PL246643B1 - Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka, która charakteryzuje się tym, że składa się z górnej przezroczystej szklanej płytki (4), której górna powierzchnia powleczona jest nadrukowaną na nią barwną powłoką ceramiczną (5) o grubości < 45 µm, która powleczona jest samoczyszczącą warstwą hydrofobową (6) o grubości wynoszącej 300 nm — 800 nm oraz dolnej przezroczystej szklanej płytki (7) o identycznym profilu, której dolna powierzchnia powleczona jest barwną powłoką ceramiczną (8), przy czym pomiędzy dolną powierzchnią górnej szklanej płytki (4) i górną powierzchnią dolnej szklanej płytki (7) umieszczone jest co najmniej jedno ogniwo monokrystaliczne (9) usytuowane nad ich dolnymi bokami (2), a ponadto obie szklane płytki (4, 7) wraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem monokrystalicznym (9) z przewodami elektrycznymi (11) zlaminowane są ze sobą folią laminacyjną (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka, zwłaszcza typu „karpiówka” i fotowoltaiczna dachówka wielkoformatowa przeznaczona do pokrywania dachów obiektów budowlanych, stanowiąca alternatywę dla tradycyjnych pokryć dachowych oraz do przemiany energii promieniowana słonecznego na energię elektryczną.

W ostatnich latach prowadzone badania mające na celu poszukiwania alternatywnych źródeł energii zastępujących paliwa kopalne i złoża ropy naftowej skupiają się na pozyskiwaniu energii z naturalnych źródeł środowiskowych obejmujących promieniowanie słoneczne, wiatr i płynącą wodę, przy czym na wielu kontynentach słońce jest bardzo użytecznym źródłem energii. Zatem stosowanie ogniw fotowoltaicznych na istniejących dachach stało się powszechnym sposobem do wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem światła słonecznego. Zwykle panele fotowoltaiczne wyposażone w ogniwa fotowoltaiczne montowane są na istniejących dachach, co jest motywowane względami czysto praktycznym i funkcyjnymi. Panele te są jednak bardzo widoczne i psują estetykę dachu, na co zwracają uwagę zarówno ich użytkownicy, jak i osoby postronne, często bowiem brakuje integracji pomiędzy panelami fotowoltaicznymi i resztą konstrukcji dachu.

Znana jest z polskiego opisu ochronnego wzoru użytkowego nr W.124414 dachówka fotowoltaiczna, mająca zastosowanie do krycia dachów oraz do dostarczania energii eklektycznej, o budowie dachówki typu reńskiego, charakteryzująca się tym, że na dolnej powierzchni szklanego korpusu tej dachówki wykonane jest wzdłużne wyżłobienie, w którym umieszczone jest co najmniej jedno ogniwo fotowoltaiczne, a na każdej z dwóch dłuższych ścian tego wyżłobienia wykonane są otwory, w których umieszczone są blaszki stykowe ogniw fotowoltaicznych, przy czym pomiędzy tym wzdłużnym wyżłobieniem a dolną powierzchnią czołową tej dachówki wykonane jest wyjęcie służące do chłodzenia powietrzem ogniw fotowoltaicznych. Aby dachówki te wytwarzały energię elektryczną, należy ich blaszki stykowe z początku i końca rzędu ułożonych na dachu skrajnych dachówek połączyć w obwód elektryczny i podłączyć do przetwornicy napięcia. Blaszki stykowe połączone przewodami elektrycznymi rozmieszczone są w jednym rzędzie tych dachówek, tworząc obwód elektryczny łączący się z obwodami sąsiednich rzędów dachówek. Po umieszczeniu ogniwa lub ogniw fotowoltaicznych w wyżłobieniu korpusu tej dachówki i połączeniu ich blaszanymi stykami zostaje ono zalane żywicą epoksydową, dzięki czemu całość jest całkowicie uszczelniona, a wyżłobienie uzupełnione do poziomu spodniej powierzchni tej dachówki.

Z opisu patentowego wynalazku polskiego zgłoszenia patentowego P.433481 znana jest dachówka fotowoltaiczna do przemiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, zawierająca przeciwelektrodę, ciekły elektrolit i fotoanodę, charakteryzująca się tym, że jej fotoanodę stanowi szklana płytka połączona z warstwą transparentnego tlenku przewodzącego, nanowarstwą tlenku tytanu osadzoną metodą ALD oraz półprzewodnikiem typu „n” w postaci nan okrystalicznego tlenku tytanu z zaadsorbowanym barwnikiem, do której przylega warstwa ciekłego elektrolitu, połączona z przeciwelektrodą składająca się z warstwy platyny osadzonej metodą sitodruku oraz warstwy transparentnego tlenku przewodzącego w postaci tlenku cyny domieszkowanej fluorem FTO lub tlenku indowo-cynowego ITO oraz dachówki ceramicznej stanowiącej element przeci welektrody barwnikowego ogniwa fotowoltaicznego.

Znana jest również z opisu patentowego wynalazku nr US2015/01136206A1 dachówka odlewana z betonu w taki sposób, że zewnętrzna powierzchnia płytki w kształcie fali jest zastępowana płaską powierzchnią, do której przymocowane jest ogniwo słoneczne, przy czym płytki te są wykonane z odpowiednimi otworami na przewody podłączeniowe paneli słonecznych. Następnie panele słoneczne są połączone ze sobą elektrycznie na wewnętrznej powierzchni dachu.

W opisie patentowym wynalazku nr DE10358851A1 opisano dachówkę fotowoltaiczną z korpusem podstawowym, na którego powierzchni nałożona jest warstwa glazury, będąca substratem elementu fotowoltaicznego. Posiada ona elementy kontaktowe po stronie podstawy i po stronie górnej, które są utworzone z odcinków końcowych ścieżek przewodzących. W przypadku ułożonych w kryciu dachu tych dachówek fotowoltaicznych występujący po stronie górnej element kontaktowy dolnej dachówki fotowoltaicznej przylega do występującego po stronie podstawy elementu kontaktowego sąsiadującej w wyższym rzędzie dachówki tak, że przynależne ścieżki przewodzące są ze sobą połączone elektrycznie.

W opisie patentowym wynalazku nr EP2443668 opisano dachówkę fotowoltaiczną na pokrycie dachowe posiadającą korpus o profilu falistym - sinusoidalnym wykonany z materiału polimerowego typu: polipropylen, polietylen, polimetakrylen lub tetrafluoroetylen posiadający boczne krawędzie - górną i dolną, przy czym krawędź górna jest ukształtowana tak aby zakrywać krawędź dolną co najmniej jednej z przylegających dachówek pokrycia dachowego. Poza tym korpus tej dachówki na swej górnej powierzchni oprócz jego obu krawędzi posiada warstwę fotowoltaiczną, którą stanowi folia naklejona na ten korpus za pomocą podatnego kleju, a płaszczyzna górna tego korpusu w strefie pokrytej folią fotowoltaiczną ma wydrążone kanały schładzające umieszczone pomiędzy tym korpusem i folią pozwalające na miejscowy przepływ powietrza schładzającego, przy czym warstwa fotowoltaiczna jest wykonana z nanocząstek fotowoltaicznych, a z nią połączone są złącza elektryczne za pośrednictwem przewodników elektrycznych tak, aby połączyć eklektycznie między sobą warstwy fotowoltaiczne co najmniej dwóch przylegających do siebie dachówek pokrycia dachowego. Z kolei płaszczyzna górna korpusu tej dachówki pokryta jest warstwą ochronną mineralną chroniącą przed promieniami ultrafioletowymi, natomiast na płaszczyźnie dolnej korpus ten posiada warstwę izolującą termicznie. Poza tym korpus tej dachówki posiada obudowę elektroniczną przetwornicy prądu stałego na prąd zmienny.

Znana jest również z niemieckiego opisu patentowego wynalazku nr DE10358851A1 fotowoltaiczna dachówka składająca się z korpusu wykonanego z wypalonej gliny, nałożonej na powierzchnię jego podstawy warstwy szkliwa z sodem o grubości 100 μπ do 200 μm oraz warstwy glazury będącej podłożem elementu fotowoltaicznego osadzonego na przeźroczystej warstwie ochronnej wykonanej ze szkła lub przeźroczystego tworzywa sztucznego. Element fotowoltaiczny ma warstwę molibdenu nałożoną na warstwę szkliwa jako podłoża wykonaną z materiału szklanego o grubości 200 μm, podzieloną na pojedyncze tylne elektrody oddzielone od siebie oraz warwę Cu(In,Ga)Se2 pokrytą warstwą buforową wykonaną z CdS z nałożoną na nią warstwą n-domieszkowaną podzieloną na przednie elektrody oddzielone od siebie, którym przypisane są tylne elektrody, przy czym warstwa molibdenu, warstwa Cu(In,Ga)Se2, warstwa buforowa i warstwa n-domieszkowana tworzą rzeczywisty element fotowoltaiczny, zaś warstwa szkliwa służy jako podłoże dla tego elementu fotowoltaicznego.

Z kolei, znana z opisu patentowego wynalazku WO2011004092A1 dachówka fotowoltaiczna złożona z wielu dachówek, z których co najmniej dwie sąsiednie zachodzą na siebie, przynajmniej częściowo, zawiera korpus wykonany z materiału polimerowego posiadający zachodzące na siebie krawędzie tworzące górną krawędź i dolną krawędź oraz warstwę fotowoltaiczną, którą stanowi folia przyklejona do korpusu za pomocą elastycznego kleju, umieszczona we wnęce odsuniętej od górnej powierzchni korpusu, przy czym z tą warstwą fotowoltaiczną połączone są za pomocą przewodów elektrycznych złącza elektryczne, umieszczane w zagłębionych elementach montażowych, usytuowanych na zachodzących na siebie dwóch krawędziach dachówki tak, aby umożliwić wzajemne ustawienie tych zachodzących na siebie krawędzi podczas układania dwóch sąsiednich dachówek i złącz elektrycznych.

Znana jest z opisu patentowego wynalazku WO2009006213A2 dachówka fotowoltaiczna zawierająca: polimerową płytkę nośną, do której górnej powierzchni jest przymocowana dolna powierzchna elementu fotowoltaicznego, przy czym górna powierzchnia tej polimerowej płytki nośnej ma wyjęcie, w którym jest umieszczony element fotowoltaiczny tak, że górna powierzchnia tego elementu jest zrównana z górną powierzchnią polimerowej płytki nośnej, przy czym element fotowoltaiczny jest przykryty termoplastyczną poliolefiną lub poliakrylanem, przymocowaną do górnej powierzchni polimerowej płytki nośnej. Ponadto dachówka ta zawiera warstwę klejącą umieszczoną pomiędzy dolną powierzchnią elementu fotowoltaicznego a górną powierzchnią polimerowej płytki nośnej, która zawiera materiał rdzeniowy wypełniony polimerem i warstwą wierzchnią utworzoną z materiału rdzenia. Poza tym ta polimerowa płytka nośna ma wykonany otwór, a górna powierzchnia elementu fotowoltaicznego posiada obszar nieaktywny, który jest przymocowany do dolnej powierzchni polimerowej tej dachówki a obszar aktywny górnej powierzchni elementu fotowoltaicznego jest wyrównany z otworem płytki nośnej, natomiast utworzona pomiędzy czołową częścią tej dachówki i jej częścią dolną część zakładkowa posiada wykonany w niej otwór, zaś element fotowoltaiczny posiada przewód eklektyczny przechodzący przez ten otwór.

Również z opisu patentowego wynalazku WO 0030184A1 znana jest dachówka fotowoltaiczna do krycia dachów i dostarczania energii eklektycznej, będąca zespołem płyt i ogniwa fotowoltaicznego. Zespół płyt ma część podstawową do stykania się z innymi dachówkami i część czołową do ochrony ogniwa fotowoltaicznego. Przedział pomiędzy podstawą częścią czołową wypełnia ogniwo fotowoltaiczne i jest on uszczelniony celem ochrony tego ogniwa przed środowiskiem zewnętrznym. Dachówka ta jest skonfigurowana tak, aby była łączona bezpośrednio i na zakładkę z sąsiednimi dachówkami, umożliwiając spływanie po nich wody. Część podstawowa i część czołowa tej dachówki mogą być oddzielnymi komponentami, które są uszczelnione pomiędzy sobą odizolowując zarazem ogniwo fotowoltaiczne.

Ponadto znana jest z publikacji na stronie internetowej https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/100473/dunczycy-wprowadzaią-fotowoltaiczne-dachowki oferowana przez duńską firmę „Dansk Solenergi APS” dachówka fotowoltaiczna (wielkoformatowa) w różnych kolorach i wodoodporna o wymiarach 1610 x 810 x 6 mm składająca się z 72 ogniw o wymiarach 125 x 125 mm wykonanych w znanej technologii PERC, polegającej na umieszczeniu w spodniej części ogniwa fotowoltaicznego wstawki izolatora, odpowiadającej za ograniczenie przedostawania się elektronów do tylnej części modułu. Odbite od warstwy izolatora, naładowane ujemnie ładunki wracają do pasma przewodnictwa i zwiększają sumaryczną ilość produkowanej energii elektrycznej. Zewnętrzna strona tej dachówki wykonana jest z barwionego szkła, bardziej odpornego na uszkodzenia mechaniczne niż dachówka ceramiczna.

Z dokonanej analizy przytoczonego wyżej znanego stanu techniki związanego z przedmiotem wynalazku wynika, że znane są różniące się swymi budowami dachówki fotowoltaiczne w tym dachówki różnokolorowe, jednakże nie stwierdzono aby istniały dachówki, które posiadają korpus utworzony z dwóch płyt szklanych górnej i dolnej, których górna powierzchnia pokryta jest barwnym nadrukiem warstwy ceramicznej o ściśle określonej postaci i które pokryte są samoczyszczącą warstwą - celowo dobraną warstwą hydrofobową, spełniające warunki stawiane dachówce według przedmiotowego wynalazku.

Celem wynalazku jest opracowanie nowej uniwersalnej konstrukcji dachówki fotowoltaicznej zapewniającej zarówno wytwarzanie energii elektrycznej pod wpływem światła słonecznego, samoczyszczenie jej zewnętrznej powierzchni jak i skuteczne przeciwdziałanie wzrastaniu i utrzymywaniu się na jej powierzchni mikroorganizmów, grzybów i roślin. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji dachówki fotowoltaicznej, która znajdzie zastosowanie w fotowoltaice zintegrowanej z danym budynkiem (BIPV) i stanowić będzie alternatywę dla konwencjonalnych, tradycyjnych materiałów budowlanych na pokrycia dachowe, stanowiąc zarazem atrakcyjne uzupełnienie wizualne konstrukcji dachu.

Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z górnej przezroczystej szklanej płytki, której górna powierzchnia powleczona jest nadrukowaną na nią barwną powłoką ceramiczną o grubości < 45 μm, która powleczona jest samoczyszczącą warstwą hydrofobową o grubości wynoszącej 300 nm do 800 nm oraz dolnej przezroczystej szklanej płytki o identycznym profilu, której dolna powierzchnia powleczona jest barwną powłoką ceramiczną, przy czym pomiędzy dolną powierzchnią górnej szklanej płytki i górną powierzchnią dolnej szklanej płytki umieszczone jest co najmniej jedno ogniwo monokrystaliczne usytuowane nad ich dolnymi bokami, a ponadto obie szklane płytki wraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem monokrystalicznym z przewodami elektrycznymi zlaminowane są ze sobą folią laminacyjną.

Korzystnym jest, gdy nadrukowana na górną powierzchnię górnej szklanej płytki wykonanej z przezroczystego szkła o grubości g = 3 mm do 5 mm barwna powłoka ceramiczna składa się z kropek o średnicach wynoszących od 0,5 mm do 1,0 mm z rozstawem 0,60 mm do 0,65 mm w osi współrzędnych „X” i 0,70 mm do 0,75 mm w osi współrzędnych „Y”, natomiast nadruk powłoki ceramicznej dokonany jest metodą INK-JET o rozdzielczości nadruku wynoszącej 1440 DPI i o grubości < 45 μm, a kolor tego nadruku określony jest w przestrzeni barierowej zgodnie z metodą „CIE LAB”, przy czym nadruk ten wykonany jest na bazie tuszu zawierającego w swym składzie nanocząsteczki ceramiczne o grafice warstwowej i o przezierności fali elektromagnetycznej w zakresie od 480 nm do 980 nm i na poziomie 62%. Z kolei samoczyszcząca warstwa hydrofobowa powlekająca barwną powłokę ceramiczną zawiera inkluzje metaliczne w postaci cząstek o średnicy <100 nm

Korzystnym jest również, gdy górna szklana płytka wykonana jest ze szkła wzmacnianego chemicznie metodą wymiany jonowej w kąpieli solankowej, a dolna szklana płytka wykonana jest ze szkła typu „float” i posiada grubość g1 = 4-6 mm.

Korzystnym również jest także, gdy obie szklane płytki mają prostokątne profile z zaokrąglonymi ich dolnymi bokami oraz gdy w górnej części dolnej szklanej płytki wykonany jest przelotowy otwór pod przewód elektryczny.

W korzystnym przykładzie dolny bok dachówki posiada kilka identycznych równomiernie rozmieszczonych na jego długości zaokrąglonych odsadzeń o promieniu R = 89-98 mm połączonych ze sobą zaokrągleniami o promieniu R1 = 1-10 mm, przy czym nad tymi zaokrąglonymi odsadzeniami umieszczone są ogniwa monokrystaliczne połączone ze sobą przewodem elektrycznym, którym poprzez otwór usytuowany pod środkowym montażowym otworem przelotowym dolnej szklanej płytki połączone są z wyprowadzeniem zewnętrznym.

Po zamontowaniu tak wykonanej dachówki zwłaszcza typu „karpiówka” lub dachówki wielkoformatowej na dachu budynku stwierdzono, że spełnia ona postawiony wyżej jej cel, gdyż okazało się, że: - pokrycie zewnętrznej górnej powierzchni tych dachówek warstwą hydrofobową zawierającą inkluzje metaliczne w postaci cząstek o średnicy nie przekraczającej 100 nm, zapewniającą uzyskanie wartości swobodnej energii powierzchniowej (SEB) na poziomie poniżej 65 mJ/m² powoduje zarówno uzyskiwanie efektu samooczyszczenia się tej powierzchni jak i przeciwstawienie się wzrastaniu i utrzymywaniu się na całej powierzchni mikroorganizmów, grzybów i roślin, natomiast

- zastosowanie ogniw monokrystalicznych wykonanych w architekturze BACK CONTACT połączonych ze sobą metaliczną ścieżką przewodzącą i umieszczenie ich pomiędzy górną frontową płytką z laminatu szklanego i dolną płytką szklaną typu „float” połączonych ze sobą za pomocą folii laminacyjnej z umieszczonym w niej ogniwem monokrystalicznym zapewnia należyte wytwarzanie energii elektrycznej pod wpływem światła słonecznego. Poza tym tak wykonana dachówka fotowoltaiczna może być stosowana w fotowoltaice zintegrowanej z budynkiem i stanowi alternatywę dla tradycyjnych pokryć dachowych.

Przedmiot wynalazku w dwóch przykładach jego wykonania i montażu do łat więźby dachowej został uwidoczniony na rysunku fig. 1 - fig. 15, na którym fig. 1 przedstawia pierwszą odmianę samoczyszczącej fotowoltaicznej dachówki typu karpiówka w widoku z góry, fig. 2 - tę samą dachówkę w przekroju pionowym wzdłuż linii A-A, fig. 3 - tę samą dachówkę pokazaną na fig. 2, lecz w stanie rozłożonym jej elementów składowych, fig. 4 - tę samą dachówkę w stanie rozłożonym jej elementów składowych w widoku perspektywicznym, fig. 5 - dwa rzędy tej samej dachówki w tym trzy dachówki w pierwszym rzędzie i cztery te same dachówki w drugim rzędzie zamontowane do łaty więźby dachowej w widoku z góry, fig. 6 - jedną z dachówek zamontowaną w drugim górnym rzędzie do łaty więźby dachowej i jej elementy montażowe w widoku perspektywicznym, fig. 7 - te same dwa rzędy dachówek pokazane w przekroju pionowym wzdłuż linii B-B na fig. 5, fig. 8 - te same dwa rzędy dachówek pokazane w przekroju poziomym wzdłuż linii C-C, fig. 9 - te same dwa rzędy dachówki zamontowane do łat więźby dachowej (fig. 5) przedstawione w widoku od dołu, fig. 10 przedstawia drugą odmianę samoczyszczącej fotowoltaicznej dachówki - wielkoformatowej w widoku z góry, fig. 11 - tę samą dachówkę wielkoformatową w przekroju pionowym wzdłuż linii D-D, fig. 12 - tę samą dachówkę wielkoformatową pokazaną na fig. 11 - lecz w stanie rozłożonym jej elementów składowych, fig. 13 - tę samą dachówkę wielkoformatową w stanie rozłożonym jej elementów składowych w widoku perspektywicznym, fig. 14 - tę samą dachówkę wielkoformatową zamontowaną do łaty więźby dachowej w widoku z góry, a fig. 15 - tę samą dachówkę wielkoformatową zamontowaną do jednej łaty więźby dachowej w stanie rozłożenia jej elementów składowych i elementów montażowych w widoku perspektywicznym.

Kształt i rozmiar dachówek według wynalazku nie powinien ograniczać się do opisanych niżej przykładów jego wykonania pokazanych na rys. fig. 1-15. Przykłady wykonania są przedstawione tak, aby ujawnienie wynalazku było pełne i kompletne oraz w pełni przekazywało zakres wynalazku osobom będącym znawcami w dziedzinie.

Reasumując przedstawione niżej przykłady wykonania nie wyczerpują wszystkich możliwych rozwiązań mieszczących się w spektrum istoty wynalazku.

Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka, zwłaszcza typu karpiówka według pierwszej odmiany jej wykonania przedstawiona na rysunku fig. 1-4 ma kształt prostokątnej siedmiowarstwowej płytki 1 o długości L = 380 mm i szerokości S = 178 mm z zaokrąglonym jej węższym dolnym bokiem 2, która na przeciwległym górnym jej końcu ma wykonane dwa montażowe otwory przelotowe 3 o dwustopniowych ich średnicach, usytuowane współosiowo względem siebie w płaszczyźnie poziomej i w odległości L1 = 82 mm, przy czym jej warstwy stanowią:

- górna (frontowa) przezroczysta prostokątna szklana płytka 4 z zaokrąglonym jej węższym dolnym bokiem 2, wykonana z przezroczystego szkła o grubości g = 4 mm, której górna powierzchnia powleczona jest nierozłącznie nadrukowaną na nią barwną warstwą ceramiczną 5 o grubości wynoszącej 45 μm w postaci prostokątnej siatki kropek (punktów) o średnicach wynoszących 0,5 mm z rozstawem 0,65 mm w osi współrzędnych „X” i 0,75 mm w osi współrzędnych „Y”, która powleczona jest samoczyszczącą warstwą hydrofobową 6 o grubości wynoszącej 500 nm zawierającą inkluzje metaliczne w postaci cząstek o średnicy nieprzekraczającej 100 nm

- dolna prostokątna szklana płytka 7 o grubości g1 = 4 mm, wykonana z przezroczystego szkła typu „float” o profilu identycznym jaki posiada górna frontowa prostokątna szklana płytka 4, powleczona barwną (czarną) powłoką ceramiczną 8, oraz

- umieszczone pomiędzy obu tymi szklanymi płytkami 4 i 7 ogniwo monokrystaliczne 9 usytuowane pomiędzy zaokrąglonym dolnym ich bokiem 2 i dwoma górnymi ich przelotowymi otworami 3, przy czym obie szklane płytki 4 i 7 i umieszczone pomiędzy nimi ogniwo monokrystaliczne 9 są zlaminowane ze sobą za pomocą folii laminacyjnej 10 typu EVA, przy czym ogniwo monokrystaliczne 9 wyposażone jest w przewody elektryczne 11, które otworem 3’ usytuowanym w górnej części szklanej płytki 7 pod jednym z otworów montażowych 3 połączone są z wyprowadzeniem zewnętrznym 12 ogniwa monokrystalicznego 9.

Górna (frontowa) szklana płytka 4 tej dachówki wykonana jest ze szkła wzmacnianego chemicznie metodą wymiany jonowej w kąpieli solankowej, natomiast pokrycie tej płytki barwnym nadrukiem warstwy ceramicznej 5 wykonane było metodą INK-JET o rozdzielności nadruku wynoszącej 1440 DPI i o grubości nadruku mokrego wynoszącej 45 μm, a kolor tego nadruku został określony w przestrzeni barwowej zgodnie z „CIE Lab” i wynosi 43.78, 22.83, 20.22, przy czym nadruk ten na całej powierzchni szklanej płytki 4 wykonany był na bazie tuszu zawierającego w swym składzie nanocząsteczki ceramiczne w grafice warstwowej, zapewniając przezierność fali elektromagnetycznej w zakresie 400-980 nm na poziomie 62%. Z kolei samoczyszcząca warstwa hydrofobowa 6 naniesiona na drukowaną warstwę 5 pozwala na uzyskanie wartości swobodnej energii powierzchniowej „SEP” (Sufrace Free Energy) na poziomie poniżej 65 mJ/m², wywołując efekt samoczyszczącej się powierzchni. Poza tym wykorzystanie warstwy hydrofobowej 6 naniesionej na górną zewnętrzną powierzchnię szklanej płytki 4 tej dachówki zawierającej inkluzje metaliczne w postaci cząstek o średnicy < 100 nm zapewnia skuteczne przeciwdziałanie wzrastaniu i utrzymywaniu się na powierzchni tak wykonanej dachówki mikroorganizmów, grzybów i roślin.

Z kolei, samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według drugiej odmiany jej wykonania przedstawiona na rysunku fig. 5-13 ma budowę siedmiowarstwową analogiczną jaką posiada samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka typu „karpiówka” według pierwszej odmiany jej wykonania (fig. 1-4), a różnica pomiędzy obu tymi fotowoltaicznymi dachówkami polega na tym, że dachówka według drugiej odmiany jej wykonania jest dachówką wielkoformatową i posiada długość L2 = 380 mm, i szerokość S1 = 1078 mm, a przedni bok na tej szerokości posiada sześć identycznych symetrycznie rozmieszczonych zaokrąglonych odsadzeń 13 o promieniu R = 89 mm, połączonych ze sobą zaokrągleniami o promieniami R1 = 1 mm, natomiast na przeciwległym górnym końcu ma wykonane trzy montażowe otwory przelotowe 3 o dwustopniowych ich średnicach usytuowane współosiowo względem siebie w płaszczyźnie poziomej w odległościach L3 = 491 mm, a ponadto w tej odmianie wykonania dachówki nad każdym z odsadzeń 13 umieszczone są ogniwa monokrystaliczne 9 połączone ze sobą przewodem elektrycznym 11, którym poprzez otwór 3’ usytuowany pod środkowym otworem przelotowym szklanej płytki 7 połączone są z wyprowadzeniem zewnętrznym 12.

Pokrycie dachu tymi dachówkami wielkoformatowymi wymaga użycia mniejszej ilości elementów montażowych i dachówek niż w przypadku pierwszej odmiany, co obniża znacznie koszt pokrycia dachu i przyśpiesza montaż tego typu dachówek na dachu obiektu budowlanego.

W dalszych przykładach wykonania zarówno dachówki typu „karpiówka”, jak i dachówki wielkoformatowe według wynalazku posiadały:

- górne - frontowe szklane płytki 4 o grubościach wynoszących g = 3 mm lub g = 5 mm

- dolne szklane płytki 7 o grubościach g1 = 5 mm lub g1 = 6 mm

- nadrukowane kropkami warstwy ceramiczne 5 na górnych szklanych płytkach 4 miały grubości wynoszące 20 μm lub 40 μm

- prostokątne siatki nadrukowanych kropek w warstwie ceramicznej 5 miały średnice wynoszące 0,8 mm lub 1,0 mm, a ich rozstaw w osi współrzędnych „X” wynosił 0,60 mm, zaś w osi współrzędnych „Y” wynosił 0,70 mm

- inkluzje metaliczne warstwy hydrofobowej 6 naniesione na górną zewnętrzną powierzchnię frontowej szklanej płytki 4 posiadały średnice wynoszące 50 nm lub 90 nm

- samoczyszczącą warstwę hydrofobową 6 o grubościach 300 nm lub 800 nm

- dolne szersze boki dachówek wielkoformatowych posiadały dwa lub cztery lub sześć zaokrąglonych odsadzeń 13 o promieniach R= 90 mm lub R = 98 mm, połączonych ze sobą promieniami R1 = 6 mm lub R1 = 10 mm

Montaż obu odmian tych dachówek jak pokazano na rysunku fig. 5-9 oraz fig. 14 i 15 realizowany jest w podobny sposób i polega na tym, że rozpoczyna się go począwszy od dolnego końca więźby dachowej wyposażonej w poziomo i równolegle usytuowane względem siebie łaty na przykład 15, 16, 17, 18 i dalsze usytuowane nad nimi łaty (niepokazane na rysunku) w ilości zależnej od wysokości dachu oraz w odległościach względem siebie zależnych od długości „L” lub „L2” tych dachówek.

W przypadku dachówek 1 typu „karpiówka” ich montaż jak pokazano na rysunku fig. 5-9 polega na tym, że na trzeciej łacie 17, licząc od dolnego końca więźby dachowej, wyposażonej w kątowniki wsporcze 19, układa się na ich jednych ramionach 20 gumowe uszczelki 21 o profilu U-owym, po czym układa się na nich te dachówki tak aby przylegały do siebie ich dłuższymi bokami, a w ich dwustopniowych otworach 3, w tym w otworze o większej średnicy wykonanym w dolnej szklanej płytce 7 tej dachówki osadza się tulejki dystansowe 22 tak, aby przylegały one dolnymi ich końcami do łaty 17 , po czym w otworach 3 oraz w tulejkach 22 umieszcza się wkręty 23 i wkręca się je w te łaty 17 dociskając łby wkrętów do górnych powierzchni szklanych płytek 7 dachówek 1 dociskając zarazem dolne powierzchnie tulejek dystansowych 22 do górnych powierzchni łaty 17. Po zamontowaniu na łacie 17 pierwszego rzędu dachówek 1, na kolejnej łacie 18 usytuowanej wyżej i równolegle do łaty 17 układa się kolejny rząd 24 tych dachówek 1 z przesunięciem pierwszej i dalszych dachówek tego rzędu 24 o połowę ich szerokości, po czym dachówki te montuje się na łacie 18 w analogiczny sposób jak montowano je w pierwszym rzędzie 17 z wykorzystaniem kątowników wsporczych 19, gumowych uszczelek 21 i tulejek dystansowych 22 tak, że górny rząd tych dachówek 1 częściowo zakrywa dolny ich rząd uzyskując efekt tak zwartej „rybiej łuski”, po czym cykl montażu dachówek 1 na kolejnych wyżej usytuowanych łatach więźby dachowej się powtarza.

W wyniku ułożenia dachówek 1 z zachowaniem przesunięcia o połowę ich szerokości „S” górnego ich rzędu 24 względem dolnego rzędu 19 górny ich rząd zawsze posiada linię styku w połowie szerokości S (0,5S) z dolnego rzędu 19, co powoduje, że kolejne rzędy dachówek 1 osłaniają styki rzędów dolnych zapewniając szczelność całego układu pokrycia dachowego tymi dachówkami.

Claims (10)

1. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka posiadająca płytkowy element szklany z otworami montażowymi, wyposażony w ogniwo fotowoltaiczne, zlaminowane ze sobą folią laminacyjną oraz przewody elektryczne połączone z wyprowadzeniem zewnętrznym znamienna tym, że składa się z górnej przezroczystej szklanej płytki (4), której górna powierzchnia powleczona jest nadrukowaną na nią barwną powłoką ceramiczną (5) o grubości < 45 μm, która powleczona jest samoczyszczącą warstwą hydrofobową (6) o grubości wynoszącej 300 nm - 800 nm oraz dolnej przezroczystej szklanej płytki (7) o identycznym profilu, której dolna powierzchnia powleczona jest barwną powłoką ceramiczną (8), przy czym pomiędzy dolną powierzchnią górnej szklanej płytki (4) i górną powierzchnią dolnej szklanej płytki (7) umieszczone jest co najmniej jedno ogniwo monokrystaliczne (9) usytuowane nad ich dolnymi bokami (2), a ponadto obie szklane płytki (4, 7) wraz z umieszczonym pomiędzy nimi ogniwem monokrystalicznym (9) z przewodami elektrycznymi (11) zlaminowane są ze sobą folią laminacyjną (10).

2. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 1 znamienna tym, że nadrukowana na górną powierzchnię górnej szklanej płytki (4) wykonanej z przezroczystego szkła o grubości g = 3 mm do 5 mm barwna powłoka ceramiczna (5) składa się z kropek o średnicach wynoszących od 0,5 mm do 1,0 mm z rozstawem 0,60 mm do 0,65 mm w osi współrzędnych „X” i 0,70 mm do 0,75 mm w osi współrzędnych „Y”.

3. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że barwny nadruk powłoki ceramicznej (5) wykonany jest metodą INK-JET o rozdzielczości nadruku wynoszącej 1440 DPI i o grubości nadruku mokrego < 45 μm, a kolor tego nadruku określony jest w przestrzeni barierowej zgodnie z metodą „CIE LAB”, przy czym nadruk ten wykonany jest na bazie tuszu zawierającego w swym składzie nanocząsteczki ceramiczne o grafice warstwowej i o przezierności fali elektromagnetycznej w zakresie od 480 nm do 980 nm i na poziomie 62%.

4. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 1 albo 2, albo 3 znamienna tym, że samoczyszcząca warstwa hydrofobowa (6) powlekająca barwną powłokę ceramiczną (5) zawiera inkluzje metaliczne w postaci cząstek o średnicy <100 nm.

5. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że górna szklana płytka (4) wykonana jest ze szkła wzmacnianego chemicznie metodą wymiany jonowej w kąpieli solankowej.

6. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że dolna szklana płytka (7) wykonana jest ze szkła typu „float” i posiada grubość g1 = 4 mm - 6 mm.

7. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według któregokolwiek z zastrz. 1-6 znamienna tym, że szklane płytki (4, 7) mają prostokątne profile z zaokrąglonymi ich dolnymi bokami (2).

8. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według któregokolwiek z zastrz. 1-7 znamienna tym, że w górnej części dolnej szklanej płytki (7) wykonany jest przelotowy otwór (3’) pod przewód elektryczny (11).

9. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według któregokolwiek z zastrz. 1-6 znamienna tym, że dolny bok (2) posiada kilka identycznych równomiernie rozmieszczonych na jego długości zaokrąglonych odsadzeń (13) o promieniu R = 89-98 mm połączonych ze sobą zaokrągleniami o promieniu R1 = 1-10 mm.

10. Samoczyszcząca fotowoltaiczna dachówka według zastrz. 9 znamienna tym, że nad odsadzeniami (13) dolnego boku (2) umieszczone są ogniwa monokrystaliczne (9) połączone ze sobą przewodem elektrycznym (11), którym poprzez otwór (3’) usytuowany pod środkowym montażowym otworem przelotowym (3) szklanej płytki (7) połączone są z wyprowadzeniem zewnętrznym (12).