<Desc/Clms Page number 1>
DAKBEDEKKINGSYSTEEM Object van de uitvinding [0001] De huidige uitvinding betreft een nieuw dakbedekkingsysteem, dat kan worden uitgerust met een warmtewisselaar.
Stand van de techniek [0002] Bestaande dakbedekkingsystemen met warmtewisselaars werken als zonnepanelen of als warmteabsorberende panelen. Hierbij is het de bedoeling warmte van buiten naar binnen te transporteren. De reeds beschreven dakbedekkingsystemen hebben aan de buitenkant het uitzicht van gewone dakpannen, golfplaten of geprofileerde metalen platen, maar zijn enkel geschikt voor het bedekken van rechte vlakken.
Doel van de uitvinding [0003] Het doel van de uitvinding is een dakbedekkingsysteem voor te stellen, met of zonder warmtewisselaar dat eveneens toelaat een gebogen vlak te bedekken.
[0004] Het verdere doel van de huidige uitvinding is een dakbedekkingsysteem voor te stellen die een warmteoverdracht toelaat in twee richtingen.
<Desc/Clms Page number 2>
Hoofdkenmerken van de uitvinding [0005] De huidige uitvinding betreft een dakbedekkingsysteem bestaande uit een hoeveelheid elementen, dewelke bestaan uit : - een metalen drager die twee evenwijdige zijden bevat, die elk voorzien zijn van aansluitingsgroeven, waarbij deze groeven over de gehele lengte van de elementen lopen en toelaten om naburige elementen met elkaar te verbinden, - een isolerend volume, verbonden met de metalen drager, zodat het isolerend volume contact maakt met het onderste vlak van de metalen drager, en waarbij in het isolerend volume een inkeping is voorzien in een zijde van dit isolerend volume die evenwijdig is met de groeven, en waarbij de inkeping zelf evenwijdig is met de groeven,
en waarbij het isolerend volume een uitkraging bevat aan de overzijde van de inkeping die in de inkeping van een naburig element past zodat een variabele hellingshoek tussen twee naburige elementen kan bekomen worden.
[0006] De huidige uitvinding slaat meer bepaald op een dakbedekkingsysteem, waarbij de aansluitingsgroeven van twee naburige elementen, de inkeping in het isolerend volume van het ene element, en de uitkraging van het isolerend volume van het andere element, alle een gedeelte bevatten waarvan de doorsneden op concentrische cirkels gelegen zijn, met als middelpunt het scharnierpunt tussen de twee naburige elementen.
[0007] In een geprefereerde uitvoeringsvorm van de uitvinding is de lengte van de elementen gelijk aan de lengte van het dak.
<Desc/Clms Page number 3>
[0008] In een geprefereerde uitvoering van het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding is de metalen drager gemaakt uit aluminium of koper.
[0009] In een geprefereerde uitvoering van het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding bevindt zich minstens 1 kanaal aan de onderkant van elk van de metalen dragers, en worden kanalen van naast en/of onder elkaar liggende elementen verbonden om zodanig een warmtewisselaar te vormen in het dakbedekkingsysteem.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zijn koperen buizen in de kanalen geschoven.
[0010] In het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding is het mogelijk een gedeelte van de elementen te voorzien van zonnepanelen.
[0011] De huidige uitvinding betreft eveneens het gebruik van het dakbedekkingsysteem volgens de uitvinding als warmtewisselaar in een warmtepomp-cyclus waarbij warmte wordt opgenomen uit de omgeving door een warmtedrager, stromend in de kanalen.
[0012] De huidige uitvinding betreft eveneens het gebruik van het dakbedekkingsysteem volgens de uitvinding als warmtewisselaar in een warmtepomp-cyclus waarbij warmte wordt afgestaan aan de omgeving door een warmtedrager, stromend in de kanalen.
Korte beschrijving van de figuren [0013] Fig. 1 is een driedimensionaal beeld van een element van het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding.
[0014] Fig. 2 geeft een beeld van verschillende uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.
[0015] Fig. 3a tot 3c geeft een overzicht van enkele uitvoeringsvormen van een element van het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding.
<Desc/Clms Page number 4>
[0016] Fig. 4a en 4b geeft aan hoe een dakgoot of nok kan worden gemonteerd op het dakbedekkingsysteem volgens de huidige uitvinding.
[0017] Fig. 5 illustreert de mogelijkheid om elementen van het dakbedekkingsysteem volgens de uitvinding te plaatsen onder een relatieve hoek.
[0018] Fig. 6 toont een detailtekening van het systeem om twee naburige elementen te verbinden, in de lengterichting.
[0019] Fig. 7a illustreert het gebruik van het dakbedekkingsysteem in een warmtepomp-cyclus tijdens de zomerperiode.
[0020] Fig. 7b illustreert het gebruik van het dakbedekkingsysteem in een warmtepomp-cyclus tijdens de winterperiode.
Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding [0021] Het dakbedekkingsysteem volgens een geprefereerde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding bestaat uit parallelle rijen van elementen 1. Een mogelijke uitvoeringsvorm-van een dergelijk element is afgebeeld in figuur 1. De afstand b geeft de lengte van het element aan. Het wordt hier benadrukt dat deze afstand willekeurig is. Dit element bestaat uit een metalen plaat 2, bijvoorbeeld uit aluminium of koper, die voorzien is van aansluitgroeven 4 aan beide zijden, die dienen om naburige elementen 1 met elkaar te verbinden. Het element is verder voorzien van twee kanalen 3 evenwijdig aan de groeven 4.
Aan een kant bevindt zieh een hoekvormig profiel 5 met langwerpige gaten 7. Een warmte-isolerend volume 8, bijvoorbeeld gemaakt uit poly-urethaan schuim of polystyreen schuim, is onderaan de metalen plaat 2 bevestigd (bijvoorbeeld geschuimd of gelijmd), zodanig dat dit isolerend volume nauwkeurig aansluit op de onderkant
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
t van de metalen plaat. Het element 1 wordt met behulp van bouten (niet getoond op figuur 1) doorheen de gaten 7 vastgemaakt aan de onderliggende structuur van het dak. Onder het hoekvormig profiel 5 heeft het warmte-isolerend volume 8 een uitkragend gedeelte 6 dat evenwijdig loopt aan de groeven 4 en een doorsnede heeft gevormd door een platte bovenzijde 12 en gekromde onderzijde 13.
Aan de overzijde van het hoekvormig profiel 5 is in het isolerend volume 8 een inkeping 9 voorzien, die evenwijdig loopt met de aansluitingsgroeven 4. Deze inkeping heeft een bek-vormig profiel, dat wordt gevormd door een recht stuk 10 en een gekromd stuk 11.
[0022] De kanalen 3 laten toe om een warmtewisselaar in het dakbedekkingsysteem volgens de uitvinding te verwerken. Een geprefereerde uitvoeringsvorm van de uitvinding is getoond in figuur 2a, waarbij de verschillende naburige elementen 1 de lengte hebben van het dak waarop ze zijn geplaatst. In dit geval volstaat het de kanalen 3 aan het uiteinde van de elementen 1 te verbinden om een doorlopend circuit van kanalen te bekomen.
[0023] Het is echter ook mogelijk (fig. 2b) om meerdere elementen van kortere lengte naast elkaar te plaatsen. Hierbij is het dan nodig om de kanalen 3 van naast elkaar geplaatste elementen te verbinden. Om dit te verkrijgen, kan een lange buis, bijvoorbeeld in koper, doorheen de kanalen 3 van een rij elementen 1 worden geschoven. De verschillende koperen buizen dienen dan eveneens aan de uiteinden te worden verbonden om een doorlopend circuit van kanalen te bekomen.
[0024] Figuur 3 beschrijft enkele andere uitvoeringsvormen van de metalen drager 2. Eventueel kan de drager niet worden voorzien van kanalen (fig. 3a). Bijkomende groeven 20 kunnen aanwezig zijn aan de bovenkant van het element, om een glas-of kunststofplaat in aan te
<Desc/Clms Page number 6>
brengen (fig. 3b). Figuur 3c toont een drager zonder kanalen die voorzien is van groeven 21 voor het aanbrengen van een zonnepaneel (fig. 3c).
[0025] Figuur 4a toont de bevestiging van een dakgoot 22 aan de elementen 1. Figuur 4b toont de bevestiging van een nok 23 aan de elementen 1.
[0026] De inkeping 9 en het uitkragend gedeelte 6 laten toe om naburige elementen 1 een relatieve hoekverdraaiing te geven ten opzichte van elkaar, zoals geillustreerd in figuur 5a tot 5c. De metalen dragers en de onderliggende isolatie zijn zo uitgevoerd dat een optimale sluiting tussen twee opeenvolgende elementen behouden blijft binnen een welbepaalde hellingshoek.
[0027] Figuur 6 toont een detailtekening van dit systeem. De afmetingen (in mm) zijn aangeduid bij wijze van voorbeeld en zijn niet beperkend voor de draagwijdte van de huidige octrooitekst. In het voorbeeld van figuur 6 is een optimale sluiting tussen naburige panelen voorzien binnen een bereik van 200 voor wat betreft de onderlinge hellingshoek : een verdraaiing van 100 is mogelijk in beide richtingen vanuit de in figuur 6 getekende stand. De gekromde gedeelten van de uitkraging 6 en de inkeping 9 verlopen volgens twee concentrische cirkels, met middelpunt in het scharnierpunt 14. De groeven 4 bestaan uit rechte stukken 15 en gedeelten 16 met cirkelvormige doorsnede, eveneens volgens concentrische cirkels met middelpunt 14.
Via een bijkomende groef 17 aan het uiteinde van een van beide elementen wordt de verbinding tussen de elementen tot stand gebracht. Door het feit dat alle gekromde delen (16, 13, 11) op concentrische cirkels gelegen zijn wordt op eenvoudige wijze de relatieve hoekverdraaiing bekomen. Het spreekt vanzelf dat andere hoekverdraaiingen kunnen worden bekomen door aanpassing van de afmetingen van de elementen.
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
\ [0028] Door het plaatsen meerdere elementen 1 naast en/of onder elkaar wordt een dakbedekking bekomen waarvan het uitzicht van buitenaf niet te onderscheiden valt van een klassiek dakbedekkingsysteem.
[0029] De werking van het dakbedekkingsysteem als warmtewisselaar in een warmtepomp-cyclus is geillustreerd in fig. 7a en 7b. De cyclus bevat steeds twee warmtewisselaars 30 en 31, een expansieklep (32 of 33), en een compressor 34. De klep 35 laat toe een van beide expansiekleppen 32, 33 in de kring op te nemen.
Warmtewisselaar 30 bevindt zich in de woning. De warmtewisselaar 31 is opgebouwd door de buizen 3 in de dakbedekking volgens de uitvinding. De ronde pijlen geven de richting aan waarin de warmtedrager circuleert. De rechte pijlen geven de richting aan waarin warmte wordt getransporteerd. Als warmtedrager kunnen koelvloeistoffen gebruikt worden die bekend zijn in de huidige stand van de techniek, bv. R134a, R407.
[0030] Figuur 7a toont de warmtepomp-werking tijdens de zomer, waarbij warmte uit de woning wordt verwijderd naar de omgeving toe. Hiervoor wordt de eerste warmtewisselaar 30 gebruikt als verdamper, geplaatst in de woning, en de tweede warmtewisselaar 31 als condensor, geplaatst in het dak van de woning. Door de stand van klep 35 wordt de expansieklep 32 in de kring opgenomen. In de geprefereerde uitvoering van figuur 7a bevat het dak ook een of meerdere zonnepanelen 36 (bijvoorbeeld door gebruik van metalen dragers volgens figuur 3c), die elektriciteit leveren om de compressor 34 aan te drijven. De warmtedrager in het circuit neemt warmte op uit het inwendige van de woning in de verdamper 30.
Vervolgens wordt de warmtedrager met de compressor 34 tot een hogere druk gebracht en tot een temperatuur die hoger ligt dan de omgevingstemperatuur, waardoor warmte wordt afgestaan aan
<Desc/Clms Page number 8>
de omgeving in de condensor 31 in de dakbedekking volgens de uitvinding. Via de expansieklep 32 worden druk en temperatuur weer voldoende verlaagd om opnieuw warmte uit de woning te kunnen opnemen. Indien een kant van het dak gericht is naar het noorden, zal op deze plaats de grootste warmte-overdracht naar de omgeving plaatsvinden.
[0031] Figuur 7b toont de werking van dezelfde warmtepomp cyclus tijdens de winter. Hierbij is de richting waarin de warmtedrager circuleert omgedraaid ten opzichte van figuur 7a. Ook de functie van beide warmtewisselaars is nu omgekeerd : de warmtewisselaar 31 in het dak werkt nu als verdamper en neemt op lage temperatuur warmte op van de omgeving, en staat deze warmte af aan het inwendige van de woning in warmtewisselaar 30, die nu werkt als condensor. De expansieklep 33 is nu opgenomen in de kring door de specifieke stand van klep 35. In dit geval is het de zuidkant van het dak die het meest warmte kan opnemen uit de omgeving. Ook in deze kringloop kan de compressor worden aangedreven door energie verzameld door middel van zonnepanelen 36.
<Desc / Clms Page number 1>
ROOF COVERING SYSTEM Object of the Invention The present invention relates to a new roofing system that can be equipped with a heat exchanger.
State of the art Existing roofing systems with heat exchangers work as solar panels or as heat-absorbing panels. The intention is to transport heat from the outside to the inside. The roofing systems already described have the appearance of ordinary roof tiles, corrugated sheets or profiled metal sheets on the outside, but are only suitable for covering straight surfaces.
Object of the invention The object of the invention is to propose a roofing system, with or without a heat exchanger that also allows to cover a curved surface.
The further object of the present invention is to propose a roofing system that allows heat transfer in two directions.
<Desc / Clms Page number 2>
Main features of the invention The present invention relates to a roofing system consisting of a plurality of elements, which consist of: - a metal support comprising two parallel sides, each of which is provided with connecting grooves, said grooves covering the entire length of the elements and allowing to connect adjacent elements to each other, - an insulating volume, connected to the metal support, so that the insulating volume makes contact with the lower surface of the metal support, and wherein a notch is provided in one side in the insulating volume of this insulating volume that is parallel to the grooves, and wherein the notch itself is parallel to the grooves,
and wherein the insulating volume includes a projection on the opposite side of the notch that fits into the notch of a neighboring element so that a variable angle of inclination between two neighboring elements can be obtained.
More specifically, the present invention relates to a roofing system, wherein the connecting grooves of two adjacent elements, the notch in the insulating volume of the one element, and the projection of the insulating volume of the other element, all comprise a portion of which the cross-sections on concentric circles, with the hinge point between the two adjacent elements as their center.
In a preferred embodiment of the invention, the length of the elements is equal to the length of the roof.
<Desc / Clms Page number 3>
In a preferred embodiment of the roofing system according to the present invention, the metal support is made of aluminum or copper.
In a preferred embodiment of the roofing system according to the present invention, at least 1 channel is located at the bottom of each of the metal supports, and channels of adjacent and / or mutually adjacent elements are connected to form a heat exchanger in the roof covering system.
In a particular embodiment of the present invention, copper tubes are slid into the channels.
In the roof covering system according to the present invention, it is possible to provide a portion of the elements with solar panels.
The present invention also relates to the use of the roofing system according to the invention as a heat exchanger in a heat pump cycle in which heat is absorbed from the environment by a heat carrier flowing in the channels.
The present invention also relates to the use of the roofing system according to the invention as a heat exchanger in a heat pump cycle in which heat is delivered to the environment through a heat carrier flowing in the channels.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a three-dimensional image of an element of the roofing system according to the present invention.
FIG. 2 shows various embodiments of the present invention.
FIG. 3a to 3c provides an overview of some embodiments of an element of the roofing system according to the present invention.
<Desc / Clms Page number 4>
FIG. 4a and 4b indicate how a roof gutter or ridge can be mounted on the roof covering system according to the present invention.
FIG. 5 illustrates the possibility of placing elements of the roofing system according to the invention at a relative angle.
FIG. 6 shows a detailed drawing of the system for connecting two adjacent elements, in the longitudinal direction.
FIG. 7a illustrates the use of the roofing system in a heat pump cycle during the summer period.
FIG. 7b illustrates the use of the roofing system in a heat pump cycle during the winter period.
Detailed description of the invention The roofing system according to a preferred embodiment of the present invention consists of parallel rows of elements 1. A possible embodiment of such an element is shown in Figure 1. The distance b indicates the length of the element . It is emphasized here that this distance is arbitrary. This element consists of a metal plate 2, for example of aluminum or copper, which is provided with connection grooves 4 on both sides, which serve to connect neighboring elements 1 to each other. The element is further provided with two channels 3 parallel to the grooves 4.
On one side there is an angular profile 5 with elongated holes 7. A heat-insulating volume 8, for example made of polyurethane foam or polystyrene foam, is attached to the bottom of the metal plate 2 (for example foamed or glued) such that it is insulating volume accurately at the bottom
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
t of the metal plate. The element 1 is fastened by means of bolts (not shown in figure 1) through the holes 7 to the underlying structure of the roof. Below the angular profile 5, the heat-insulating volume 8 has a protruding part 6 which runs parallel to the grooves 4 and has a cross-section formed by a flat top side 12 and curved bottom side 13.
On the opposite side of the angular profile 5, a notch 9 is provided in the insulating volume 8, which notch is parallel to the connecting grooves 4. This notch has a jaw-shaped profile, which is formed by a straight piece 10 and a curved piece 11.
The channels 3 make it possible to process a heat exchanger in the roofing system according to the invention. A preferred embodiment of the invention is shown in Figure 2a, wherein the various adjacent elements 1 have the length of the roof on which they are placed. In this case it is sufficient to connect the channels 3 at the end of the elements 1 to obtain a continuous circuit of channels.
However, it is also possible (Fig. 2b) to place several elements of shorter length next to each other. Hereby it is then necessary to connect the channels 3 of elements placed next to each other. To achieve this, a long tube, for example in copper, can be slid through the channels 3 of a row of elements 1. The different copper tubes must then also be connected at the ends in order to obtain a continuous circuit of channels.
Figure 3 describes some other embodiments of the metal support 2. Optionally, the support cannot be provided with channels (Fig. 3a). Additional grooves 20 may be present at the top of the element to accommodate a glass or plastic plate
<Desc / Clms Page number 6>
(fig. 3b). Figure 3c shows a carrier without channels provided with grooves 21 for mounting a solar panel (Figure 3c).
Figure 4a shows the attachment of a roof gutter 22 to the elements 1. Figure 4b shows the attachment of a cam 23 to the elements 1.
The notch 9 and the projecting portion 6 allow to give adjacent elements 1 a relative angular rotation with respect to each other, as illustrated in Figs. 5a to 5c. The metal supports and the underlying insulation are designed in such a way that an optimal closure between two consecutive elements is retained within a certain angle of inclination.
Figure 6 shows a detailed drawing of this system. The dimensions (in mm) are indicated by way of example and are not restrictive of the scope of the current patent text. In the example of Figure 6, an optimum closure between adjacent panels is provided within a range of 200 with respect to the mutual angle of inclination: a rotation of 100 is possible in both directions from the position shown in Figure 6. The curved portions of the projection 6 and the notch 9 run along two concentric circles, with their center in the pivot point 14. The grooves 4 consist of straight pieces 15 and portions 16 of circular cross-section, also according to concentric circles with center 14.
The connection between the elements is established via an additional groove 17 at the end of one of the two elements. Due to the fact that all curved parts (16, 13, 11) are situated on concentric circles, the relative angular rotation is obtained in a simple manner. It goes without saying that other angular rotations can be achieved by adjusting the dimensions of the elements.
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
By placing a plurality of elements 1 next to and / or below each other, a roof covering is obtained whose outside view cannot be distinguished from a traditional roof covering system.
The operation of the roofing system as a heat exchanger in a heat pump cycle is illustrated in Figs. 7a and 7b. The cycle always comprises two heat exchangers 30 and 31, an expansion valve (32 or 33), and a compressor 34. The valve 35 allows one of the two expansion valves 32, 33 to be included in the circuit.
Heat exchanger 30 is located in the home. The heat exchanger 31 is constructed by the tubes 3 in the roof covering according to the invention. The round arrows indicate the direction in which the heat carrier circulates. The straight arrows indicate the direction in which heat is transported. Cooling liquids which are known in the state of the art, e.g. R134a, R407, can be used as heat carrier.
Figure 7a shows the heat pump operation during the summer, with heat being removed from the home towards the environment. For this, the first heat exchanger 30 is used as an evaporator, placed in the house, and the second heat exchanger 31 as a condenser, placed in the roof of the house. Due to the position of valve 35, the expansion valve 32 is received in the circuit. In the preferred embodiment of Figure 7a, the roof also includes one or more solar panels 36 (e.g., by using metal carriers according to Figure 3c), which supply electricity to drive the compressor 34. The heat carrier in the circuit absorbs heat from the interior of the home in the evaporator 30.
Subsequently, the heat carrier with the compressor 34 is brought to a higher pressure and to a temperature which is higher than the ambient temperature, whereby heat is transferred to
<Desc / Clms Page number 8>
the environment in the condenser 31 in the roof covering according to the invention. Via the expansion valve 32, pressure and temperature are again sufficiently reduced to be able to again absorb heat from the home. If one side of the roof faces north, the greatest heat transfer to the area will take place at this location.
Figure 7b shows the operation of the same heat pump cycle during the winter. Here, the direction in which the heat carrier circulates is reversed with respect to Figure 7a. The function of both heat exchangers is now also reversed: the heat exchanger 31 in the roof now acts as an evaporator and absorbs heat from the environment at a low temperature, and transfers this heat to the interior of the house in heat exchanger 30, which now functions as condenser. The expansion valve 33 is now included in the circuit by the specific position of valve 35. In this case, it is the south side of the roof that can absorb the most heat from the environment. Also in this cycle the compressor can be driven by energy collected by means of solar panels 36.