太阳能屋顶形成元件、建筑物以及形成屋顶的方法与流程

[0001]本发明涉及一种用于建筑物屋顶的太阳能屋顶形成元件，还涉及一种具有屋顶的建筑物，该屋顶至少局部由多个这样的太阳能屋顶形成元件来形成。技术实现要素：[0002]本发明的目的是提供一种屋顶形成元件，用于高效地形成屋顶，并有易于装配的太阳能一体化。本发明的目的是进一步改进太阳能屋顶系统。[0003]所述目的中的一个或多个通过根据本发明的太阳能屋顶形成元件、组合、方法和建筑物来实现，如权利要求1中所述的太阳能屋顶形成元件布置成用于形成建筑物的太阳能屋顶，该屋顶封闭建筑物的开口，其中，该屋顶至少局部由多个这样的屋顶形成元件来形成，各屋顶形成元件封闭所述开口的一部分，[0004]屋顶形成元件包括：[0005]-挤出的细长聚合物屋顶板；[0006]-元件连接部件，用于使得屋顶形成元件与所述多个屋顶形成元件中的、与该屋顶形成元件平行地延伸的另一相邻屋顶形成元件连接，以便沿屋顶形成元件的纵向方向沿屋顶形成元件的两个纵向侧在屋顶形成元件和它的相邻屋顶形成元件之间形成连续连接，用于在使用中封闭开口的至少一部分；[0007]-至少一个太阳能面板，各太阳能面板有在前部层和背层之间的多个光伏电池，即太阳能电池，该至少一个太阳能面板覆盖屋顶板，[0008]-面板连接部件，用于使得至少一个太阳能面板与屋顶板连接，面板连接部件包括在屋顶板的第一纵向侧的第一连接部分和在太阳能面板的第一侧的第二连接部分，第一和第二连接部分设置成使得它们由于太阳能面板相对于屋顶板的运动而彼此连接，其中，在第一和第二连接部分的连接状态中，将阻止太阳能面板沿与屋顶板垂直的方向(即沿与屋顶板和太阳能屋顶形成元件的横向和纵向方向垂直的方向)远离屋顶板的运动。[0009]根据本发明的太阳能屋顶形成元件的效果是，它可以非常高效地用于形成建筑物的屋顶，因为细长的屋顶板可以直接安装在现有建筑物上，例如在现有的屋顶梁结构上，该屋顶梁结构可以在没有覆盖材料的情况下形成，从而形成具有多个相互连接的这种太阳能屋顶形成元件的屋顶。由于设置了面板连接部件，太阳能屋顶形成元件的太阳能面板和屋顶板能够以非常容易的方式以较低制造成本来相互连接。由于第一和第二连接部分，太阳能面板可以钩在屋顶板上或在屋顶板上滑动，如以前一样。[0010]屋顶板的制造材料可以从包括pp、pe、pc、ppo、abs、abs/pc的组中选择，且屋顶板优选是阻燃，这意味着它可选地包括阻燃添加剂。优选是使用pp。优选是，屋顶板由聚烯烃制造，优选是聚丙烯或聚乙烯，更优选是，聚合物是增强聚合物，优选是玻璃纤维增强聚合物，优选是玻璃纤维增强聚丙烯，优选是pp-lgf。[0011]太阳能面板的前部层以及后面提到的盖是透光。这意味着它们透光至这样的程度，在使用太阳能面板时，由于入射阳光而由多个光伏电池产生电能。为了本发明目的，透光是指当根据astm d1003(使用灯：卤素灯和氘灯组合)使用perkin elmer lambda 950来测量透射率曲线(从200-2500nm的全光谱)时，前部层允许波长范围在350nm至1200nm的光至少平均65％透射，优选是至少平均70％，更优选是至少平均75％，最优选是至少平均80％(与没有前部层的情况相比)。这意味着光的透射率根据astm d1003来测量。盖也是这样。[0012]屋顶板优选是有在屋顶板的上侧的顶部板和在屋顶板的下侧的底部板，该顶部板和底部板通过沿屋顶形成元件的纵向方向延伸的多个肋而相互连接成一体。优选是，屋顶板设置成用于安装在屋顶梁结构上。[0013]在实施例中，第一和第二连接部分可以设置成这样，它们由于太阳能面板沿屋顶形成元件的横向方向相对于屋顶板的运动而彼此接合。[0014]在实施例中，面板连接部件还包括在与屋顶板的第一纵向侧相对的第二纵向侧的第三连接部分以及在与太阳能面板的第一侧相对的太阳能面板的第二侧的第四连接部分，第三和第四连接部分设置成使得它们由于太阳能面板相对于屋顶板的运动而彼此连接，优选是由于太阳能面板沿横向方向相对于屋顶板的运动，且在第三和第四连接部分的连接状态中，将阻止太阳能面板沿与屋顶板垂直的方向远离屋顶板的运动。这使得一个或多个这样的太阳能面板更加容易和有效地相互连接在太阳能屋顶形成元件的屋顶板上。[0015]在实施例中，面板连接部件还包括固定元件，在至少第一连接部分和第二连接部分的连接状态中，该固定元件阻止第一连接部分相对于第二连接部分的横向运动，且优选是在第三连接部件和第四连接部件的连接状态中同时阻止第三连接部分相对于第四连接部分的横向运动。[0016]在实施例中，面板连接部件的第一连接部分包括第一肋，该第一肋沿屋顶板的一个纵向侧设置在上侧，该第一肋有从上侧向上延伸的基部部分和在该基部部分的自由端上的横向延伸部分。这样的第一肋可以高效地与屋顶板(的其余部分)成一体地挤出。第二连接部分优选是包括第二肋，该第二肋沿太阳能面板的一侧设置在背层上，该第二肋有从背层向下延伸的基部部分和在该基部部分的自由端上的横向延伸部分。第二肋可以是背层组合的整体延续，或者是前部层和背层的相互粘接层压件的整体延续，超过具有多个太阳能电池的太阳能部分。第一肋和第二肋可以设置成使得第二肋的横向延伸部分可以在屋顶板的上侧和第一肋的横向延伸部分之间运动，因此第一肋的横向延伸部分在背层和第二肋的横向延伸部分之间运动。这可以通过太阳能面板沿横向方向相对于屋顶板的运动来实现，或者通过第二肋沿纵向方向在第一肋下面滑动来实现。[0017]在实施例中，第一肋是钩形，使得第一连接部分和第二连接部分通过运动而相互连接，优选是通过太阳能面板相对于屋顶板的、包括倾斜运动的横向运动而相互连接，其中，将通过太阳能面板相对于屋顶板的(随后)横向平移而阻止撤消连接状态。为了使得太阳能面板与屋顶板相互连接，第二连接部分因此可以首先沿横向方向运动至第一连接部分的范围之内，即它们可以钩在一起，然后，太阳能面板可以朝向屋顶板倾斜，使得它随后例如搁置在屋顶板上。[0018]在实施例中，屋顶板在上侧和在第一纵向侧有凹入的部分，其中，第一肋设置在凹入部分处，以使得它并不向上延伸超过凹口，这意味着它并不比确定屋顶板上侧的平面(例如通过屋顶板的顶部板的平面)更向上延伸。这样，可以非常容易和有效地平齐设置所连接的屋顶形成元件的组合中相邻太阳能屋顶形成元件的太阳能面板，因为屋顶板的凹入部分提供了用于第一和第二连接部分的空间。[0019]在实施例中，面板连接部件还设置成这样，在连接状态中，太阳能面板与屋顶板的上侧的至少一部分平行地延伸，优选是搁置在屋顶板的上侧的所述部分上。[0020]在实施例中，元件连接部件包括：第一元件连接部分，该第一元件连接部分在上侧，并沿着屋顶板的第一纵向侧；以及第二元件连接部分，该第二元件连接部分在下侧，并沿着屋顶板的第二相对纵向侧。[0021]在实施例中，第一元件连接部分与第一连接部分成一体，并设置为凸形连接部分，第二元件连接部分形成为凹形连接部分，其中，要被安装的屋顶形成元件的第二元件连接部分设置成通过该要被安装的屋顶形成元件相对于已经安装的屋顶形成元件的横向运动和/或倾斜运动而与已经安装在建筑物上的屋顶形成元件的第一元件连接部分连接在一起。太阳能屋顶形成元件的这种非常有效的连接方式类似于嵌合层压地板的连接方式。[0022]在实施例中，第一和第二元件连接部分沿屋顶板的相应第一和第二纵向侧延伸，以便在安装状态中沿屋顶形成元件的两个纵向侧在屋顶形成元件和它的相邻屋顶形成元件之间形成连续连接。[0023]在实施例中，太阳能屋顶形成元件还包括至少一个盖，用于覆盖太阳能面板的太阳能电池。在实施例中，盖可以在一个以上的太阳能面板上面延伸，或者可以覆盖太阳能面板的太阳能电池的一部分。[0024]本发明还涉及至少两个根据本发明的太阳能屋顶形成元件的组合，其中，该至少两个太阳能屋顶形成元件各自的太阳能面板平齐，和/或该至少两个太阳能屋顶形成元件各自的屋顶板平齐。[0025]本发明还涉及一种具有太阳能屋顶的建筑物，该屋顶封闭建筑物的开口，其中，该屋顶至少局部由多个根据前述权利要求中任一项所述的屋顶形成元件来形成，该屋顶形成元件各自封闭所述开口的一部分。[0026]在建筑物的实施例中，屋顶有分布在开口内的屋顶梁结构，其中，该多个屋顶形成元件安装在屋顶梁结构上，以便共同封闭所述开口的至少一部分。[0027]本发明还涉及一种使用多个根据本发明的太阳能屋顶形成元件来形成建筑物的屋顶的方法，该方法包括[0028]-使用面板连接部件来将至少一个所述太阳能面板安装在该多个太阳能屋顶形成元件各自的屋顶板上；[0029]-将各所述太阳能屋顶形成元件输送给建筑物，该建筑物的屋顶将至少局部由所述多个太阳能屋顶形成元件来形成；[0030]-安装多个太阳能屋顶形成元件中的第一个，以使得它覆盖建筑物开口的一部分；[0031]-进一步安装多个太阳能屋顶形成元件，每次使用元件连接部件来使得要被安装的屋顶形成元件与已被安装的所述多个太阳能屋顶形成元件连接。[0032]如上面和后面所述的太阳能屋顶形成元件的实施例和效果可以以类似的方式施加给根据本发明的组合、建筑物和方法，反之亦然。附图说明[0033]下文中将参考附图介绍本发明的教导，在附图中表示了本发明的示例，且在附图中，相同的参考标号表示相同或相似的元件。[0034]-图1表示了根据本发明实施例的两个太阳能屋顶面板元件的至少一部分的组合的三维视图，处于在建筑物的屋顶梁上的安装状态；[0035]-图2表示了图1的太阳能屋顶面板元件的屋顶板的至少一部分的三维视图；[0036]-图3表示了图1的太阳能屋顶面板元件的太阳能面板的三维视图；[0037]-图4表示了三个相互连接的(局部)屋顶板的组合的三维视图，该屋顶板如在图2中单独表示；[0038]-图5表示了图2的屋顶板的剖视图；[0039]-图6表示了三个相互连接的(局部)屋顶板的剖视图，该屋顶板如在图5中单独表示；[0040]-图7给出了使得两个屋顶板相互连接的方式的视图，这两个屋顶板如在图6中表示处于连接状态；[0041]-图8表示了处于连接状态的、图2的屋顶板和图3的太阳能面板的剖视图；[0042]-图9表示了根据本发明的太阳能屋顶形成元件的实施例的一部分；[0043]-图10表示了根据本发明的太阳能屋顶形成元件的实施例，一个安装在建筑物的局部所示屋顶梁结构上，一个将安装在建筑物的局部所示屋顶梁结构上；以及[0044]-图11表示了具有局部安装的屋顶的建筑物，该屋顶由多个根据本发明的太阳能屋顶形成元件的实施例来形成。具体实施方式[0045]图1表示了根据本发明的两个太阳能屋顶形成元件1(的至少一部分)的组合，它们处于安装在屋顶梁2上的状态。屋顶梁是设置在建筑物的开口中的屋顶梁结构的一部分。还参见图10和11。所述图10和11表示了具有屋顶梁结构4的建筑物5的示例，该屋顶梁结构4设置在建筑物5的开口3中，其中，屋顶梁结构4有多个屋顶梁2，在图11的示例中，该屋顶梁2是相互平行沿高度方向延伸的椽，即朝向屋顶脊，其中，屋顶可以由根据本发明的太阳能屋顶形成元件来形成，该太阳能屋顶形成元件沿屋顶的宽度方向延伸，也就是在建筑物的侧壁之间(一个侧壁在图11中未示出，即图11的视图中的右侧壁)，并直接安装在椽上。在另一示例中，屋顶梁结构可以有檩，该檩沿建筑物的宽度方向在开口的跨距上面延伸。在这种情况下，本发明的太阳能屋顶形成元件1、1a可以安装成沿屋顶的高度方向延伸，也就是从(前部)建筑壁朝向要形成的屋顶的脊延伸，并直接安装在成檩形式的屋顶梁2上。通过将多个这样的屋顶形成元件1安装在屋顶梁结构上来封闭建筑物的开口，从而形成建筑物屋顶。因此，各元件1封闭建筑物5的所述开口3的一部分。为了将太阳能屋顶形成元件1固定在下面的屋顶梁结构上，可以设置固定部件例如螺钉72。图9可以看见该螺钉怎样与短长度钢带74组合地使用的示例，该短长度钢带74用于附加强度以及减少损坏屋顶板10的概率。[0046]太阳能屋顶形成元件1包括聚丙烯制成的挤出细长聚合物屋顶板10，该聚合物屋顶板10有在屋顶板10上侧的顶部板14以及在屋顶板10下侧的底部板16，该顶部板和底部板14、16通过多个沿屋顶形成元件1的纵向方向11延伸的肋18而整体地相互连接在一起。见图2和4-7。图6表示了处于连接状态的两个相应太阳能屋顶形成元件的两个屋顶板10、10a的一部分，而图4表示了三个这样的屋顶板10、10a、10b。在整个说明书中使用的任何后缀a和b只是用于在讨论它们的相互关系时区别各个太阳能屋顶形成元件或它们的部件(例如屋顶板或太阳能面板)。至少在附图所示的示例中，屋顶形成元件1、1a和它们的部件(例如屋顶板10、10a和太阳能面板12、12a)相同。[0047]太阳能屋顶形成元件1有元件连接部件，用于使得屋顶形成元件1与所述多个屋顶形成元件中的、沿长度方向与该屋顶形成元件1平行延伸的另一相邻屋顶形成元件1a连接，以便沿屋顶形成元件1的纵向方向11形成沿屋顶形成元件1的两个纵向侧在屋顶形成元件1和它的相邻屋顶形成元件1a之间的连续连接，用于在使用中封闭开口3的至少一部分。[0048]太阳能屋顶形成元件1还有至少一个太阳能面板12，各太阳能面板12有在太阳能面板12的太阳能部分21上且在太阳能面板12的前部层22和背层24之间(层22和24未示出，将更详细介绍)的多个光伏电池20。在附图所示的示例中，太阳能部分21是平的。如图1所示，该至少一个太阳能面板12、12a覆盖屋顶板10、10a的顶部板14、14a。在实施例中，太阳能屋顶形成元件可以有多个太阳能面板，各太阳能面板沿横向方向36在屋顶形成元件的宽度上面延伸，并沿屋顶形成元件的长度的一部分(即沿纵向方向)延伸。在示例中，屋顶板可以有几米的长度，例如五米，五个太阳能面板(各自为大约一米)设置在该屋顶板上。[0049]太阳能面板12可以是具有例如聚烯烃(例如聚丙烯)的前部层和背层的层压件，其中，多个光伏电池20通过封装材料来封装。前部层22和背层24可以在太阳能部分21的外部(也就是在下面将介绍的第二连接部分32和第四连接部分42处)直接彼此粘接。前部层和/或背层22、24的材料可以形成与太阳能面板12的太阳能部分21成一体的所述连接部件32、42。[0050]屋顶形成元件1有面板连接部件26，用于使得至少一个太阳能面板12与屋顶板10连接(见图8)。面板连接部件包括：第一连接部分28，该第一连接部分28成沿屋顶板10的第一纵向侧30的第一肋的形式，该第一纵向侧30也是屋顶形成元件1的第一纵向侧；以及第二连接部分32，该第二连接部分32成沿太阳能面板12的第一侧34的第二肋的形式，第一和第二连接部分28、32设置成这样，它们由于太阳能面板12相对于屋顶板10沿屋顶形成元件1的横向方向36的运动而彼此接合。在第一和第二连接部分28、32的连接状态中，将阻止太阳能面板12沿与屋顶板14垂直的方向38远离屋顶板10的运动，这意味着在图8的视图中向上。[0051]面板连接部件26还包括：第三连接部分40，该第三连接部分40成沿第二纵向侧44的脊的形式，还确定了与屋顶板10的第一纵向侧30相对的、屋顶形成元件1的第二纵向侧；以及第四连接部分42，该第四连接部分42成沿与太阳能面板12的第一侧34相对的、太阳能面板12的第二侧46的肋的形式，第三和第四连接部分40、42设置成使得它们由于太阳能面板12沿横向方向36相对于屋顶板10的运动而彼此接合。在第三和第四连接部分40、42的连接状态中，肋接合在脊后面，该肋有在基部部分50的自由端上的横向延伸部分48，该基部部分50从背层16或从太阳能面板20的太阳能部分21与背层16垂直地向后(即朝向与太阳能电池20相对的一侧)延伸。结果，将阻止太阳能面板12沿与屋顶板14垂直的方向远离屋顶板10的运动，这意味着在图8的视图中向上。[0052]在替代实施例中，太阳能面板的第二和第四连接部分可以是固定在太阳能面板的太阳能部分上的单独部件。例如，第二和第四连接部分可以由沿横向方向在太阳能部分下面延伸的几个钢带来形成。这样，第二连接部分包括多个单独的钩形部分，这些钩形部分沿太阳能面板沿纵向方向确定第二连接部分。第四连接部分也是这样。[0053]沿屋顶板的一个纵向侧30设置在屋顶板10的上侧上的、成第一肋形式的第一连接部分28有从上侧向上延伸(这意味着从顶部板14向上延伸)的基部部分50，并有在基部部分50的自由端上的横向延伸部分52。最后，它有在延伸部分52的自由端上向下延伸的边缘54。这样，第一肋成钩或问号的形式，特别如图5所示。从背层16(即从平的太阳能部分21)向后延伸和沿太阳能面板12的侧部34延伸的、成第二肋形式的第二连接部分32同样有向下延伸(这意味着从背层向后延伸)的基部部分56，并有在基部部分的自由端上的横向延伸部分58以及最后有在该部分58的自由端上的指向上的边缘60。这样，肋总体也成钩或(倒置)问号的形式，特别如图3和8所示。第一连接部分28和第二连接部分32设置成使得第二连接部分32的横向延伸部分58可以在屋顶板的顶部板14和第一连接部分的横向延伸部分52之间运动，第一连接部件28的横向延伸部分52因此在背层24和第二连接部分的横向延伸部分58之间运动。[0054]更特别是，由于第一肋和第二肋的钩形构造，它们通过横向运动而相互连接，该横向运动包括太阳能面板12相对于屋顶板10的倾斜运动。这意味着为了使太阳能面板12与屋顶板10连接，成第二肋形式的第二连接部分32首先需要通过横向运动(在图8的视图中向右)而被带到成第一肋28形式的第一连接部分28的下面，同时太阳能面板12的相对侧46仍然离屋顶板10一定距离。这意味着太阳能面板12和屋顶板10大致成锐角。然后，太阳能面板12向下倾斜，直到太阳能部分21(更具体地说，背层24)搁置在屋顶板10的顶层14上，如图8所示。这时，太阳能面板12的肋42仍然与屋顶板10的脊40脱开。通过随后的轻微横向运动(再次在图8中向右)，肋42通过它的横向延伸部分48而钩在脊40后面。将阻止该连接状态通过太阳能面板12相对于屋顶板10的横向平移而撤消。这意味着，太阳能面板12沿屋顶板10向图8中左侧的滑动不能消除由脊28和32实现的连接状态，因为边缘54和60仍然彼此钩挂在后面，如图8所示。而且，所述随后的轻微横向运动产生了在这些边缘54和60之间的空间。成夹具62形式的固定元件设置为在肋28和32以及肋42和脊40的连接状态中填充该空间和阻止肋28相对于肋32的横向运动(平移)。这样，完全地阻止了太阳能面板12相对于屋顶板10的任何运动，除了沿纵向方向111的平移。需要时，该剩余的运动能够例如通过螺钉64而容易和有效地完全阻止，该螺钉64在太阳能电池20之间的预定位置处穿过太阳能面板12至屋顶板10中。见图9。代替使用单独的固定夹具62，面板连接部件的一部分(例如第二连接部分32的一部分或整个第二连接部分和/或第四连接部分42的一部分或整个第四连接部分42)可以是柔性，其中，面板连接部件可以设置成用于允许例如在第三和第四连接部分之间的卡扣连接，以便在太阳能面板与屋顶板连接之后阻止太阳能面板相对于屋顶板的横向运动。在实施例中，第一和第二连接部分可以设计成在连接状态中阻止太阳能面板12沿横向方向相对于屋顶板10运动。[0055]面板连接部件26还设置成这样，在如上所述的连接状态中，太阳能面板12平行于顶部板14延伸，这意味着至少平行于它的一部分，且还搁置在顶部板14上，或至少搁置在顶部板14的所述部分上。为了抑制太阳能面板12和/或屋顶板10相对于彼此的任何较小相对运动(摇摆/振动)，阻尼层(例如包括泡沫材料)可以设置在太阳能面板12和屋顶板10之间。也可选择，间隙可以沿在面板连接部件(该面板连接部件沿太阳能面板12的两个相对侧34、46)之间的一部分或整个(太阳能)部分而存在于太阳能面板12和屋顶板10之间。[0056]为了使太阳能面板12搁置在屋顶板10上，该屋顶板在上侧和第一纵向侧30处有相对于屋顶板的其余部分的平面凹入的部分68，太阳能面板搁置在该平面上，其中，第一肋28设置在凹入部分68处，并使得它并不超过顶部板14的该其余部分的平面向上延伸，如图5中虚线所示。[0057]太阳能屋顶形成元件1还可以有盖76，用于至少覆盖设置于各太阳能面板20上的太阳能电池20。盖76可以形成为例如提供美学外观或类似于屋顶砖的图案。盖76可以通过例如螺钉而固定在太阳能面板12上。[0058]如上所述，太阳能屋顶形成元件1还有元件连接部件，用于使得屋顶形成元件1与所述多个屋顶形成元件中的另一相邻屋顶形成元件1a连接。元件连接部件包括在上侧沿屋顶板10的第一纵向侧30的第一元件连接部分以及在下侧并沿屋顶板的第二相对纵向侧44的第二元件连接部分。在附图所示的示例中，第一元件连接部分与第一连接部分28成一体，并设置为凸形连接部件。基本上，肋28设置成用于使得屋顶板10与太阳能面板12在钩形的内侧连接，并用于使得屋顶板10与另一屋顶板10a在钩形的外侧连接，特别如图6、7和8所示。第二元件连接部分70形成为凹形连接部分，其中，还要安装的屋顶形成元件(例如图10中的元件1)的第二元件连接部分设置成通过还要安装的屋顶形成元件1相对于已经安装的屋顶形成元件1a的倾斜运动而与已经安装在建筑物上的屋顶形成元件1a的第一元件连接部分连接在一起。还见图7。元件1、1a的连接原理类似于嵌合层压地板的普通连接原理。第一和第二元件连接部分28、70沿屋顶板的相应第一和第二纵向侧延伸，以便在安装状态中形成沿屋顶形成元件的两个纵向侧在屋顶形成元件和它的相邻屋顶形成元件之间的连续连接。密封元件例如纵向延伸密封条可以设置为进一步封闭屋顶，如由环境影响而形成，例如降水。这样的密封元件可以例如设置在第一和第二元件连接部件28、70之间。如上所述的屋顶形成元件1的连接可以在屋顶上人工或半自动地进行。