BE1018182A3 - Dakpanconstructie met geintegreerd fotovoltaisch element. - Google Patents

Abstract

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een dakpanconstructie bestaande uit een draagconstructie voor ondersteuning van ten minste één fotovoltaïsch paneel, waarbij de draagconstructie ten minste één behuizingsblok bevat, en wordt gekenmerkt doordat het behuizingsblok ten minse één stekverbinding bevat voor de elektrische aansluiting. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een stekverbinding voor het elektrisch aansluiten van een of meer dakpanconstructies, waarbij de stekverbinding bestaat uit een eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent, die geïntegreerd is in een eerste dakpanconstructie, een tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent, die geïntegreerd is in een tweede dakpanconstructie, en ten minste een derde geleidende stroomkringcomponent, die is aangesloten op een inrichting voor opwekking van elektriciteit, gekenmerkt doordat de eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent en de tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent zodanig aangepast zijn dat ze in elkaar passen. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van ten minste één stekverbinding in een dakpanconstructie.

Description

Dakpanconstructie met geïntegreerd fotovoltaisch element

Toepassingsgebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het toepassingsgebied van zonne-energie, in het bijzonder dat van dakpanconstructies met fotovoltaisch elementen. De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een stekverbinding voor het elektrisch aansluiten van dakpanconstructies met geïntegreerde fotovoltaisch elementen. Achtergrond van de uitvinding

Duurzame energie biedt onze planeet de kans om de emissie van koolstof te reduceren, de lucht te zuiveren en onze beschaving een duurzamere basis te geven. Tevens biedt het landen over de hele wereld de kans om hun energiezekerheid te vergroten en economische ontwikkeling aan te moedigen. De snelst groeiende energietechnologie ter wereld is die van op het elektriciteitsnet aangesloten fotovoltaische cellen (PV), met een jaarlijkse toename in cumulatief geïnstalleerd vermogen van 50% in 2006 en 2007, tot een geschatte 7,7 GW. Dit komt neer op 1,5 miljoen huishoudens met PV-zonnecellen op het dak die wereldwijd elektriciteit leveren aan het elektriciteitsnet.

Het wijdverbreide gebruik van op huizen, bedrijven en fabrieken gemonteerde fotovoltaische systemen wordt algemeen beschouwd als een wenselijk doel. Meerdere factoren worden verondersteld kritisch te zijn voor de acceptatie van PV-systemen, in het bijzonder voor de particuliere huiseigenaar. De belangrijkste factoren zijn rendement, kosten en esthetica. De onderhavige uitvinding is een belangrijk hulpmiddel voor het ondersteunen van deze ontwikkelingen.

Tegenwoordig kent men verschillende dakpanconstructies met fotovoltaisch elementen om zonne-energie om te zetten in elektrisch vermogen. Een nadeel van veel typen fotovoltaisch elementen is dat de elektrische aansluiting tussen de verschillende fotovoltaisch elementen plaatsvindt via elektrische bekabeling. Tijdens de installatie kunnen de draden in de war raken en daardoor kan de aansluiting problemen opleveren. Bovendien is het voor de plaatser van dakpanconstructies met elektrische bekabeling niet mogelijk om de tijd die hij op het dak van een huis verblijft te verkorten. Voor het opsporen van een defect in een bekabelingssysteem is het nodig dat de technicus de verschillende kabels uit elkaar haalt voordat de reparatie kan beginnen. Het verwijderen en vervangen van kabels op daken is moeilijk en zwaar werk. Een voorbeeld van een dergelijke dakpanconstructie met fotovoltaisch element wordt gegeven in WO 2008/052 816.

Een oplossing waarmee het in de war raken van draden voorkomen kan worden, wordt voorgesteld in WO 2007/079 584. WO’584 biedt een modulair systeem dat bestaat uit een dakpanconstructie, met of zonder geïntegreerde fotovoltaïsche cellen, een montagerailsysteem voor montage van de dakpannen op een constructie en een bekabelingssysteem voor de fotovoltaïsche dakpan. De montagerails worden op de constructie bevestigd. Op de montagerail wordt een stekverbinding of bedrading bevestigd. Wanneer de dakpan met fotovoltaïsche cellen op de montagerail wordt bevestigd, maken de connectoren van de fotovoltaïsche cellen contact met de stekverbinding of de bedrading en komt de elektrische aansluiting tot stand.

Een nadeel van WO 2007/079 584 is dat de installatie van een extra steunconstructie voor de dakpan op de bestaande dakconstructie arbeidsintensief is. Montage van een systeem van metalen montagerails kost veel tijd en is zwaar werk waarvoor extra draagvermogen van de dakconstructie vereist is. Bovendien kunnen de dakpannen met fotovoltaïsch element wegens de montagerails niet volledig geïntegreerd worden met het dakdeel zonder fotovoltaïsch elementen, hetgeen esthetisch aantrekkelijker is. De kosten kunnen worden gereduceerd door de fotovoltaïsche cellen te integreren in traditionele dakpannen waarvoor geen extra platform of constructie op het dak geïnstalleerd hoeft te worden.

Een andere oplossing waarmee het in de war raken van draden voorkomen kan worden, wordt voorgesteld in DE 296 16 015, waarin een dakpan beschreven wordt. De dakpan kan uit verschillende materialen vervaardigd worden en er kunnen fotovoltaische cellen in de dakpan worden geïntegreerd, De elektrische aansluitingen zijn ingebouwd in kabelgoten die een doorgang vormen voor vocht en ventilatie.

Hoewel DE 296 16 015 voorziet in kabeldoorgangen die dienst doen als omleiding voor vocht en ventilatie, vormt oxidatie van elektrische contacten een probleem dat nog overwonnen moet worden. De lucht die door de kabelgoten onder de fotovoltaische panelen stroomt, bevat vocht. Het vocht kan in contact komen met de elektrische contacten, waardoor corrosie van de elektrische contacten ontstaat. Ook vorst kan schade aan de elektrische aansluiting veroorzaken. Aangezien de doorgangen voor de elektrische bekabeling aan beide zijden van de dakpan open zijn, kan bovendien ongedierte gemakkelijk bij de elektrische aansluitingen komen en de kabels doorknagen en vernielen, waardoor kortsluiting en mogelijk brand kan ontstaan.

Gezien de bovenvermelde nadelen van bestaande dakpannen met fotovoltaïsch elementen is het een belangrijk doel van de onderhavige uitvinding om een geoptimaliseerde dakpanconstructie met fotovoltaïsch element te bieden wat betreft installatiekosten, onderhoud en rendement.

Een specifiek doel van deze uitvinding is om een dakpanconstructie te bieden waarbij storingen gemakkelijk verholpen kunnen worden en waarbij de fotovoltaïsche cellen en elektrische aansluitingen makkelijk verwisseld kunnen worden zonder het dak te demonteren. Zo kan het in de war raken van draden voorkomen worden, is installatie eenvoudig en gebruiksvriendelijk en kan de tijd op het dak worden gereduceerd.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is om een dakpanconstructie te bieden die vochtbestendig is en dus verhindert dat water in contact komt met de elektrische aansluitingen en corrosie en/of oxidatie veroorzaakt.

Nog een doel van de onderhavige uitvinding is om een dakpanconstructie met fotovoltaisch element te bieden die voorzien is van holtes die natuurlijke en/of geforceerde ventilatie mogelijk maken, waarbij alle contact tussen de lucht en de elektrische aansluitingen wordt vermeden, terwijl het rendement van het fotovoltaische paneel toeneemt doordat het gekoeld wordt aan de achterzijde.

Een ander doel is om een dakpanconstructie te bieden waarvan de kosten gereduceerd kunnen worden door de kosten van de bouwmaterialen te reduceren. Aangezien de dakpanconstructies een integraal onderdeel van het ontwerp uitmaken, passen ze bovendien beter in het geheel en zijn esthetisch aantrekkelijker dan andere opties voor zonne-energie.

De onderhavige uitvinding bereikt de bovenvermelde doelen door een dakpanconstructie met fotovoltaisch element te gebruiken in overeenstemming met de onderhavige uitvinding.

Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een dakpan constructie bestaande uit een draagconstructie voor ondersteuning van een fotovoltaisch paneel, waarbij de draagconstructie ten minste één behuizingsblok bevat, en wordt gekenmerkt doordat het behuizingsblok ten minste één stekverbinding bevat voor de elektrische aansluiting.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een stekverbinding voor het elektrisch aansluiten van een of meer dakpanconstructies, waarbij de stekverbinding bestaat uit een eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent, die geïntegreerd is in een eerste dakpanconstructie, een tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent, die geïntegreerd is in een tweede dakpanconstructie, en ten minste een derde geleidende stroomkringcomponent, die is aangesloten op een inrichting voor opwekking van elektriciteit, gekenmerkt doordat de eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent en de tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent zodanig aangepast zijn dat ze in elkaar passen. De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van ten minste één stekverbinding in een dakpanconstructie.

Beschrijving van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een dakpanconstructie bestaande uit een draagconstructie voor ondersteuning van ten minste één fotovoltaisch paneel, waarbij de draagconstructie ten minste één behuizingsblok bevat, en wordt gekenmerkt doordat het behuizingsblok ten minste één stekverbinding bevat voor de elektrische aansluiting.

Doordat er ten minste één behuizingsblok met ten minste één stekverbinding geïntegreerd is in de draagconstructie, kan de elektrische aansluiting in de dakpan of tussen een of meer dakpannen zodanig tot stand gebracht worden dat de elektrische aansluiting vochtbestendig is. Het voordeel is dat het behuizingsblok de elektrische aansluiting beschermt tegen contact met vocht uit de omgeving en dus voorkomt dat water in contact komt met de elektrische aansluitingen; daardoor wordt corrosie en/of oxidatie voorkomen.

Door het behuizingsblok in de lengte in de draagconstructie te plaatsen wordt contact met drainagevocht en luchtstroming beperkt. In tegenstelling tot bij horizontale plaatsing van het behuizingsblok kan het vocht langs de helling van het dak naar beneden stromen.

Door middel van een kliksysteem kan de behuizingsblok gemakkelijk in de draagconstructie worden vastgeklikt, zodat plaatsing van de dakpan zeer eenvoudig en gebruiksvriendelijk is. Door de behuizingsblok op de draagconstructie vast te klikken wordt het lastige bedradingswerk, dat kan leiden tot aansluitfouten, vermeden. De behuizingsblok met de stekverbinding kan van de draagconstructie worden verwijderd. Bij voorkeur kan het fotovoltaische paneel van de dakpan worden verwijderd zonder het dak te demonteren. Het fotovoltaische paneel wordt omgeven door een framedeel dat van de draagconstructie kan worden losgenomen en kan worden vervangen door het eenvoudig uit de betreffende draagconstructie te trekken, een nieuw deel in de stroomkring te klikken en het nieuwe paneel in de draagconstructie te drukken door middel van een kliksysteem. Het voordeel van uitwisselbare fotovoltaische panelen en elektrische aansluitingen is dat het verhelpen van storingen eenvoudiger wordt. Dankzij een verwijderbaar PV-paneel en uitwisselbare stekverbindingen kan de installatie, verwijdering en vervanging van deze componenten worden vereenvoudigd. Bovendien wordt de tijd die op het dak wordt doorgebracht voor de opbouw van het dak gereduceerd.

Bij voorkeur is de draagconstructie voorzien van holtes voor natuurlijke en/of geforceerde ventilatie. Deze holtes bevorderen de doorstroming van lucht direct onder de fotovoltaische panelen waardoor de fotovoltaische panelen gekoeld worden en hun rendement minder wordt beïnvloed door temperatuurstijgingen. Indien men wenst gebruik te maken van een warmtepomp voor de verwarming van het huis, kan door een opening in de draagconstructie bij de bovenste dakpan , de warmere lucht komende van de afkoeling van de fotovoltaische panelen gebruikt worden om de prestatiecoëfficiënt (COP) van de warmtepomp met 10 % of meer te verhogen.

Korte beschrijving van de tekeningen FIG 1 is een schematische voorstelling van een deel van het dak met twee rijen dakpannen met fotovoltaisch elementen.

FIG 2 is een schematische voorstelling van een dakpanconstructie met fotovoltaisch element bestaande uit een draagconstructie voor ondersteuning van een framedeel met daarin een fotovoltaisch paneel.

FIG 3 is een schematische voorstelling van een doorsnede van een dak dat bedekt is met dakpannen met fotovoltaisch element.

FIG 4 is een schematische voorstelling van een draagconstructie.

FIG 5 is een schematische voorstelling van het eerste behuizingsblok.

FIG 6 is een schematische voorstelling van het tweede behuizingsblok.

FIG 7 (a) en FIG 7 (b) zijn een schematische voorstelling van de eerste stekverbinding.

FIG 8 is een schematische voorstelling van de tweede stekverbinding.

FIG 9 is een schematische voorstelling van het aansluitelement.

FIG 10 is een schematische voorstelling van de achterzijde van het framedeel van de dakpanconstructie met fotovoltaïsch element.

FIG 11 is een schematische voorstelling van het eerste en tweede framedeel, ontworpen voor omsluiting van een fotovoltaïsch paneel.

FIG 12 is een schematische voorstelling van een dwarsdoorsnede van een dakpanconstructie bestaande uit een framedeel dat een fotovoltaïsch paneel omsluit en illustreert het kliksysteem.

FIG 13 is een schematische voorstelling van een stekverbinding met aansluitelementen en een diode.

FIG 14 is een schematische voorstelling van een dwarsdoorsnede van een dakpanconstructie, met een framedeel dat een fotovoltaïsch paneel ondersteunt.

FIG 15 is een schematische voorstelling van een draagconstructie met twee geïnstalleerde behuizingsblokken.

FIG 16 is een schematische voorstelling van een langsdoorsnede van een dakpanconstructie, met een framedeel dat een fotovoltaïsch paneel ondersteunt.

FIG 17 is een schematische voorstelling van de achterzijde van de draagconstructie.

FIG 18 is een schematische voorstelling van een enkele stroomkring van stekverbindingen in de dakpannen met fotovoltaïsch element.

FIG 19 is een schematische voorstelling van een dubbele stroomkring van stekverbindingen in de dakpannen met fotovoltaïsch element.

FIG 20 is een schematische voorstelling van een dubbele stroomkring van stekverbindingen op een dak.

FIG 21 is een schematische voorstelling van het eerste behuizingsblok voor een dubbele stroomkring.

FIG 22 is een schematische voorstelling van het tweede behuizingsblok voor een dubbele stroomkring.

FIG 23 is een schematische voorstelling van een stekverbinding met aansluitelementen en een diode.

FIG 24 is een schematische voorstelling van een draagconstructie en een sluitpaneel.

Beschrijving van een voorkeursuitvoerinq

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt een dakpanconstructie voorgesteld voor omzetting van licht in elektriciteit volgens het foto-elektrisch principe, waarbij de dakpan een draagconstructie omvat voor ondersteuning van ten minste één fotovoltaïsch paneel, en waarbij de draagconstructie ten minste één behuizingsblok omvat, gekenmerkt doordat het behuizingsblok ten minste één stekverbinding bevat voor de elektrische aansluiting. Op fig. 1 wordt een deel van het dak voorgesteld, met twee rijen dakpannen met fotovoltaïsch element 1 erop.

Zoals fig. 2 laat zien, omvat de dakpan met fotovoltaïsch element 1 een draagconstructie 2 voor ondersteuning van een framedeel 3 met daarin het fotovoltaïsch paneel 4.

Zoals figuur 3 laat zien, heeft de draagconstructie 2 van een dakpanconstructie 1 conventionele, omgebogen randen 5, die ingrijpen in de dakconstructie 6. De draagconstructie 2 omvat verder een neerwaarts gebogen eerste zijrand 7 en een opwaarts gebogen tweede zijrand 8, zoals geïllustreerd in fig. 2 en 4, Elk van deze zijranden 7 en 8 is over het algemeen U-vormig. Volgens figuur 4 bevindt zich een uitsparing 9 met inkepingen 10 ongeveer in het midden van de draagconstructie 2. Verder omvat de draagconstructie 2 een eerste rij 11 en een tweede rij 12 met holtes, die twee kanalen vormen tussen de bovenkant 13 en de onderkant 14 van de draagconstructie 2.

De draagconstructie 2 omvat verder een eerste behuizingsblok 15, dat geïllustreerd is in figuur 5. De eerste behuizingsblok omvat een langwerpige holte 16 en twee klemmen 17. Het tweede behuizingsblok 18, dat geïllustreerd is in fig. 6, omvat een langwerpige holte 101 en twee klemmen 19.

Zoals figuur 7 (a) en 7 (b) laten zien, is een eerste stekverbinding 20 een eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent met een vork 21 aan de ene kant en een vork 22 aan de andere kant. Een tweede stekverbinding 23, die geïllustreerd is in figuur 8, is een tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent die een vork 24 aan het ene uiteinde en een buiging 25 aan het andere uiteinde 26 omvat.

Zoals figuur 9 gedetailleerd laat zien, wordt er een aansluitelement 27 voorgesteld en zoals getoond in figuur 10, worden twee aansluitelementen 27 bevestigd op de geleidende strip (niet getoond in de figuur) aan de achterzijde van het fotovoltaïsche paneel 4, één op de positieve en één op de negatieve pool. Bij voorkeur wordt er een diode 28 bevestigd aan de achterzijde van het framedeel 3, dat het fotovoltaïsche paneel ondersteunt, en wordt aangesloten tussen de twee aansluitelementen 27.

Zoals figuur 11 laat zien, wordt het fotovoltaïsche paneel ingesloten tussen twee delen 3a en 3b van het framedeel 3. Deel 3b van het framedeel 3 bevat klemmen 29 om het framedeel 3 in de draagconstructie 2 te bevestigen door middel van een kliksysteem, dat gedetailleerd is weergegeven in figuur 12 en figuur 14.

Bij voorkeur zijn de stekverbindingen 20 en 23 en de aansluitelementen 27 vervaardigd van geleidende materialen, zoals (roestvast) staal, aluminium, composietmaterialen, materialen die bij voorkeur voorzien zijn van een geleidende coating en dergelijke. Bij voorkeur heeft het geleidende materiaal een soortelijke weerstand die lager is dan 10,0.10'7Ωπί. Nog meer te verkiezen is het, wanneer de soortelijke weerstand lager is dan 7,5.10'7 Dm en zelfs nog verkieslijker is een weerstand die lager is dan 7,3.10'7Qm. Bij voorkeur wordt roestvast verenstaal gebruikt met een treksterkte van ten minste 1500 N/mm2. Het roestvaste verenstaal verzekert een zekere veerkracht wanneer de stekverbindingen 20 en 23 op elkaar moeten worden aangesloten of wanneer ze op de aansluitelementen 27 moeten worden aangesloten die aan het fotovoltaische paneel 4 zijn bevestigd. Tevens is de treksterkte van het roestvaste verenstaal ten minste 1500N/mm2, zodat er kracht benodigd is om de stekverbindingen 20 en 23 en/of de aansluitelementen 27 los te koppelen als ze eenmaal aangesloten zijn. Door middel van een coating wordt oxidatie en/of corrosie van het materiaal gereduceerd, terwijl de oppervlakteweerstand tussen de verschillende elementen eveneens kan worden gereduceerd.

In een voorkeursuitvoering zijn de eerste en tweede stekverbinding 20 en 23 op elkaar aangesloten, zoals geïllustreerd in figuur 13. De eerste stekverbinding 20 is via de vorken 22 aangesloten op een aansluitelement 27. De vork 24 van de tweede stekverbinding 23 maakt contact met een ander aansluitelement 27. Bij voorkeur zijn de aansluitelementen 27 aangesloten op het eerste (15) respectievelijk het tweede (18) behuizingsblok via een stekverbinding, waardoor de lengte van het deel van de aansluitelementen 27 dat in de behuizingsblokken 15 of 18 valt zodanig bemaat is dat beweging van de aansluitelementen 27 in de openingen van de behuizingsblokken 15 en 18 tot een minimum wordt beperkt.

In een andere voorkeursuitvoering kan bij voorkeur de eerste stekverbinding 20 zodanig ontworpen worden dat het geleidende element kan bewegen. Een elastische, flexibele zone 201 maakt beweging van de stekverbinding 20 in het behuizingsblok 15 mogelijk als gevolg van uitzetten en krimpen van de draagconstructie 2 door veranderende weersomstandigheden, zoals getoond in figuur 7 (b).

De aansluitelementen 27 maken fysiek contact met de geleidende strip aan de achterzijde van het fotovoltaïsche paneel 4 (niet getoond in de figuur). Deze reeks elektrische aansluitcomponenten, de stekverbinding 50, kan herhaaldelijk geïnstalleerd worden in verschillende dakpannen met fotovoltaïsche elementen 1 om een aaneenschakeling te maken voor het geleiden van de elektriciteit. Bij voorkeur omvat de stekverbinding een diode 28. De diode 28 wordt in het circuit opgenomen als omleiding voor het fotovoltaïsche paneel 4 in geval van een storing.

In een voorkeursuitvoerïng is de eerste stekverbinding 20 geïntegreerd in het eerste behuizingsblok 15, zie ook figuur 5. Het tweede behuizingsblok 18 bevat de tweede stekverbinding 23, zoals geïllustreerd in figuur 6. Opname van de eerste en tweede stekverbinding 20 en 23 in respectievelijk het eerste en tweede behuizingsblok 15 en 18 biedt het voordeel dat de stekverbindingen 20 en 23 beschermd worden tegen vocht. Daarom is er geen oxidatie en/of corrosie van de metalen elektrische aansluitingen mogelijk. In een verkieslijkere uitvoering kunnen de stekverbindingen 20 en 23 gecoat worden. In een verkieslijkere uitvoering kunnen de uitsparingen 16 en 101 van de respectievelijke behuizingsblokken 15 en 18, waar de stekverbindingen 20 en 23 contact maken met de aansluitelementen 27 van het fotovoltaïsche paneel 4, extra afgedicht worden met bijvoorbeeld, maar niet uitsluitend, niet-geleidend vet op siliconenbasis of siliconen. Aanvullende afdichting kan ook bereikt worden door een O-ring aan te brengen of door 2K-spuitgieten van de elementen. De aanvullende afdichting voorkomt dat de elektrische aansluitingen in aanraking komen met vocht. In een voorkeursuitvoering kunnen de verschillende elementen van de dakpanconstructie, d.w.z. de draagconstructie 2 en de behuizingsblokken 15 en 18, vervaardigd zijn van waterdicht materiaal.

Het fotovoltaische paneel 4 is bevestigd in het framedeel 3 en afgedicht, zodat het vochtbestendig is. Bij voorkeur wordt de afdichting tot stand gebracht met behulp van, maar niet beperkt tot, lijm op siliconenbasis. Zoals geïllustreerd in figuur 12 en figuur 14, wordt de bevestiging van het framedeel 3 met het fotovoltaïsche paneel 4 in de draagconstructie 2 van de dakpanconstructie 1 tot stand gebracht door middel van de klemmen 29 van het framedeel 3, met behulp van een kliksysteem.

Zoals geïllustreerd in figuur 15, zijn twee de stekverbindingen 20 en 23 in de behuizingsblokken 15 en 18 bevestigd in de draagconstructie 2 om de aansluitelementen 27 te ontvangen van het fotovoltaïsche paneel 4 in het framedeel 3 (niet getoond in de figuur) van de dakpan met fotovoltaisch element 1. Bij voorkeur kunnen de behuizingsblokken 15 en 18 uit de draagconstructie 2 worden verwijderd. Het eerste behuizingsblok 15 wordt vastgeklikt in de uitsparing 9 van de draagconstructie 2. De klemmen 17 van het eerste behuizingsblok 15 zijn bevestigd in de inkepingen 10 van de centrale uitsparing 9 door middel van een klikmechanisme. Het tweede behuizingsblok 18 zit vastgeklikt aan het andere uiteinde van de uitsparing 9 in de draagconstructie 2. De klemmen 19 van het tweede behuizingsblok 18 zitten vastgeklikt in de inkepingen 10 van de centrale uitsparing 9 en het tweede behuizingsblok 18 wordt dan naar de volgende inkepingen 10 geschoven. Zoals geïllustreerd in figuur 16, zijn de vork 22 van de eerste stekverbinding en de vork 24 van de tweede stekverbinding 23 nu zo gericht dat ze de aansluitelementen 27 kunnen ontvangen die aan de geleidende strip aan de achterzijde van het fotovoltaïsche paneel 4 zijn bevestigd (niet getoond op de figuur). Bij voorkeur worden de aansluitelementen 27 aangesloten op het eerste (15) respectievelijk het tweede (18) behuizingsblok door middel van een stekverbinding, waardoor de lengte van het deel van de aansluitelementen 27 dat ontvangen wordt door de behuizingsblokken 15 of 18 zodanig bemaat is dat de beweging van de aansluitelementen 27 in de openingen van de behuizingsblokken 15 en 18 tot een minimum beperkt wordt. De draagconstructie 2 is zodanig ontworpen dat krimpen en uitzetten als gevolg van veranderende weersomstandigheden mogelijk is. De eerste stekverbinding 20 en de tweede stekverbinding 23 worden in hun respectievelijke behuizingsblokken bevestigd. De draagconstructie 2 beweegt in langsrichting rond de stekverbindingen. De beweging van de verschillende stroomkringdelen wordt echter tot een minimum beperkt, zodat de speling en derhalve de wrijving van de verschillende elementen wordt gereduceerd. Door de wrijving tussen de verschillende stroomkringdelen te reduceren wordt slijtage van het geleidende materiaal eveneens gereduceerd.

In een andere uitvoering van de uitvinding kan bij voorkeur de eerste stekverbinding 20 zodanig ontworpen worden dat het geleidende element kan bewegen. Een elastische, flexibele zone 201 maakt beweging van de stekverbinding 20 in het behuizingsblok 15 mogelijk als gevolg van uitzetten en krimpen van de draagconstructie 2 door veranderende weersomstandigheden, zoals getoond in figuur 7 (b). De vernauwing die de flexibele, elastische zone 201 bepaalt is zodanig ontworpen dat de geleidbaarheid van het stroomkringdeel niet wordt beïnvloed.

De draagconstructie 2 van de dakpanconstructie 1 dient als drager van het framedeel 3, dat op de bovenzijde van de draagconstructie 2 gemonteerd is, zoals geïllustreerd in figuur 2. Wanneer het framedeel 3 met het fotovoltaische paneel 4 nu op de draagconstructie 2 wordt gedrukt, klikken de klemmen 29 van het framedeel 3 in de draagconstructie 2, waardoor verzekerd wordt dat de dakpan met fotovoltaïsch element 1 bestand is tegen veranderende weersomstandigheden, bijvoorbeeld een sterke wind of veranderende temperaturen. In een voorkeursuitvoering breken de klemmen 29 wanneer het framedeel 3 van de draagconstructie 2 losgenomen wordt. Op die manier is het niet mogelijk om een defect fotovoltaisch paneel 4 opnieuw te installeren.

Verder zijn de vorken 22 en 24 van de eerste en tweede stekverbinding 20 en 23 veerkrachtig genoeg om de aansluitelementen 27 te ontvangen. Bij voorkeur wordt roestvast verenstaal met een treksterkte van ten minste 1500 N/mm2 gebruikt. Derhalve is er enige kracht vereist om het framedeel 3 in de draagconstructie 2 te bevestigen. Hierdoor is een sterke verbinding mogelijk tussen de elektrische aansluitelementen in de dakpanconstructie 1.

Een voordeel van het gebruik van stekverbindingen voor het aansluiten van de vele dakpannen is dat aansluitklemmen op de achterzijde van de draagconstructie 2 niet meer aangesloten hoeven te worden door middel van elektrische bekabeling. Het bedraden is erg lastig werk, en uitgaande kabels uit de vele dakpannen met fotovoltaïsch element raken in de war en veroorzaken aansluitfouten. Door dakpannen te plaatsen waarin stekverbindingen geïntegreerd zijn in behuizingsblokken, worden de verschillende samenstellingen aangesloten door de behuizingsblokken eenvoudig in de dakpannen te klikken en vervolgens de input van een dakpan in de output van een onderliggende dakpan te klikken.

Bovendien wordt het verhelpen van storingen eenvoudiger en veiliger door demontabele behuizingsblokken te gebruiken waarin de stekverbindingen voor aansluiting van dakpannen met fotovoltaïsch elementen geïntegreerd zijn. Demontage van de dakpanconstructie is niet meer nodig. Het verwijderbare framedeel met het fotovoltaische paneel wordt losgeklikt en de verwijderbare behuizingsblokken kunnen apart uit de draagconstructie worden verwijderd, getest en/of vervangen. Het plaatsen, verwijderen en vervangen van het framedeel met het fotovoltaische paneel of de verschillende behuizingsblokken met de geïntegreerde stekverbindingen zijn eenvoudige en gebruiksvriendelijke taken. Door de tijd die de technicus op het dak doorbrengt te reduceren, wordt de handeling bovendien veel veiliger en kunnen de arbeidskosten worden gereduceerd.

De dakpannen kunnen elkaar overlappen zodat de dakpan geborgd is tegen omhoogtillen en er water over een dakpan naar beneden kan stromen. De draagconstructie 2 van een dakpanconstructie met fotovoltaïsch element 1 heeft conventionele, omgebogen randen 7 en 8 om waterdichtheid en onderling in elkaar grijpen van aangrenzende dakpannen met fotovoltaïsch element te verzekeren, zoals geïllustreerd in figuur 2 en 4. Andere conventionele of onconventionele randen die in elkaar grijpen kunnen ook gebruikt worden. Met name heeft de draagconstructie 2 profielen 5 die in de dakconstructie 6 ingrijpen en die de dakpan verticaal op het dak bevestigen, zoals geïllustreerd in figuur 3. Een verkieslijkere uitvoering van een dakpanconstructie omvat klemmen die op het onderdak aangrijpen ter voorkoming van het wegwaaien van de dakpan.

Verschillende rijen dakpannen met fotovoltaïsch element worden op het onderdak gelegd, zoals geïllustreerd in figuur 1. Aangrenzende dakpannen worden elektrisch aangesloten door het tweede behuizingsblok 18 met de vork 26 van de tweede stekverbinding 23 in de draagconstructie 2 van de dakpan met fotovoltaïsch element 1 vast te klikken in het eerste behuizingsblok 15 met de vork 21 van de eerste stekverbinding 20 van de dakpan die boven de dakpan met fotovoltaïsch element 1 geplaatst is. Door de dakpannen vanaf de dakgoot opwaarts naar de nok van het dak te leggen, wordt deze handeling meerdere malen herhaald en kunnen verschillende rijen dakpannen 1 gemakkelijk worden aangesloten.

Bij voorkeur worden de behuizingsblokken 15 en 18 in de lengte in de draagconstructie 2 geplaatst, contact met drainagevocht en luchtstroming wordt beperkt. In tegenstelling tot bij horizontale plaatsing van het behuizingsblok kan het vocht langs de helling van het dak naar beneden stromen.

In een voorkeursuitvoering wordt de waterbestendigheid van de behuizingsblokken 15 en 18 geleverd door een aanvullende afdichtingscomponent. Bij voorkeur bestaat deze afdichtingscomponent uit, maar is niet beperkt tot, niet-geleidend vet op siliconenbasis of siliconen. Door het eerste en tweede behuizingsblok 15 en 18 tegen elkaar te drukken, vormt het vet op siliconenbasis of vormen de siliconen aan het uiteinde van de behuizingsblokken 15 en 18 een aanvullende afdichting binnen de behuizingsblokken 15 en 18 en aan de aansluitzijde van het eerste en tweede behuizingsblok 15 en 18. Door de extra afdichtingscomponent te gebruiken kan vocht onder geen enkele omstandigheid de behuizingsblokken binnendringen aan de zijde waar het ene behuizingsblok op het andere wordt aangesloten. Bij voorkeur wordt de aansluiting van de verbindingsdelen gemaakt met behulp van 2K-spuitgieten, waardoor de waterdichtheid toeneemt. Als aanvullende afdichtmethode kan ook een O-ring gebruikt worden.

Een voorkeursdakpanconstructie overeenkomstig de uitvinding omvat de draagconstructie 2, de behuizingsblokken 15 en 18 en het framedeel 3, bij voorkeur gemaakt van kunststof. Nog verkieslijker is het om de draagconstructie 2, de behuizingsblokken 15 en 18 en het framedeel 3 gedeeltelijk van herbruikbaar kunststof te vervaardigen. Het voordeel van het gebruik van herbruikbaar materiaal, bijvoorbeeld kunststof, is dat 40% afval gebruikt kan worden, waardoor de productiekosten van een dakpan binnen de perken gehouden kunnen worden. Verder kunnen het PV-paneel, de draagconstructie en het behuizingsblok nadat de dakpan met fotovoltaisch element gedurende de vooraf bepaalde levensduur gebruikt is, eenvoudig gerangschikt en gescheiden worden, waardoor uitstekende recycle-eigenschappen kunnen worden verkregen. Het gebruikte materiaal is bij voorkeur UV-bestendig, schokbestendig en bestand tegen extreme temperatuurwisselingen.

Bij voorkeur, zoals geïllustreerd in figuur 17, is de achterzijde van de draagconstructie 2 voorzien van verschillende uitsparingen 30, waardoor er nog minder materiaal gebruikt hoeft te worden en de sterkte van de constructie toch optimaal gehouden wordt. Bovendien wordt het gewicht van de dakconstructie gereduceerd, wat veiliger is. Omdat het gewicht van gewicht van de dakpannen gereduceerd wordt, worden de transportkosten ook gereduceerd. Bij voorkeur worden de delen 2K-gespuitgiet, zodat materiaal verkregen wordt dat zeer sterk, stijf en toch licht van gewicht is, waardoor de dakpannen gebruikt kunnen worden als afwerklaag van het dak. Co-injectie of vergelijkbare technieken kunnen eveneens gebruikt worden. De kleur van het kunststof kan worden aangepast aan de voorkeur van de gebruiker. Het materiaal maakt bovendien een betere geluids- en warmte-isolatie mogelijk. Gebruik van dit materiaal verzekert nauwkeurigheid tot op de millimeter tijdens de productie, lichtgewicht dakpannen die nauwkeurig en eenvoudig geplaatst kunnen worden en aansluiting van de dakpannen. Bovendien is de kunststof bestand tegen mos en andere begroeiing. Door de behuizingsblokken van dergelijke kunststof te vervaardigen wordt verhinderd dat ongedierte bij de elektrische aansluitingen kan komen en de kabels kan doorknagen en vernielen, wat kan leiden tot kortsluiting en mogelijk tot brand.

Bij voorkeur is de draagconstructie 2 voorzien van een eerste en tweede holte 11 en 12, die twee kanalen vormen tussen de bovenkant 13 en de onderkant 14 van de draagconstructie 2, zoals geïllustreerd in figuur 4. De holten 11 en 12 maken natuurlijke ventilatie mogelijk. Buitenlucht kan onder de fotovoltaische panelen doorstromen om ze te helpen koelen en het energieopwekkingsrendement van de panelen te verhogen. De kanalen laten luchtstroming toe in de ruimte tussen de draagconstructie 2 en het fotovoltaische paneel 4 in het framedeel 3. De luchtstroom koelt de achterzijde van het fotovoltaische paneel 4, waardoor het rendement van het paneel 4 behouden blijft. Vervolgens stroomt de lucht door de kanalen in de richting van de bovenliggende dakpan met fotovoltaisch element. Deze holtes bevorderen de doorstroming van lucht direct onder de fotovoltaische panelen waardoor de fotovoltaische panelen gekoeld worden en hun rendement minder wordt beïnvloed door temperatuurstijgingen. Indien men wenst gebruik te maken van een warmtepomp voor de verwarming van het huis, kan door een opening in de draagconstructie bij de bovenste dakpan , de warmere lucht komende van de afkoeling van de fotovoltaische panelen gebruikt worden om de prestatiecoëfficiënt (COP) van de warmtepomp met 10 % of meer te verhogen.

Bij voorkeur is de dakpan 1 aan het dak geborgd door middel van een klem op het onderdak.

In een voorkeursuitvoering worden verschillende rijen, bijvoorbeeld 20, dakpannen met fotovoltaisch element elektrisch op elkaar aangesloten op het dak. Op deze manier wordt een serieschakeling gevormd. Om de elektrische stroomkring tussen de aangrenzende rijen dakpannen met fotovoltaisch element te sluiten, is slechts één draad benodigd om de dakpan bovenin de rij op de dakpan onderin de aangrenzende rij aan te sluiten en de stroom in alle dakpannen met fotovoltaisch element in dezelfde richting te leiden, zoals geïllustreerd in figuur 18. In de war raken van draden is derhalve onmogelijk.

In een andere voorkeursuitvoering, en zoals geïllustreerd in figuur 19 en meer gedetailleerd in figuur 20 tot en met 23, wordt een dakpanconstructie voorgesteld waarin het behuizingsblok ten minste twee stekverbindingen bevat voor de elektrische aansluiting. De extra set stekverbindingen in het behuizingsblok vervangt de functie van een kabel en vormt derhalve een geïntegreerde connector. In een rij dakpannen met fotovoltaisch element stromen de elektrische ladingen door de aangesloten stekverbindingen van de onderkant van de rij dakpannen met fotovoltaisch element naar de bovenkant van de rij. Door een aansluitelement, bijvoorbeeld een brug, aan de bovenkant van de rij te plaatsen om de paren stekverbindingen aan te sluiten, kunnen de elektrische ladingen verder geleid worden in dezelfde bovenste rij dakpannen en kan de elektrische stroomkring derhalve worden gesloten. Een voordeel van de onderhavige uitvoering is dat, daar de aanvullende set stekverbindingen geïntegreerd kan worden in de dakpan en de kabel vervangt, er geen draden benodigd zijn op het dak, noch in de dakpanconstructie 1 en in de war raken van draden volledig uitgesloten wordt.

Een andere uitvoering overeenkomstig de uitvinding, die in figuur 24 geïllustreerd is, voorziet in een dakpanconstructie 1 omvattende een draagconstructie 2 en een sluitpaneel 31, dat op de draagconstructie gemonteerd is om de samenstelling af te sluiten. Het sluitpaneel 31 is een paneel dat in de draagconstructie 2 wordt vastgeklikt door middel van een kliksysteem met klemmen 32. Het sluitpaneel 31 is bij voorkeur vervaardigd van waterdicht kunststof en is aangepast aan de draagconstructie 2. De dakpannen die voorzien zijn van het sluitpaneel 31 worden bij voorkeur op de noordzijde van het dak geplaatst. Op deze manier kan het gehele dak bedekt worden met dezelfde soort dakpannen, met of zonder fotovoltaische panelen, en is het dak esthetisch aantrekkelijker. Een ander voordeel van de onderhavige uitvinding is dat het dak met fotovoltaïsch elementen incrementeel kan worden opgebouwd. Als het budget voor fotovoltaische panelen niet onmiddellijk beschikbaar is, wordt de draagconstructie 2 op het dak geplaatst en afgesloten met het sluitpaneel 31. Wanneer het budget voor fotovoltaische panelen beschikbaar is, wordt het sluitpaneel 31 verwijderd en vervangen door een framedeel 3 met een fotovoltaïsch paneel 4. Extra kosten voor dakpannen die onbruikbaar worden wanneer ze worden vervangen door dakpannen met geïntegreerde fotovoltaische panelen, worden derhalve vermeden. Dit kan zowel bij nieuwe gebouwen als bij te renoveren gebouwen worden gedaan.

Een andere uitvoering van de onderhavige uitvinding is een samenstelling van meerdere dakpannen die zich uitstrekt over de breedte en/of lengte van meerdere conventionele dakpannen. De dakpanconstructie wordt elektrisch op een stroomkring aangesloten door middel van ten minste één stekverbinding.

De fotovoltaische panelen 4 van de dakpannen 1 kunnen beweegbaar worden uitgevoerd in de framedelen 3, waardoor de fotovoltaische panelen 4 bewogen kunnen worden om een optimale hoeveelheid zonlicht op te vangen; het rendement van de panelen wordt daardoor verhoogd. Nog meer te verkiezen is het wanneer het fotovoltaische fotovoltaische paneel 4 bedekt wordt met een plaat van kunststof of glas die het licht bundelt, bijvoorbeeld overeenkomstig het fresnel-principe. Een andere manier om het rendement van de dakpan te verhogen is om reflectoren op de draagconstructie te monteren, waardoor de hoeveelheid opgevangen zonlicht wordt gereflecteerd en vermeerderd.

Een persoon die in de techniek bedreven is zal begrijpen dat de hierboven beschreven voorbeelden louter illustratief zijn overeenkomstig de onderhavige uitvinding en dat ze het bedoelde toepassingsbereik van de uitvinding niet beperken. Andere toepassingen van de onderhavige uitvinding kunnen eveneens worden overwogen.

Claims (1)

11. Aantal dakpanconstructies overeenkomstig conclusie 1 tot en met 10, die elektrisch zijn aangesloten door middel van een stekverbinding (50) voor het elektrisch aansluiten van een of meer dakpanconstructies (1), waarbij de stekverbinding bestaat uit de volgende componenten: - een eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent (20), die geïntegreerd is in een eerste dakpanconstructie (1); -een tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent(23), die geïntegreerd is in een tweede dakpanconstructie; en - ten minste een derde geleidende stroomkringcomponent (27) die is aangesloten op een inrichting voor opwekking van elektriciteit, gekenmerkt doordat de eerste stijve, geleidende stroomkringcomponent (20) en de tweede stijve, geleidende stroomkringcomponent (23) zodanig zijn aangepast dat ze in elkaar passen. 12. -Aantal dakpanconstructies overeenkomstig conclusie 1 tot en met 10, die elektrisch zijn aangesloten door middel van een stekverbinding (50) zoals gedefinieerd in conclusie 11, waarbij ten minste één van de eerste (20) en/of tweede stijve, geleidende stroomkringcomponenten omsloten is door een behuizingsblok (15;18), gekenmerkt doordat het behuizingsblok (15;18) zodanig ontworpen is dat het een derde geleidende stroomkringcomponent (27) kan ontvangen door middel van een stekverbinding. 13. -Aantal dakpanconstructies overeenkomstig conclusie 1 tot en met 10, die elektrisch zijn aangesloten door middel van een tekverbinding (50) overeenkomstig conclusie 11, waarbij ten minste één an de stroomkringcomponenten (20;23;27) elastisch en flexibel is intworpen zodat beweging mogelijk is. 14, -Aantal dakpanconstructies overeenkomstig conclusie 1 tot sn met 10, die elektrisch zijn aangesloten door middel van een itekverbinding (50) overeenkomstig conclusie 11, en die een aanvullende leleidende stroomkringcomponent 28 bevatten. 15. -Gebruik van een aantal dakpanconstructies »vereenkomstig conclusie 1 tot en met 10, die elektrisch zijn aangesloten loor middel van ten minste één stekverbinding (50) zoals gedefinieerd in ;onclusie11 tot en met 14 in een dakpanconstructie (1) overeenkomstig :onclusie 1 tot en met 10.