专利名称：Energy supply device with energy panels in the form of roof tiles的制作方法
具有设计为瓦片的能量板的能量供给装置本发明涉及一种具有多个设计为瓦片的能量板的能量供给装置，以及一种设计为 瓦片的能量板。能量板用于吸收能量。这些能量在能量板中转变成热能，和/或电能，并且将它输 送到一个或者多个消耗器。一个能量供给装置由一个或者多个彼此耦合的能量板构成。例如[1]JP 2005 241021 A公开了一种具有一种能量板的装置。在这个能量板中 借助一个管结构将热能输出。所述管结构具有两个彼此平行的比较大的管道，它们通过与 其垂直延伸的较小管道彼此连接。较小的管道直接靠着能量板并且通过管结构将所接收的 热能输送走。然而这种类型的装置不适于屋顶结构。[2]EP 0 335 261 B1公开了这种类型的能量板。这个能量板包括一个瓦片形式 的，或者一个外部的壁段形式的物体，包括多个太阳能电池，其中每个太阳能电池设置在瓦 片或者外部壁段的遭受太阳辐射的外表面上，以及包括一个用于传热介质的通道。这个通 道位于瓦片或者壁段的如此的区域的下面，即在该区域上设置有太阳能电池。能量板体是 由一种微粒形的无机的颗粒或者纤维的材料和一种传热材料构成的复合材料制成。由[2]所公开的能量板一它的原理在很大程度上已实现了一以及以这个能量板 为基础的装置和系统具有不同的缺点，由于太阳能电池和用于能量输送介质的通道是集成 到能量板中的，所以形成能量板的结构比较复杂，且制造费用也相应地高。热载体通道、通 道或者管道必须嵌入到能量板中，并且在它的进入孔和出口孔上还必须设置一些耦合元 件。这些耦合元件可将多个能量板的通道合并成一个唯一的管道，或者一个唯一的通道，传 热介质流过这一通道。只要为了盖住屋顶使用大量这样的能量板就产生了大量的耦合点， 在经过较长使用时间和多次操作之后这些耦合点还必须是密封的。此外还有一点是值得注 意的，那只能使用比较薄的管道，因此形成比较高的管道阻力，并且因此形成相应高的管道 压力。这种高的压力对耦合点的质量提出了高的要求。一旦单个的耦合点例如在多年的运 行时间之后出现故障，则维修费用很高。一方面需要测定故障部位，另一方面要用比较大的 费用排除故障。此外，由于管道的直径小所以只有少量载热体流过彼此耦合的能量板，因此 不能保证最佳的热传递。由于热传递不良，不仅热能的收益不足，而且也不能最佳地利用能量电池，这些能 量电池当温度较高时输出的电功率也少。因此本发明的任务是提供一种具有至少一个能量板的改进的能量提供装置，以及 提供一种改进的能量板。特别是提一种具有至少一个能量板、且将太阳能有效地转变为热能和电能的能量
提供装置。此外，这种能量提供装置和能量板应当以减小的费用生产、安装和维护。此外，这种能量提供装置应提供新的有利的功能特征。特别是这种能量提供装置 可以有效地和以最小花费地进行管理。这个任务使用具有一种能量板的能量供给装置以及一种能量板得以完成。它们具 有在权利要求1或8中所规定的特征。在其它的权利要求中对本发明的一些有利的方案进
4行了说明。能量提供装置具有多个设计为瓦片的能量板，通过这些板盖住建筑物的一部分。 这些能量板具有一个用于吸收太阳能的能量模块。这个能量模块和电流提供导线连接。根据本发明在建筑物的外侧设置至少一个金属管道，这个金属管道支承着能量 板，所述能量板和所述管道机械地和热传导地连接，其中设置一个用于容纳供电导线的电 缆通道，和设置至少一个流体通道，流体传热介质可以流过这个流体通道。通过这个传热介 质可将热能从能量板输送到一个热能槽中。一个用于热量输送设置的，优选地水平地安装的管道，优选地一个铝型材代替屋 顶或者建筑物壁上的条板，并且例如被安装在屋顶框架的一个与之垂直延伸的椽木上。因 此这个管道完成双重功能。一方面这个管道用于能量板的和木条板相比更为稳定的安装。 另一方面它用于容纳和输出从能量板输出的热能。和常规的屋顶条板相比所产生的额外费 用比较小，并且通过降低了的能量板的制造成本而更多地被补偿。此外，由于有了安装的管 道系统因而产生了一种极为稳定的和可靠的结构。这种结构也能经受得住最为恶劣的天气 条件。由于这种管道的横截面比较大，所以形成良好的传热。特别有利的是借助根据本发明的管道系统可对能量板，特别是对在其中设置的电 模块、屋顶或者建筑物的墙壁进行冷却。为此目的在传热介质在管道中到达能量板的区域 之前将传热介质例如在地面上的一个冷却区域中冷却到低的温度。通过这一措施可对建筑 物进行极为有效的和成本有利的冷却，这样，就可放弃冷却装置。这些冷却装置通常具有高 的能耗。例如在夏天可使用热力泵的地球探针(Erdsonde)，以使传热介质循环。在根据本发明的能量供给装置中特别有利的是金属的管道系统，以及至少部分地 由金属构成的能量板可以保护有关建筑物的居民，防止辐射和电磁污染的作用，在相应的 方案中甚至防止雷击。因此可有利地防止当令人们非常害怕的高频波的辐射。可用简单的措施完成能量板和管道的耦合，其中，产生一个实际上可忽略不计地 小的热传递阻挡。因此被能量板吸收的热能可有效地传递到管道上，并且从该管道引出。这 样也对能量板进行了良好的冷却，因此能量电池，必要时太阳能电池能最佳地工作，并且能 输出最大的电能。在一个优选的方案中，管道具有至少一个第一流体通道。在这个流体通道中传热 介质朝一个方向被导向，并且具有至少一个第二流体通道，在这个通道中将传热介质引回。 因此，在管道的一个端部设置一个末端件。通过这个末端件将从第一流体通道到达的传热 介质输送到第二流体通道。在管道的另一端部，可在同一部位上输入和排出传热介质。在 管道的这种方案中可简单规划和构建整个管道系统。在管道内部的两个方向对传热介质的 导向也导致在管道的不同部位可能出现的温度的均化。将管道系统分成一些段也是有利的，这些段彼此独立地分别用一个循环泵工作。 优选地这些段如此地设计，即它们配属于太阳照射的单个区域。例如，可在鞍形屋顶的南侧 设置管道系统的第一段，在房屋的西壁上设置第二段。将所述段分开节省了相应的连接管 道，并且由于这个原因已经是有意义的了。然而这种分开之所以还有意义是因为有关的段 可分别在这样的时间中运行，即在此时间每个段具有最佳的太阳光照。水适于用作传热介质。然而根据本发明的能量提供装置的有利设计也允许使用 油。油非常适合热传递。
为了避免热量损失优选地给管道设置绝缘层。这个绝缘层优选地只在这样一些部 位中断，即在这些部位中管道和能量板热和机械耦合。按照这种方式保证所获得的热能不 会在输送途中丢失。使用外部管道之所以也是特别有利的是因为这个管道可以设置一个轴线平行延 伸的电缆通道。这个电缆通道例如可以一种燕尾形的空隙或者槽的形式加工到管道本体 中。在这个得到很好保护，并且虽然如此仍然易于接触的电缆通道中一该通道面对着能量 板一设置有供电导线一用该导线输送由能量模块输出的电能一和必要时的数据导线，特别 是控制导线，这些控制导线用于在中央控制单元和分散的或者局部的在能量板中设置的控 制单元之间的数据传输。这些局部的控制单元也可以是一些简单的转换单元。这些转换单 元由中央控制单元进行触发，以便将由能量模块产生的电流输送到一个中央的，或者一个 在能量板中设置的局部的集电器，或者消耗器，或者存储器。局部控制单元优选地如此设计，或者例如借助一个开关可如此地接通，即当能量 板和电流导线脱耦之后能量模块分别和一些发光二极管连接。这些发光二极管消耗所产生 的能量，并且同时显示能量板的状态。因此能量板可以独立地，通过局部控制单元的控制， 或者联合地，通过中央控制单元的控制如此地运行，即能量不是输送到电导线，而是输送到 在能量板上设置的消耗器。通过这一措施有关人员就可无安全风险地进行维修工作，并且 可视觉地检查已安装的或者拆卸的能量板。所述导线可以扁形电缆形式设置，这种电缆优选地以所要求的间距设置电连接 器。这些连接器中的每个连接器借助另一连接器和能量板的连接导线连接。通过使用中央控制单元以及局部控制单元一它们优选和局部地设置在能量板上 的电流存储器、发光二极管和/或传感器连接一与根据本发明的能量提供装置结合产生大 量其它有利的应用可能性。借助传感器可以确定能量板的状况以及环境的状况。当将所获 得的这些数据传输到中央控制单元之后其可以最佳地控制整个系统或能量提供装置。例如 可以接通或者关闭管道系统的单个的段。在每个能量板中使用至少一个电流存储器是特别有利的。借助当今已公开的蓄电 池可局部地存储所获得的能量，并且在需要时，并且在最佳条件下才将其输出。在必要时可 以省掉一个中央电流存储单元。借助当今已公开的蓄电池，例如锂离子蓄电池一它们典型 地具有100瓦小时/公斤的能量密度、1000瓦/K的功率密度一可以局部地存储大量的能 量，并且在需要时可以输出。借助局部的控制单元可对这些蓄电池进行监控，并且使其保持 在最佳的工作区域中，以防止例如这些蓄电池的完全放电。此外所存储的电能可以一种有 利的形式，在必要时可转换为更高的数值，并且输出，以减少损失。在考虑由中央控制单元输入的控制指令的情况下局部控制单元可使能量输送最 佳化，并且在必要时当调用能量时可以拒绝提供能量，当具体情况要求这么做时。因此局部 控制单元可将由能量模块输出的电流控制到在能量板中设置的局部电流存储单元中，或者 控制到至少一个中央集电器中。中央集电器可以是一个蓄电池，或者是一个能量转换器，它 将交流电输送到内部的或者外部的电网。可用一种耦合装置实现和管道的机械的和热的耦合。耦合装置的元件可完全或者 部分地整体地形成在管道上，和/或整体地形成在能量板的金属体上，或者也可作为单独 的套件提供使用。
优选地使用具有至少接近圆形的和/或部分圆形的横截面的管道，这样，安装上 的法兰盘或者套圈一它们平地紧在管道上一可旋转到合适的位置，并且以高的压紧力和管 道传力连接。特别有利地也可以使用耦合元件。这些耦合元件用作形状配合连接地耦合。 例如可以设置一些相互啮合的齿，它们可固定到可选择的位置中。若使用单独的耦合套件，则这种耦合套件可最佳地，特别是以尽可能大的接触面 在一侧和管道，并且在另一侧和能量板相适配。同时也能容易地安装和调准单独的耦合套 件。优选地在能量板中设置一些孔。工具可穿过这些孔，借助这些工具可将耦合装置固定 地拧紧，或者松开。在一些优选的方案中能量模块的金属基质直接地或者借助一种刚性的或者柔性 的金属带和管道连接。通过能量模块的金属基质和优选地接地的管道系统的连接附加地形 成一种防辐射作用以及防雷击的最佳保护措施。用于根据本发明的，且设置有一个或者多个能量模块的能量提供装置的能量板可 特别简单地生产和安装。可最佳地为接收能量模块以及为和管道的耦合而准备能量板，其 中，通过大的接触面，或者通过耦合元件整体地形成在能量板的金属体上保证了最佳热传 递。规定用于能量提供装置的能量板在于瓦片的设计。因此可借助瓦片形的能量板按 照常规方式在美学方面设计房屋的屋顶框架。因此不必放弃具有可由任意材料制成的瓦片 的房屋的优点。但是附加地产生了这样的优点，这些瓦片可将作用的能量以电能或者热能 的方式输送到消耗器。因此一种以瓦片形式存在的能量板具有一种由陶土或者金属制成的瓦片结构，在 它的上侧面设置用于单独安置的能量模块的容纳区域。然而，例如由陶土制成的瓦片结构 和与它相适配的能量模块因此可单独地按最佳的生产工艺制成。因此，瓦片结构，或者瓦片可以以低廉的成本在砖瓦厂生产。在这种情况中优选地 如此设计这种瓦片，即它可带有或不带有能量板地安装。因此，这个砖瓦厂可生产唯一一种 产品，并且提供给想安装或者也不想安装根据本发明的能量提供装置的顾客。因此，通过这 种制造的瓦片可以满足常规的瓦片的所有要求。只有这样的设计特征，即它允许能量模块 和新的瓦片相耦合。能量模块也可在一个专业化的工厂中以最佳效率制造。优选地能量模块由向下的不同层构成。一个金属基质或者一个板形的金属体形成 其基础层。通过这个金属体借助一个耦合元件通过瓦片中的一个孔，或者通过由另一能量 板盖住的上边缘将作用的热能输送到管道。例如金属基质具有一个在其上整体形成的耦合 元件。这个耦合元件和管道连接。代替地金属基质通过一个金属带和安装角，如夹子或者 夹钳和管道连接。优选地能量板的金属体可和一个冷却元件和一个耦合装置连接，或者整体地连 接。所述耦合装置可如此地和管道连接，即由冷却元件吸收的热能可输送到管道，并且同时 能量板被稳定地保持。所述冷却元件优选地和能量模块热耦合，并且在必要时也机械地紧 密耦合，这样，这个能量模块就被最佳地冷却。优选地能量模块通过大的接触面靠在冷却元 件上，并且和这个冷却元件螺栓连接，这样，在接触面之间的热传递阻为可忽略不计地小。 在其它优选的方案中金属体平地紧靠在瓦片结构上，这样，被加热的瓦片上的大部分热能可传递到靠在其上的管道上。在第一个原理性的方案中能量板具有一个带有至少一个孔的结构。在这个孔的内 部保持着一个浇铸料的金属体。例如制成了一个陶土瓦片。这个陶土瓦片具有至少一个孔。 这个孔用于容纳能量模块和金属体。在一个优选的方案中金属体和至少一个能量模块也可 作为组合模块预制，并且安装到陶土瓦片中。在第二个原理性的方案中，能量板具有一个金属的结构，金属体和这个金属结构 整件连接。例如一种金属结构由铝制成。所述至少一个能量模块可安装到这个金属结构 中。此外，这个金属结构还可设置有用于耦合装置的大的耦合面，或者也设置有整件形成的 耦合元件。在这两种情况中耦合元件可最佳地制造，并且用较小的花费制造。以瓦片形式存在的结构例具有一个孔。在此孔的内部借助浇铸料或者固定元件， 例如螺栓保持至少一个能量模块，借助其将能量模块和耦合元件连接起来。而在一些特别优选的方案中瓦片没有孔，这样，电导线和热耦合元件就越过瓦片 通向管道。这允许特别简单地安装能量板，以及允许模块式地构造具有优选地由陶土制成 的瓦片及与它相适配的，然而是单独制造的能量模块的能量板。在这个优选的方案中在瓦片结构中设置有保持元件，例如导向槽，能量模块可以 插入到这些导向槽中。当插入之后能量模块优选地通过连接触点和连接导线连接。然而优 选地已在能量模块上设置有连接导线，这样就保证了最佳的电接触。通过模块式的组装可使生产成本最小和安装花费最小。当出现技术故障时在几秒 钟的时间内就可取下有故障的能量模块，并且用一个新的单元取而代之。优选地该结构具 有一个孔。当取下能量模块后或者借助一个盖可打开这个孔，并且通过该孔可以接触耦合 元件，这允许安装或者拆下能量板。如果能量板配设有一个局部控制单元和/或一个局部的存储单元，这个能量板能 设置一个适于容纳这些元件的腔室。这个腔室通过一个盖板，或特别有利的是通过可插入 到保持元件中的能量模块关闭。而具有单独制成的能量模块的能量板的模块式结构允许有利地集成任意的电 器件，如太阳能电池、具有开关晶体管和发光二极管的控制单元。能量模块优选地采用 SMD(Surface Mounted Design—表面安装设计)技术制造。优选地电器件安装在被绝缘的 金属基质(IMS )上。这个金属基质保证最佳地将热输送到金属基质上。特别有利的是 发光二极管的集成。当安装了能量板之后这些发光二极管就外露，并且明显可见。例如配 设具有多个串联的发光二极管的两个并联的链。这些发光二极管通过局部的控制单元在一 些简单的方案中通过光电耦合器或者开关二极管有选择地可和太阳能电池连接，为的是对 其进行检测，或者吸收所产生的能量。只要能量板还没有安装，或者电导线是无电压的，这 些太阳能电池优选地和这些发光二极管连接。如果要用发光二极管构建一个链，则这个链 的功能由另一链承担。下面借助附图对本发明进行更加详细的说明。这些附图是
图1 根据本发明的具有一个能量板1的能量提供系统，在所述能量板中设置有一 个金属体2，这个金属体和一个管道4热和机械地耦合。图2 三维图地示出图1中的能量板1的金属体4，这个金属体具有一个用于吸收 热能的冷却元件21、一个可和管道连接的耦合元件22以及一个腔室23，这个腔室用于容纳控制单元3和电流存储器38。图3 另一方案的图2的金属体2，在这一方案中能量板1的结构5必要时整件地 由金属制成。图4 另一方案的图2的金属体2，这个金属体借助一个耦合套件271、272、273和
管道4连接，所述管道基本具有一个圆形的横截面。图5 图1的管道4的一个段的三维图，这个管道具有两个用于引导传热介质的流 体通道41、42，以及一个轴向延伸的燕尾形的空隙47，在这个空隙中例如插入扁形电缆形 式的电流导线33和控制导线44。图6 具有图1的管道4的一些段的管道系统的一些元件，这些元件借助安装型材 81可彼此机械连接，并且它们的流体通道41、42借助连接元件83、84、85彼此连接，或者可 和流入管道或者终端管道连接。图7 —个优选设计的管道4，具有一个型材，这个型材具有两个通过一个基本结 构400彼此连接的管件410、420，第一流体通道和第二流体通道41、42在其中被导引，其中， 在第一管件410上设置有一个引导电缆通道47的第一型材件470，并且在第二管件420上 设置一个支架板480，能量板1平面地靠在这个支架板的上表面上。图8 在第一方案中的两个各和一个管道4相连接的能量板1。图9 在第二方案中的和管道4连接的能量板1。图10 图5的在一个屋顶的管道4上安装的多个能量板1。图11 图5的能量板1，一个能量模块300可插入到该能量板中。图12 —个瓦片的结构5，一个能量模块300可安装到该瓦片上。图13 :图12的瓦片结构5，正在安装能量模块300时的情形。图14 通过瓦片5和与它相连接的能量模块300形成的能量板1。图15 图13的能量模块300的分解图。图16 两个能量模块300，它们借助连接线32和供电导线33及控制导线34电连 接，并且借助耦合装置22和管道4电和热连接。图17 图7的管道4的一个优选的方案，它具有两个电缆通道47、它们用于分开地 引导电流导线33和控制导线34。图18 在屋顶上安装的管道4，这些管道形成屋顶条板，在这种屋顶条板上设置能 量板1。图19 一座建筑物的顶层70，在这个顶层上安装有根据本发明的能量板1。图20 根据图1、8、9、11或者14的根据本发明的具有能量板1的能量提供装置的 方框图。图1示出了一个根据本发明的具有能量板1的能量提供系统。这个能量板和管道 系统的管道4热和机械连接，一种传热介质45在该管道系统中循环。能量板1具有一个由陶土或者由金属构成的，且具有一个孔51的结构5，多个优选 地用于吸收太阳能的能量模块300和一个金属体2可装到这个孔中。金属体2具有一个用 于吸收热能的冷却元件21、一个用于和管道4耦合的耦合装置22、以及一个借助一个活门 231可关闭的腔室23，在这个腔室中设置有一个控制单元3和两个电流存储单元38。设置 在腔室23中的控制单元3通过线路35和至少一个传感器353和至少一个信号发生器352，例如一个发光二极管连接。在能量板1的这个方案中金属体2、能量模块300，并且必要时还有传感器351和 信号发生器352借助一个在结构5的孔51内部的优选地热的良传导的铸料6固定在相应 的位置上。根据本发明的能量板1用于输出电能和热能。由能量模块300输出的电能通过连 接导线31输送到局部控制单元3，从局部控制单元将电能输送到局部存储单元38，或者通 过一个电流提供线路33输出到外部的消耗器，或者一个串联的换能器3003。此外，还设置一个中央控制单元3000。这个中央控制单元通过一个数据总线34和 局部控制单元3通讯。连同能量管理一此管理由中央控制单元3000和局部控制单元3进 行控制一在能量板1投入运行之前也可进行一个认证程序，用这个程序确定一下这个中央 控制单元3000是否被授权运行已安装的能量板1。例如在控制单元3、3000之间交换口令， 并且检查这些口令是否彼此相对应。因此，偷窃的能量板1就不再能在其它的安装地使用， 并且对于用户来说就毫无意义了。因此偷窃如此保护的能量板1就不值得了。供电导线33和控制导线34有利地可以扁形电缆实现。这种扁形电缆特别有利地 可在在管道4中设置的轴线平行地延伸的空隙47中被导向。扁形电缆33、34可设置连接 器。连接电缆32可接到这些连接器上。所述连接电缆穿过腔室23中的一个孔234，并且和 局部控制单元3连接。特别有利的是可以使用扁形电缆和连接装置。关于这一点在参考文 献[3]Flachkabelsystem Technofil, ffoertz AG 产品说明书 2004 年 5 月 Muttenz 的图示 和说明。其中所公开的接线盒可安装到扁形电缆33、34上，并且借助尖形螺钉和设置在电 缆通道47中的扁形电缆33、34的芯线连接。优选地使用一个和管道相适配的盒子。可由局部控制单元3任意地控制来自和到局部的存储单单元38来自和到和外部 的消耗器的电流输送。只要将锂_离子蓄电池用作存储单元38，则这个局部控制单元3的 任务是使它们始终在一个有利的工作区域中运行。因此可将获得的电能局部地存储起来， 并且可通过中央控制单元3000在需要时进行调用，其中，保证蓄电池的最佳运行。值得注意的是，在根据本发明的能量提供装置中，电能和/或热能的输送借助中 央的和局部的控制单元3000、3可在两个方向进行。例如局部设置的电流存储单元38可借 助从公共电网获得的电能进行充电。因此，即使没有足够的太阳辐射也能安装本装置及启 动。通过将热能输送到能量板1上可使这些能量板1处于一种理想的运行状态，例如去除 积雪层。由能量板1，或由能量板1的结构5和能量模块300所吸收的热能被用作局部散 热器的金属体2，特别是被它的冷却元件21所吸收。为此目的这个冷却元件沿着能量模块 300和结构5的表面平面地延伸。在这些优选的方案中能量模块300和冷却元件21螺栓连 接，这样，金属体2和能量模块300形成一个单元。这个单元可作为模块安装到该结构5的 孔51中，并且固定在其中，在必要时螺栓固定，优选地可以浇铸。将所获得的热能从金属体2的冷却元件21经过耦合装置22被输出到管道4。所 述管道4具有两个流体通道41、42。在这些流体通道中传热介质45在管道4的内部来回流 动，并且将供应的热能输送到一个热交换器400，并且从这里借助一个循环泵401引回到回 路中。管道4具有法兰形式的安装型材431。这些安装型材可和屋顶框架或者建筑物墙壁的元件连接。在图1中示出，管道4的一个法兰431通过一个螺栓95和一个椽木7螺栓 连接。也有许多其它的安装办法可供考虑，这些办法在必要时可放弃采用安装型材431。例 如可以使用具有圆形横截面的管道4。这种管道借助一个夹钳或者一个卡箍就可保持住。图2在三维图中示出了图1的能量板1的金属体2。这个金属体具有用于吸收热 能的冷却元件21、可和管道连接耦合元件22，以及腔室23。该腔室的内腔室233用于容纳 控制单元3和电流存储器38。可清楚地看到设置在腔室23中的孔234。连接电缆32可穿 过该孔通往管道4。冷却元件21设置一些冷却肋211，这些冷却肋用于吸收热能和用于固 定在浇铸料6中。弧形的耦合元件22在它的端部具有保持肋221。这些保持肋可啮合到相 应地在管道4中设置保持槽48中。因此耦合元件22可以压到管道4上，直到保持肋221 卡锁在保持槽48中(请见图1)。为松开耦开元件22必须将保持肋221从保持槽48中拔 出。图3和图4示出了替代方案。图3示出了另一方案中的图2的金属体2。在这个方案中能量板1的结构5必要 时整件地由金属，优选地由铝制成，并且必要时进行涂层。图中示出，能量模块300借助螺 栓93和螺母94安装。这个螺母可移动地保持在两个冷却肋211之间。此外该图还示出， 这个弧形的耦合元件22只在一侧用一个保持肋221保持在管道4的保持槽48中。在另一 侧耦合元件22和管道4设置法兰元件29、49。这些法兰元件可借助螺母92和螺栓91固定 拧紧。这个螺栓的栓头被保持在腔室23的内部，并且因此可易于操作。按照这种方式可成 功地使耦合元件22紧紧地顶住管道4，以便取得最小的传热阻抗。在图1、2和3中示出的管道4设置有耦合元件，而图4却示出一个大大简化了的 具有一个实际为圆横截面的管道。固定其上的卡圈或者弹簧夹271、273—其中之一设置有 一个耦合板272—因此可任意地转动，并且可在任意一个位置借助螺母92和螺栓91固定， 且该螺栓的栓头91又是保持在腔室23中。在这种情况中这个耦合元件22是由多元件的 耦合套件271、272、273构成。和金属体2的耦合是借助耦合板272完成的。这个耦合板紧 压在金属体2上。在图3和图4中示出的能量板1的方案示出，这种能量板特别有利地整件地可由 金属，特别是由铝制成。能量模块的固定可以是简单的。由于未设置内部的冷却剂通道，所 以这种金属的能量板1的结构极为紧凑。在能量板1的最简单的方案中结构5或者金属体 2是相同的。在图5中示出了图1的管道4的一个段的二维图。它具有两个用于对传热介质进 行导引的通道41、42，以及轴向延伸的燕尾形的空隙47。在这个空隙内对扁形电缆33、34 进行导引。此外还简图示出传热介质45的走向。传热介质在前面侧进入流体通道41，并且又 从流体通道42出来。此外还示出一个安装型材81。它可以插入到两个相邻的管道4的耦 合槽432中，并且借助螺栓812卡锁在其中。图6示出了具有图2的管道4的段的管道系统的一些元件。这些元件可借助安装 型材87彼此机械连接，并且它们的流体通道41、42借助连接元件83、84、85，或者和流入通 道和终端管道连接。如在图2中已述，管道4设置至少一个耦合槽432。在这个耦合槽的内 部在侧面可移动地保持和固定一个安装型材81。为此，这个耦合槽432优选地具有一个T 形，或者燕尾形的轮廓。为了锁止这个安装型材81，这个安装型材设置有一个螺纹孔811。一个在前侧优选地设置有一个环形刃的螺柱，或者一个螺钉812向槽的上表面地拧入到所 述螺纹孔中，并且如此地压紧，即这个螺柱力和管道本体传力连接，或者环形刃形状配合连 接地啮合到管道本体中。为了连接流体通道41、42设置优选地由塑料制成的连接元件83、 84、85。这些连接元件具有一些管件，它们可密封闭锁地插入到流体通道41、42中。第一连 接元件83—它用于两个管道4的连接一对于所述至少两个流体通道41、42的每一个通道具 有一个管件，或者两个彼此对应的管件。这些管件在必要时借助一个板彼此连接。这个板 优选地具有与管道4相同的横截面。为了连接流体通道41、42设置第二连接件84。这个连 接件具有两个彼此连接的，并且轴线平行定向的管件。当插入第二连接件84后，管道4的 两个流体通道41、42因此形成一个唯一的连续的流体通道。这个流体通道在同一侧进入管 道并且又在这一侧出来。在进入和出口部位设置第三连接元件85。一个设置有螺纹孔821 的角型材82用于保持安装到管道4中的第二和/或第三连接元件84、85。所述角型材可插 入到耦合槽432中，并且可借助一个螺栓821固定。图7示出了一个优选设计的管道4。它具有一个带有两个通过一个基本结构400 彼此连接的管件410、420的型材。第一和第二流体通道41、42在这些管件中被导向，其中， 在第一管件410上设置一个引导电缆通道47的第一型材元件470，并且在第二管件420上 设置一个支架板480。在它的上侧面可平地靠置能量板1。在这个方案中，管道4主要用于 安装图14的能量板。以瓦片形式存在能量板1平地靠在支架板480上，并且通过此办法将 热能从能量板1传递到管道4。一种在能量模块300的金属基质301和管道4之间的附加 的直接的电和热连接优选地是通过一种耦合元件22，例如一种在瓦片结构5的通道591中 被导向的金属带完成的。当安装的能量模块300平置在支架板480上，并且例如借助一个 设置在瓦片结构的下侧上的凸鼻54被保持，则这个电缆引道通道47还总是自由的，这样， 就能简单地实现能量板1和电导线以及必要时设置的控制导线33、34的电连接。此外图7还示出，在管道4的基本结构400中设置的耦合槽432中设置有一个安 装件8。通过这个安装件保持管道4，或者保持相邻的管道4。安装件8，例如一个其长度可 选择的挤压铝型材通过安装螺栓95和屋顶框架的梁(Gebalk)连接。采用安装件8可简单 和精确地安装管道系统。在第一步骤中精确地定向和安装安装件8。接着将管道4挂入到 安装件8中。图8示出第一方案中的两个能量板1。它们分别和一个管道4连接。在上面的能 量板1中腔室23的活门231被打开。在腔室23中设置了两个能量存储器38和局部控制 单元3。这个控制单元通过连接电缆32和一个连接器39与在管道4中被导向的扁形电缆 33、34连接。若将扁形电缆33、34从在管道4中设置的空隙47中引出，并且将其引入到金 属体2中设置的腔室2中，则可特别简单地实现和该扁形电缆33、34的电耦合。空隙47和 空腔23中的孔234以有关技术人员熟悉的方式进行适配。此外在图8中还示出，上面的能量板1与下面的能量板1如此地重叠，即在那里的 腔室23完全被盖住。因此从上面看只能看到能量模块300。从这些能量板中取下一个，为 的能让人们看到能量板1的结构5的孔51。因此，通过将腔室23集成到能量板1中并没有 损失可用能量模块盖住的表面。图9示出在第二方案中和管道4连接的能量板1。图中示出，取下金属体2(请看 图2)，这样，能量板1的结构5中的孔51就空着。图中示出，结构在侧面具有边缘终了元件55、56。这些边缘终了元件和相邻的能量板1的边缘终了元件56和55相对应。此外，在腔 室23的区域中，或者在孔51的下面设置一个闭锁件57。这个闭锁件被下一个更高的能量 板1盖住，并且防止从这个能量板进入的雨水渗入到腔室23中。图10示出多个在屋顶上的管道4上安装的图9能量板1。它们的边缘终了元件 55、56彼此盖住。并且下面的能量板1的列的闭锁件57也被盖住。能量板1的上面的列的 闭锁件57被第一终了瓦片100盖住。图11示出了根据本发明的能量板1的另一有利的方案。在这个方案中能量模块 300可如此地插入到保持元件58，例如导向槽中，即当能量模块300完全插入后它的前侧的 端元件321完全盖住腔室23，并且将其封闭。在此能量模块300或者它的端元件331同时 用作腔室23的封闭滑件。为了当插入能量模块300之后自动地和局部的控制单元3进行电接触，在能量模 块300上和腔室23中设置一些接触片303、304。这些接触片在能量模块300的终端位置彼
此靠置。由于图10的能量板1是模块式结构，所以就产生了一种在技术和经济上都有利的 方案。可以最小的花费完成能量板1并且因此整个能量提供系统的组装和维护。一旦例如 其中一个能量模块300有故障，则这由相应的信号发生器，例如一个发光二极管352予以显 示。以后修理工可不费功夫地取下有故障的能量模块，并且换上新的能量模块。图12示出了一个瓦片的结构5。一个能量模块300可置于这个结构上。这个瓦片 具有传统的瓦片的特征。它允许用这样的瓦片5盖住屋顶。该图示出，该结构在侧边具有边 缘终了元件55、56。这些边缘终了元件和相邻的能量板1的边缘终了元件5、6、55相对应。 此外，该图还示出，在瓦片5的下端的下侧设置有肋条531。这个肋条可以啮合到瓦片5的 上端的上侧上的一个空隙532中。此外，在瓦片5的上端的下侧设置有一个凸鼻54。这个 凸鼻可以啮合到屋顶压(Dachlattimg)条中。例如瓦片5的凸鼻54搭接图7的管道的支 架板，图18示出了这一点。因此图12的瓦片可用作常规的瓦片的代用品。此外，瓦片结构5还具有用于能量模块300的空隙50。这个空隙50在侧边受到两 个导向条板58的限制，并且在上边具有一个保持肋59。它用于保持能量模块300的金属体 301。此外，还设置一个电缆通道591。通过这个电缆通道可将能量模块300的连接电缆32 和在必要时将耦合元件22向上引导。图13示出了在安装能量模块300时的图12中的瓦片5的情况。这个能量模块具 有一个金属基质301。在金属基质的上端金属框架3011设置有一个孔3012。保持肋59插 入到这个孔中。在下侧面这个金属基质301具有一个向下弯曲的舌片。这个舌片可以抓到 瓦片5的下端。在金属基质301上设置一个具有电器件的层302。在图中示出了局部控制 单元3，串联的太阳能电池333，以及发光二极管352。借助这些发光二极管可以读出能量 板1的状况。优选地将这些发光二极管532设置在能量板1的下端，这个下端在安装后是 露出的。图14示出了由瓦片5和与它相连接的能量模块300组成的能量板1。该图示出， 瓦片结构5和能量模块300彼此间最佳适配。即使在能量板1制成之后这种能量板也能用 作常规瓦片的代用品。图15示出了图13的能量模块300的分解图。图中示出，已为和瓦片结构5的连接而准备好的金属基质301。在绝缘层上设置了一些印制导线。通过这些印制导线使太阳 能电池333和发光二极管352电连接。此外，还用一个优选地耐踩踏的保护层305盖住能 量模块300。图16示出了图13的两个能量模块300。这些能量模块借助连接导线32和一个连 接器39可和电源导线33和控制导线34电连接。这些导线优选地集成在一个扁形电缆中。 如已提到的，可将文献[3]已公开的一种连接元件用作连接器39。这个连接元件插入到一 个接线盒390中。例如通过将金属螺栓拧入到扁形电缆33、34的线芯中的办法来产生电接 触。此外还示出由金属制成的带形的耦合元件22。它在一侧和能量模块300的金属基 质301耦合，在另一侧和管道4耦合。可以使用耦合元件22，这些元件一体地形成在金属基 质301上。此外还可以使用夹钳、弹簧夹、夹板和基它的安装工具，如法兰元件、接触板和螺 栓，以便将耦合元件22安装在两个端部上。通过安装耦合元件22不仅实现了能量板1的 金属体301和优选地接地管道4之间的热连接，而且也实现了它们之间的电连接，这样，不 仅产生了良好的热连接，而且还能防止作用的辐射和雷击。图17示出了图7的管道4的一个优选的方案，它具有两个电缆通道47，它们用于 分开地引导电流导线33和控制导线34。例如当应实现一个总线系统时设置一个单独的电 缆通道是有利的。此外图中还示出了连接元件83和84。借助这些连接元件将两个流体通 道41和42彼此连接。图18示出了在屋顶上安装的图7的管道4。这些管道形成了屋顶压条。在这些屋 顶压条上设置有能量板1。图中示出，能量板1的瓦片结构5用它的平的下侧面500平地紧 靠在支架板480上，并且借助一个凸鼻54搭接这个支架板。而电缆通道47—电导线33和 控制导线34敷设其中一设置在被保持的能量板1之面，因此，在安装时可毫无问题地实现 所述导线33、34和能量板1之间的电连接。然后由其它的能量板1盖住这个电缆通道47。图19示出了一个建筑物的屋顶层70。在这个屋顶层上安装有根据本发明的能量 板1。从图中可清楚看出，那些和屋梁7连接的管道4形成压条，那些能量板1以上述的方 式安装到这些屋顶压条上。在讨论图7时已提到，优选地首先将安装件8和屋梁7连接起来。在这种情况中 使用单个的段，或者使用在整个屋顶框架上延伸的型材。接着将管道4挂到这些安装件7 上。图20示出了根据本发明的能量提供装置的框图，它具有图1、8、9、11或者14的能 量板1。在图的上半部示出，中央控制单元3000—它优选地和因特网或者移动电话网PLMN 连接一通过网络模块3001和数据导线34与局部控制单元3连接。因此，这个中央控制单元 3000，例如一台个人计算机也可由移动电话网或者因特网控制。例如将一些气象数据传输 到中央控制单元3000，借助这些数据对当地的能量提供系统的能量管理或者能量提供装置 进行控制。此外可将具有时间的计划通知中央控制单元3000。在这个时间可将所获得能能 量以最好的条件提供给公共网。例如也可由一个上级的控制单元3000M对多个局部的能量 提供系统进行协调。这个上一级的控制单元与一个公共网的经营者保持联系，并且可与这 个经营者就提供电能的最佳条件进行商谈。在这种情况中可由这个上级的控制单元3000M 负责所有局部能量提供系统的管理工作。这样就减轻了局部的能量提供系统的经营者的相应的开支。局部测量给公共网提供的能量，并且通报给中央控制单元3000，并且由这个中央 控制单元结算。此外，在图20中还示出，经过转换器78的传热介质也经过冷却的区域，例如地面 区域77，或者一个热泵的探测仪。因此，在夏天建筑物的屋顶可借助被冷却传热介质进行冷 却，这样就可省掉其它的冷却装置。局部控制单元3本身通过连接导线31和能量模块300连接，通过连接导线37和局 部存储单元38连接，并且通过连接导线32和一个连接器39与供电导线33连接。这个供 电导线33 —方面和一个任选设置的中央蓄电池3038连接，并且另一方面和一个任选设置 的换能器3002连接。所述换能器可将交流电压输送到外部的或者内部的交流电压网3003、 3005，和相应的连接盒3004。简图示出，可用一个扁形电缆实现供电导线33和数据导线或 者控制导线34。此外，还简还图示出了借助管道系统实现的用于传热介质45的回路。此 外，还示出了管道系统的这些元件优选地设置的热绝缘的材料48，这样，在输送路径上不会 出现能量损失。在这些单个的实施例中优选地对本发明的一些方案进行了描述。然而，原则上讲， 对它们的特片可进行组合。参考文献目录[1]JP 2005 241021 A[2]EP 0 335 261 B1[3]FLACHKABELSYSTEM TECHNOFIL ffoertz AG 的产品说明书，Muttenz 2004 年 5 月
权利要求
能量供给装置，具有多个设计为瓦片的能量板(1)，所述能量板盖住建筑物的一部分，并且这些能量板分别具有用于吸收太阳能的能量模块(300)，所述能量模块和供电线路(33)连接，其特征在于，在建筑物的外侧设置至少一个金属管道(4)，这个金属管道支承着能量板(1)，所述能量板(1)和所述管道(4)机械地和热传导地连接，在所述管道中设置用于容纳供电线路(33)的电缆通道(47)和设置至少一个流体通道(41、42)，流态传热介质(45)可导引通过所述流体通道，通过这个传热介质可将热能从能量板(1)输送到散热器(400)。
2.按照权利要求1所述的能量供给装置，其特征在于，多个由铝制成的，彼此平行地安 装在建筑物的屋顶框架(70)上的管道(4)形成用于支承瓦片(1)的屋顶条板；并且管道 (4)具有第一流体通道(41)和第二流体通道(42)，在第一流体通道中向一个方向引导传热 介质(45)，在第二流体通道(42)中将传热介质(45)引回。
3.按照权利要求1或2所述的能量供给装置，其特征在于，每个能量板(1)具有和能量 模块(300)连接的，且具有连接器(39)的连接电缆(32)，所述连接器可和在电缆通道(47) 中被导向的扁形电缆连接，所述扁形电缆包括供电线路(33)和/或控制线路(34)，其中，单 个的能量模块(300)通过供电线路(33)优选地彼此并行连接。
4.按照权利要求1、2或3所述的能量供给装置，其特征在于，管道(4)具有型材，这 个型材具有两个通过基本结构(400)彼此连接的管道件(410、420)，第一和第二流体通道 (41,42)在这些管道中被导引，其中，在第一管道件(410)上设置有引导电缆通道(47)的第 一型材件(470)，在第二管道件(420)上设置有支架板(480)，能量板(1)平地靠在它的上 侧面。
5.按照权利要求1-4的任一项所述的能量提供装置，其特征在于，设置耦合装置(22)， 这个耦合装置在一侧和能量板(1)的金属体(2、301)连接，并且在另一侧和管道(4)连接， 通过这一措施产生热的和/或机械的连接。
6.按照权利要求1-5的任一项所述的能量提供装置，其特征在于，其中至少一个能 量板(1)设置有局部的控制单元(3)，所述控制单元通过控制线路(34)和中央控制单元 (3000)连接，并且其适合将由能量模块(300)输出的电流控制到至少一个设置在能量板 (1)中的局部的集电器、电流存储单元(38)或者发光二极管(352)，或者控制至少一个中央 集电器(3003 ；3005 ；3038)。
7.按照权利要求1-6的任一项所述的能量提供装置，其特征在于，管道(4)在其下侧面 设置耦合槽(432)，安装型材(8、81、82)固定地或者可移动地保持在这个耦合槽中，通过这 个安装型材管道(4)彼此连接，和/或和屋顶框架(70)连接。
8.特别是用于按照权利要求1-7的任一项所述的能量供给装置的，且设计为瓦片的能 量板(1)，具有用于吸收太阳能的能量模块(300)，该能量模块通过连接导线(32)和供电线 路(33)连接，其特征在于，瓦结构(5)由陶土或者金属以瓦片形状制成，在瓦片结构的上侧 面设置用于能量模块(300)的容纳区域(50)，所述能量模块具有板形的金属体(301)，其和 瓦片结构(5)为可拆开连接，并且在其上设置有太阳能电池(333)。
9.按照权利要求8所述的能量板(1)，其特征在于，瓦片结构(5)具有至少一个保持元 件(58、59)，这个保持元件形状配合连接地保持能量模块(300)；和/或瓦片结构(5)具有 电缆通道(591)，连接导线(32)铺设到该电缆通道中。
10.按照权利要求8或9所述的能量板(1)，其特征在于，瓦片结构(5)在下侧面具有 平的区域(500)，平的区域和管道(4)的板形的支架元件(480)相对应。
11.按照权利要求9或10所述的能量板(1)，其特征在于，金属体(301)在上端具有带 有孔(3012)的框架(3011)，保持元件(59)之一啮合到该孔中；和/或金属体(301)在下 端具有优选地可弯曲的舌片(3013)，舌片围卡瓦片结构(5)的下端。
12.按照权利要求8-11的任一项所述的能量板(1)，其特征在于，能量模块(300)具有 至少一个局部的集电器，如局部的电流存储单元(38)和/或至少一个发光二极管(352)，发 光二极管用作耗电器和/或信号发生器。
13.按照权利要求8-12的任一项所述的能量板(1)，其特征在于，能量模块(300)具有 至少一个局部的控制单元(3)，这个控制单元通过控制线路(34)可和中央控制单元(3000) 连接并且适合用于将从能量模块(300)输出的电流一方面控制到局部集电器(38、352)或 者控制到至少一个中央的集电器(3003 ；3005 ；3038)。
14.按照权利要求8-13的任一项所述的能量板(1)，其特征在于，能量模块(300)为层 结构，具有作为基质层的金属体(301)，在其上设置有被透明的保护层(305)盖住的功能层 (302)，在功能层上设置有局部控制单元(3)以及太阳能电池(333)和必要时设置不被另外 的能量模块(1)盖住的发光二极管(352)。
15.按照权利要求8-14的任一项所述的能量板(1)，其特征在于，局部控制单元(3)被 设计的或者可连接，从而当电源板(1)和电流线路(33)脱耦后能量模块(300)和发光二极 管(352)连接，发光二极管消耗所产生的能量，并且同时显示能量板(1)的状态。
16.用于按照权利要求8-15的任一项所述的能量板的，特别是由陶土制成的瓦片(5)。
全文摘要
文档编号F24J2/24GK101952979SQ200980105170
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月15日 优先权日2008年2月15日
发明者Bieri Martin 申请人:Panoton Ag