (z.B. aus dem Fluorpolymerwerkstoff ET- FE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer)  C sheets, e.g. consisting of coated or uncoated fabrics or foils (for example of the fluoropolymer material ET-FE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer)
D Randprofil, z.B. aus Aluminium  D edge profile, e.g. made of aluminium
E Kederprofil, z.B. ausgebildet als Rundschnur (z.B. aus dem Elastomer EPDM)  E welt profile, e.g. formed as a round cord (for example made of the elastomer EPDM)
F Kederleiste, z.B. aus Aluminium  F edge strip, e.g. made of aluminium
G Kedertasche, z.B. angeschweißt an das Flächengebilde (z.B. beides aus ETFE)  G pocket, e.g. welded to the fabric (e.g., both of ETFE)
H Luffteinlass  H air intake
I Luftauslass  I air outlet
J Solarmodul, z.B. bestehend aus verschalteten Solarzellen, Substratschicht etc.  J solar module, e.g. consisting of interconnected solar cells, substrate layer etc.
K PV-Laminat, z.B. bestehend aus Solarmodul, Haftvermittler (z.B. aus  K PV laminate, e.g. consisting of solar module, adhesion promoter (e.g.
EP- oder EVA-Matrix) und zwei Folienschichten (z.B. bestehend aus dem Werkstoff ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen))  EP or EVA matrix) and two film layers (for example consisting of the material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene))
L Laminat-Matrix (Haftvermittler), z.B. bestehend aus PE oder EVA L laminate matrix (adhesion promoter), e.g. consisting of PE or EVA
M Schweißnahtverbindung M weld joint
N, N' Folie(n), transparent, (z.B. bestehend aus dem Werkstoff ETFE  N, N 'foil (s), transparent, (e.g., consisting of the material ETFE
(Ethylen-Tetrafluorethylen))  (ETFE))

Claims

Patentansprüche claims
Membranbaukomponente (A), aufweisend Membrane component (A), comprising
- eine äußere Lage (OL) in Form eines flexiblen Flächengebildes,  an outer layer (OL) in the form of a flexible sheet,
- eine innere Lage (IL) in Form eines flexiblen Flächengebildes,  an inner layer (IL) in the form of a flexible sheet,
- mindestens ein flexibles photovoltaisches Element (J), welches auf oder in mindestens einem flexiblen Träger Teil einer Mittellage (ML, ML1, ML2) zwischen der äußeren Lage (OL) und der inneren Lage (IL) ist,  at least one flexible photovoltaic element (J) which is part of a middle layer (ML, ML1, ML2) on or in at least one flexible carrier between the outer layer (OL) and the inner layer (IL),
wobei ein durch die äußere Lage (OL) und die innere Lage (IL) begrenzter Raum einen Druck aufweist, welcher sich von einem Umgebungsdruck unterscheidet, wherein a space defined by the outer layer (OL) and the inner layer (IL) has a pressure which differs from an ambient pressure,
wobei der mindestens eine flexible Träger aus mehreren miteinander verbindbaren Teilbereichen (I, II, III) besteht und ein erster Teilbereich (I) dazu ausgelegt ist, das photovoltaische Element (J) aufzunehmen und zweite und dritte Teilbereiche (II, III) dazu ausgelegt sind, den flexiblen Träger mit einem umlaufenden Halteprofil (F) zu verbinden, wherein the at least one flexible support consists of a plurality of interconnected subregions (I, II, III) and a first subregion (I) is adapted to receive the photovoltaic element (J) and second and third subregions (II, III) are designed to connect the flexible support with a circumferential retaining profile (F),
und wobei die Mittellage (ML, ML1, ML2) mindestens eine Öffnung aufweist zum Ermöglichen eines Druckausgleichs zwischen einem von äußere Lage (OL) und Mittellage (ML, ML1, ML2) gebildeten Raum und einem von innere Lage (IL) und Mittellage (ML, ML1, ML2) gebildeten Raum. and wherein the middle layer (ML, ML1, ML2) has at least one opening for allowing pressure equalization between a space formed by the outer layer (OL) and the middle layer (ML, ML1, ML2) and one of the inner layer (IL) and middle layer (ML Space formed by ML1, ML2).
Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 1, wobei die äußere Lage (OL) und/oder die innere Lage (IL) aus einer transparenten Folie hergestellt sind, vorzugsweise aus dem Fluorpolymerwerkstoff ETFE (Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymer). Membrane component (A) according to claim 1, wherein the outer layer (OL) and / or the inner layer (IL) are made of a transparent film, preferably from the fluoropolymer material ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer).
3. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung von einem ansteuerbaren Ventil gebildet wird. 3. membrane component (A) according to claim 1 or 2, wherein the opening is formed by a controllable valve.
4. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 1 oder 2, 4. membrane component (A) according to claim 1 or 2,
wobei die Mittellage (ML, ML1, ML2) derart ausgebildet ist, sodass sie sich lediglich entlang eines Teilbereichs einer Fläche zwischen innerer Lage (IL) und äußerer Lage (OL) gespannt ist, wobei die nicht überspannten Bereiche der Fläche die Öffnung zum Ermöglichen des Druckausgleichs bilden.  wherein the central layer (ML, ML1, ML2) is formed so that it is stretched only along a portion of an area between inner layer (IL) and outer layer (OL), wherein the non-spanned areas of the surface, the opening for enabling the Pressure equalization form.
5. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 4, 5. membrane component (A) according to claim 4,
wobei die Mittellage (ML, ML1, ML2) durch mehrere, voneinander beabstandet verlaufende Träger gebildet ist.  wherein the central layer (ML, ML1, ML2) is formed by a plurality of mutually spaced-apart carrier.
6. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine flexible Träger länger als der Abstand 6. membrane component (A) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one flexible carrier is longer than the distance
gegenüberliegender Haltprofile ist, um die Mittellage (ML, ML1, ML2) zur inneren Lage (IL) hin gekrümmt auszubilden.  opposite holding profiles is to form the center layer (ML, ML1, ML2) curved towards the inner layer (IL).
7. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das photovoltaische Element (J) durch eine Fixierung, wie Verkleben, Verschweißen, Vernähen, Nieten, Verschrauben, Verlegung in Taschen oder durch Streifen oder Gurte, auf dem Träger befestigt ist. 7. Membranbaubau component (A) according to any one of the preceding claims, wherein the photovoltaic element (J) by a fixation, such as gluing, welding, sewing, riveting, screwing, laying in pockets or by strips or straps, is mounted on the carrier.
8. Membranbaukomponente (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das photovoltaische Element (J) durch Ein- bzw. Auflaminierung auf oder in dem Träger befestigt ist. 8. Membranbaubau component (A) according to any one of claims 1 to 6, wherein the photovoltaic element (J) is fixed by on or lamination on or in the carrier.
9. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 8, 9. membrane component (A) according to claim 8,
wobei die Teilbereiche (I, II, III) des mindestens einen flexiblen Trägers als einzelne miteinander verbindbare Teilstücke aus einer transparenten Folie ausgebildet sind, vorzugsweise aus dem Fluorpolymerwerkstoff ETFE wherein the subregions (I, II, III) of the at least one flexible carrier as individual interconnectable parts of a transparent film are formed, preferably from the fluoropolymer material ETFE
(Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer).  (ETFE) copolymer.
10. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das photovoltaische Element (J) bezogen auf die Mittellage (ML, ML1, ML2) zentriert oder asymmetrisch ist. 10. Membranbaubau component (A) according to any one of the preceding claims, wherein the photovoltaic element (J) with respect to the central layer (ML, ML1, ML2) is centered or asymmetrical.
11. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche einen Gasdurchlass aufweist, um bei Bedarf den Druck in dem durch die äußere Lage (OL) und innere Lage (IL) begrenzten Raum durch Zu- oder Abfuhr von Gas einzustellen. A membrane building component (A) according to any one of the preceding claims, which has a gas passage for adjusting the pressure in the space defined by the outer layer (OL) and inner layer (IL) by supplying or discharging gas, if necessary.
12. Membrankomponente (A) nach Anspruch 11, 12. membrane component (A) according to claim 11,
wobei eine Verkabelungen des photovoltaischen Elements (J) durch den Gasdurchlass in die Membranbaukomponente (A) geführt ist.  wherein wiring of the photovoltaic element (J) is guided through the gas passage in the membrane component (A).
13. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die 13. membrane component (A) according to claim 11 or 12, wherein the
Membranbaukomponente (A) dazu ausgelegt ist, eine in der  Membranbaubaukomponente (A) is designed to one in the
Membranbaukomponente (A) vorhandene oder durch mindestens ein photovoltaisches Element (J) erzeugte Wärme durch den Gasdurchlass mittels Gasaustausch abzuführen.  Membranbaukomponente (A) dissipate existing or by at least one photovoltaic element (J) generated heat through the gas passage by gas exchange.
14. Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 13, wobei die 14. membrane component (A) according to claim 13, wherein the
Membranbaukomponente (A) dazu ausgelegt ist, in der  Membranbaubaukomponente (A) is designed in the
Membranbaukomponente (A) vorhandenes oder durch das photovoltaisches Element (J) erwärmtes warmes Gas durch Randprofile zu spülen.  Membrane component (A) or by the photovoltaic element (J) heated hot gas to flush through edge profiles.
15. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die äußere Lage (OL) auf ihrer zum photovoltaischen Element (J) gerichteten Seite zumindest bereichsweise eine erhöhte Reflektion aufweist, um vorzugsweise die von dem photovoltaischen Element (J) reflektierte solare Strahlung wieder auf ein photovoltaisches Element (J) zurück zu reflektieren. 15. membrane component (A) according to any one of the preceding claims, wherein the outer layer (OL) on its side facing the photovoltaic element (J) at least partially has an increased reflection, preferably to the of the photovoltaic element (J) reflected solar radiation again to reflect back to a photovoltaic element (J).
16. Membranbaukomponente (A) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Einbau in neue oder bereits bestehende Gebäudeteile, vorzugsweise Dächer, Fassaden oder Gebäudehüllen. 16. membrane component (A) according to any one of the preceding claims for installation in new or existing building parts, preferably roofs, facades or building envelopes.
17. System mit einer Membranbaukomponente (A) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das System dazu ausgelegt ist, eine in der Membranbaukomponente (A) vorhandene oder durch mindestens ein photovoltaisches Element (J) erzeugte Wärme durch einen Wärmetauscher oder durch eine Wärmepumpe nutzbar zu machen. 17. System with a membrane component (A) according to claim 12 or 13, wherein the system is adapted to a in the membrane component (A) or by at least one photovoltaic element (J) heat generated by a heat exchanger or by a heat pump usable do.
18. Verfahren zum Befestigen einer Mittelage (ML, MLl, ML2) an einer 18. Method for attaching a midage (ML, ML1, ML2) to a
Membranbaukomponente (A), welche eine äußere Lage (OL) in Form eines flexiblen Flächengebildes sowie eine innere Lage (IL) in Form eines flexiblen Flächengebildes aufweist, wobei mindestens ein flexibles photovoltaisches Element (J), welches auf oder in mindestens einem flexiblen Träger  A membrane building component (A) comprising an outer layer (OL) in the form of a flexible sheet and an inner layer (IL) in the form of a flexible sheet, wherein at least one flexible photovoltaic element (J) resting on or in at least one flexible support
angebracht ist, Teil der Mittellage (ML, MLl, ML2) zwischen der äußeren Lage (OL) und der inneren Lage (IL) ist, und wobei der mindestens eine flexible Träger aus mehreren miteinander verbindbaren Teilbereichen (I, II, III) besteht und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:  is attached, part of the central layer (ML, MLL, ML2) between the outer layer (OL) and the inner layer (IL) is, and wherein the at least one flexible carrier consists of a plurality of interconnected sections (I, II, III) and the method comprises the following steps:
. Bereitstellen der Mittellage (ML, MLl, ML2) durch Verbinden zweiter und dritter Teilbereiche (II, III) des flexiblen Trägers mit dem Randbereich eines ersten Teilbereichs (I) des flexiblen Trägers.  , Providing the middle layer (ML, ML1, ML2) by connecting second and third portions (II, III) of the flexible carrier to the edge region of a first portion (I) of the flexible carrier.
. Verbinden der vom Randbereich des ersten Teilbereichs (I) abgewandten Enden des zweiten und dritten Teilbereichs (II, III) mit einem Randprofil (D) der Membranbaukomponente (A).  , Connecting the ends of the second and third subareas (II, III) which are remote from the edge region of the first subregion (I) to an edge profile (D) of the membrane component (A).
19. Verfahren nach Anspruch 18, 19. The method according to claim 18,
wobei die Verbindung der zweiten und dritten Teilbereiche (II, III) des flexiblen Trägers mit dem Randbereich des ersten Teilbereichs (I) durch eine thermische Verschweißung erfolgt und sich der Wärmeeintrag, welcher in den zu verschweißenden Randbereich des ersten Teilbereichs (I) eingebracht wird, vom Wärmeeintrag, welcher in den zweiten (II) bzw. dritten  wherein the connection of the second and third subregions (II, III) of the flexible carrier to the edge region of the first subregion (I) takes place by thermal welding and the heat input, which is introduced into the edge region of the first subregion (I) to be welded, from the heat input, which in the second (II) or third
Teilbereich (III) des Trägers eingebracht wird, unterscheidet. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, Subsection (III) of the carrier is introduced differs. Method according to claim 18 or 19,
wobei die Verbindung der Enden des zweiten und dritten Teilbereichs (II, III) mit dem Rahmenprofil (D) durch das Ausbilden von mindestens einer Membrantasche (G), welche in einem Halteprofil (F) gehalten wird, erfolgt wherein the connection of the ends of the second and third portion (II, III) with the frame profile (D) by the formation of at least one membrane pocket (G), which is held in a holding profile (F)
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