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1. (WO2018098600) FLEXIBLE, THERMALLY-INSULATED HYBRID COLLECTORS
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Flexible, wärmegedämmte Hybridkollektoren

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen robusten,,- flexiblen, wärmegedämmten Kollector mit integrierter thermischer und applizierter photovoltaischer Energiegewinnung, welcher auch als vollwertige Dach- oder Fassadenhaut genutzt werden kann. Weiter betrifft die Erfindung eine Kollektoreneinheit aus mindestens zwei derartigen Kollektoren sowie die Verwendung von Kollektoren oder Kollektoreneinheiten sowie ein Verfahren zur Herstellung von Kollektoren.

Hintergrund

Es sind flexible thermische Kollektoren bekannt. Ebenfalls sind flexible Photovoltaik-kollektoren bekannt. Beide Arten von Kollektoren werden in der Regel auf fertiggestellte Dächer montiert. Die bekannten Konstruktionsweisen erfordern einen aufwändigen Aufbau. Es sind auch schon Kollektoren vorgeschlagen worden, bei denen flexible thermische Kollektoren und flexible Photovoltaikkollektoren kombiniert sind. Solche Kollektoren können als Hybridkollektoren bezeichnet werden. Aber auch solche Hybridkollektoren sind zur Montage auf einem Dach arbeitsaufwändig. Viele verschiedene Arbeitsschritte sind notwendig und Fachleute verschiedener Arbeitsgattungen sind involviert.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen hybriden Kollektor zu verbessern. Insbesondere sollen die verschiedenen Funktionen besser erfüllt werden können und es soll eine besonders einfache Montage ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Verwendung solcher Kollektoren ergibt einen robusten, flexiblen, Schutz eines Bauwerks vor Witterungseinflüssen, zusätzliche Wärmedämmung der Gebäudehülle, effiziente Gewinnung thermischer Energie mittels Wärmedämmung des Kollektors und effiziente Gewinnung elektrischer Energie mittels Kühlung der Photovoltaikzellen.

Als flexibel gelten im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Kollektoren bzw. Kollektoreneinheiten, die entweder faltbar oder rollbar sind. Dies ermöglicht einen einfachen Transport als gefaltete Einheit oder als Rolle, ohne Beschädigung durch die Faltung oder das Rollen, und das Entfalten bzw. Abrollen an der jeweiligen Einsatzstelle.

Ein bevorzugter Kollektor weist eine flächige, flexible Anordnung aus Photovoltaik-Elementen, insbesondere aus Dünnschicht-Photovoltaikelementen, einen flexiblen, wasserdichten, mit mindestens einem Hohlraum versehenen flächigen Träger und eine Wärmedämmschicht auf, wobei die flexible Anordnung auf der einen Seite des Trägers und die Wärmedämmschicht auf der anderen Seite des Trägers angeordnet ist, insbesondere, wobei die Anordnung am Träger befestigt ist und die Wärmedämmschicht am Träger befestigt ist. Die Anordnung der verschiedenen Teile bzw. deren Befestigung aneinander kann dabei auf beliebige dem Fachmann bekannte Weise erfolgen, zum Beispiel durch Klebung und/oder Laminierung und/oder Kunststoffschweissung und/oder durch separate Befestigungsmittel.

Bevorzugt verlaufen im Kollektor bzw. in dessen Träger mehrere Hohlräume als Kanäle, insbesondere als parallel verlaufende Kanäle, die für den Durchfluss von Flüssigkeiten oder die Durchströmung durch ein Gas ausgebildet sind.

Insbesondere ist der Kollektor für den Transport oder die Lagerung als gefalteter oder gerollt konfektionierter Kollektor ausgeführt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Kollektoreinheit aus zwei oder mehreren der Kollektoren gemäss Anspruch 5.

Damit kann eine grosse Fläche mit den Kollektoren ausgerüstet werden. Die Verbindung der Kollektoren zu der Einheit kann bei der Herstellung der Kollektoren erfolgen oder am Einsatzort bzw. auf einer Baustelle.

Die hybride Kollektoreinheit ist vorzugsweise für den Transport oder die Lagerung als gefaltete oder gerollt konfektionierte Kollektoreinheit ausgeführt.

Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung eines Kollektors oder einer Kollektoreinheit gemäss Anspruch 7.

Somit kann auf einfache Weise ein Witterungs- und Wärmeschutz auf einem Gebäude oder an einem Gebäude angeordnet werden, mit welchem elektrische Energie und Wärmeenergie gewinnbar ist.

Es ist möglich, die Kollektoren oder Kollektoreinheiten auf ein bestehendes Dach oder an eine bestehende Fassade anzubringen. Bevorzugt werden die Kollectoren aber auf eine Dachunterkonstruktion aufgebracht oder an einer Fassadenunterkonstruktion, welche jeweils sehr einfach gehalten werden kann, da der Kollektor bzw. die Kollektoreinheit sowohl die Funktion als Dachhaut bzw. Fassadenhaut als auch die Wärmedämmung übernimmt. In Verbindung mit Wärme- und Elektrizitätsspeichern können so auf einfach Weise energieautarke Gebäude bzw. Anlagen erstellt werden.

Insbesondere sind die Kollektoren oder Kollektoreinheiten in Kombination mit thermischen und elektrischen Kleinspeichern für provisorische Unterkünfte, Wohnwagen und Wohnmobile verwendbar, insbesondere auch in der Entwicklungszusammenarbeit, bei Notsituationen nach Naturereignissen eingesetzt werden, um Menschen kurzfristig mit Warmwasser und Elektrizität zu versorgen.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Kollektors gemäss Anspruch 11.

Durch die Abwicklung von Anordnung, Träger und Wärmedämmschicht jeweils von einer Rolle, deren flächige Platzierung aufeinander und deren Befestigung aneinander können die Kollektoren einfach und günstig hergestellt werden und durch die Aufrollung als Verbund oder die Faltung als Verbund ergibt sich eine einfache Konfektionierung für den Transport.

Der Kollektor weist somit eine Membrane bzw. einen Träger auf, der Hohlkammern versehenen ist. Der Träger ist aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise aus EPDM. Der Träger enthält durchgehende Kammern bzw. Kanäle welche von einer Flüssigkeit durchflössen oder von einem Gas durchströmt werden können. Die Membrane bzw. der Träger kann beispielsweise durch Verklebung bzw. Vulkanisierung von Stegen zwischen zwei Folien oder durch Strangpressung hergestellt werden.

An den Bahnenden werden die Hohlkammern bzw. Kanäle zusammengeführt, was mit dem Fachmann bekannten Mitteln, insbesondere flexiblen Leitungen erfolgen kann, womit der Wärme-träger bzw. die Flüssigkeit zu einer nächsten Kollektorenbahn bzw. zum Wärmespeicher geführt wird. Elektrische Verbindungen können in den Kollektorbahnen des photovoltaischen Teils integriert werden.

Auf die Träger werden auf deren Unterseite eine Wärmedämmschicht aus einer flexiblen Wärmedämmmatte, beispielsweise geschlossenporige EPDM- oder kaschierte Aerogel-matten und auf deren Oberseite flexible Photovoltaikbahnen appliziert. Die Herstellung der mit Hohlkammern versehenen Membranen bzw. Träger und der Dämmschicht kann idealerweise auch in einem Arbeitsgang, allenfalls durch Strangpressung von EPDM, hergestellt werden.

Die Kollektoren können zu beliebig grossen Kollektoreinheiten bzw. Planen, Bahn für Bahn, massgenau zusammengefügt werden. Dies geschieht durch Verklebung, Verschweissung bzw. Vulkanisierung der seitlich überstehenden Streifen oder der seitlichen Schnittflächen der Träger. So können Kollektoreinheiten bzw. Planen für Dächer und Fassaden in der Werkstatt exakt vorkonfektioniert und zusammengerollt auf die Baustelle gebracht werden.

Die Folie wird am Verwendungsort auf eine Unterlage aufgelegt und befestigt. Die Befestigung kann mechanisch, durch Verklebung, Klettverschluss oder mittels magnetischer Verbindung erfolgen.

Die Photovoltaik Zellen werden durch den Durchfluss der Wärmeträgerflüssigkeit im Trägermaterial gekühlt und arbeiten dadurch effizienter. Im Winter, wenn keine thermischen Gewinne zu erwarten sind können die Hohlkammern bzw. Kanäle im Träger wasserlos und mit Luft gefüllt sein, um den thermischen Dämmwert der Kollektoren bzw. der Kollektoreneinheiten und der damit versehenen Dach- bzw. Fassadenkonstruktion zu verbessern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur. Dabei zeigt die einzige Figur einen Vertikalschnitt durch zwei nur teilweise dargestellte Kollektoren, die zur Bildung einer ebenfalls nur teilweise gezeigten Kollektoreinheit miteinander verbunden sind.

Weg(e) zur Ausführung der Erfindung

Die Figur zeigt den Schichtaufbau der Kollektoren 10, die zusammen eine Kollektoreinheit bilden. Die Träger 2 mit den darin integrierten, aneinandergereihten Hohlräumen bzw. Kanälen 4 und die seitliche bzw. stirnseitige Verbindung 5 zweier Kollektoren 10 zu der Kollektoreinheit ist hier dargestellt. Auf jeden Kollektor ist eine photovoltaische Dünnschichtzelle 1 aufgebracht. Auf der Unterseite der Träger 2 ist jeweils die Wärmedämmschicht 3 appliziert. Die flächigen Teile des Kollektors bilden durch ihre Befestigung aneinander einen Verbund. Die Flexibilität des Kollektors bzw. des Verbunds erlaubt dessen Faltbarkeit oder Rollbarkeit.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.