CH651345A5 - Energiedach. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiedach nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, dass grosse Dachflächen zur Energiegewinnung herangezogen werden können, indem man diese Dachfläche als Energiedach bzw. Absorberdach aufbaut, um in der Umwelt enthaltene Energie über die Wärmepumpe nutzbar zu machen. Der Bau eines derartigen Energiedaches ist nach wie vor mit grossen Problemen verbunden, da sich an den Absorberflächen unterhalb der wasserführenden Dacheindeckung Kondenswasser bildet. Dieses Kondenswasser lässt organische Baustoffe rasch verrotten und muss daher von diesen ferngehalten werden. Eine weitere Schwierigkeit bei der Herstellung eines Energiedaches gibt sich bei einem als Blechdach ausgeführten Energiedach infolge der unvermeidlichen Profilierung, welche als unschön angesehen und häufig aus architektonischen Gründen nicht erwünscht ist. Auch bei diesen Blechdachlösungen ist eine starke Kondensatbildung unvermeidlich.

Eine als ästhetisch empfundene Dachlösung, welche für die Wärmegewinnung aus Solarenergie Verwendung findet, sieht das Verlegen eines Rohrsystems unter den Ziegeln vor (DE-OS 2 309 307). Dieser die Sonnenenergie mittelbar ausnutzende Dachaufbau ist in Verbindung mit einer Wärmepumpe wegen der Kondensatbildung und der schlechten Energieausbeute für die Verwendung als Energiedach nicht optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiedach zu schaffen, welches eine aus architektonischer Sicht ästhetische Dachlösung darstellt und trotzdem eine verhältnismässig hohe Energiegewinnung aus der Umgebungsatmosphäre zulässt, wobei gleichzeitig dafür Sorge getragen werden soll, dass das bei der Verwendung des Energiedaches in Verbindung mit einer Wärmepumpe unvermeidlich anfallende Kondensat die aus organischen Stoffen aufgebaute Dachkonstruktion nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten Energiedach erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Einen derartigen Dachaufbau stellt ein Luftkollektor dar, bei welchem die unter der wasserführenden Dacheindeckung strömende Luft das Rohrsystem umspült und ihre Wärme an die durch die Konvektorbleche grosse wärmeleitende Fläche des Rohrsystems abgibt. Da die Temperatur des Mediums in dem Rohrsystem bei Verwendung einer Wärmepumpe wesentlich niedriger als die Lufttemperatur ist, können aus der vorbeiströmenden Luft verhältnismässig grosse Energiemengen entnommen werden. Wenn gleichzeitig eine direkte Sonneneinstrahlung vorhanden ist, wird auch Wärme von der wasserführenden Dacheindeckung an die vorbeiströmende Luft abgegeben, so dass sich der Wirkungsgrad verbessern lässt. Das mit dem Wärmetauschermedium gefüllte Rohrsystem ist mit der wasserführenden Dacheindeckung verbunden und liegt formschlüssig auf der Unterkonstruktion. Die Unterkonstruktion kann daher als oberste Lage eine wasserundurchlässige Schicht tragen, auf welcher das Rohrsystem nur formschlüssig verlegt ist und somit die wasserdurchlässige Schicht an keiner Stelle durchstösst. Damit wird erreicht, dass das entstehende Kondensat zur Traufe hin abgeführt wird und organische Teile der Unterkonstruktion nicht mit diesem in Berührung kommen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Konvektorbleche eine Rechteckform haben und eine Bohrung aufweisen, durch welche das Rohr für das Wärmetauschermedium verläuft und im Bereich welcher das Rohr wärmeleitend mit den Konvektorblechen verbunden ist. Die Konvektorbleche sind bei einer vorteilhaften Ausgestaltung mit einem seitlichen Abstand von etwa 10 mm bis etwa 25 mm auf dem Rohr befestigt.

Diese rechteckigen Konvektorbleche bieten die Möglich2

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keit, das Rohrsystem auf einer Lattung zu verlegen, wobei diese Lattung herkömmliche Dachlatten oder lattenförmige Erhebungen an Wärmedämmelementen sein können, die auf der Unterkonstruktion verlegt sind. Die Rechteckform der Konvektorbleche, welche mit verhältnismässig kleinem seitlichen Abstand nebeneinander auf dem Rohr befestigt sind, bieten die Möglichkeit der Verlegung von Dachziegeln unmittelbar auf dem Rohrsystem, wobei die Nasen der Dachziegel jeweils formschlüssig über die rechteckigen Konvektorbleche greifen. Da sich aufgrund des Eigengewichts des Rohrsystems und der unmittelbar darauf formschlüssig verlegten Dachziegel eine verhältnismässig hohe Belastung gibt, entfällt die Notwendigkeit der Befestigung durch die Isolierung bzw. die wasserundurchlässige Schicht an der Dachkonstruktion, so dass die Gewähr gegeben ist, dass die Wärmedämmelemente bzw. die wasserundurchlässige Schicht auf der Unterkonstruktion nicht durch Befestigungselemente durchstossen wird.

Um ein Eindrücken der Konvektorbleche in die Wärmedämmelemente zu vermeiden, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem mit den Kon vektorblechen auf einem geschlossenen Unterdach verlegten Rohrsystem und dem Unterdach eine Druckausgleichsplatte oder ein Druckausgleichsprofil angeordnet ist. Diese Druckausgleichsplatte bzw. das Druckausgleichsprofil kann an den Stirnkanten der Konvektorbleche fixiert bzw. befestigt sein und besteht vorzugsweise aus einem abgewinkelten Materialstreifen, der sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Leitungssystems in einer Kantenlänge der Konvektorbleche entsprechenden Breite erstreckt. Der abgewinkelte Teil des Materialstreifens hat vorzugsweise die Höhe einer Dachlatte bzw. einer lattenförmigen Erhebung, hinter welcher das Rohrsystem formschlüssig verlegt wird.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Luftströmung werden zweckmässigerweise im unteren traufseitigen Bereich des Daches Belüftungsziegel oder Belüftungsplatten angebracht. Für die Ausbildung eines Belüftungsschlitzes im Firstbereich ist gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass im Firstbereich ein Wellmaterial angeordnet ist, bei welchem die Scheitellinien auf der Oberseite und der Unterseite mit einem Plattenmaterial verbunden sind, und dass im Plattenmaterial eine Einhängeleiste ausgebildet ist.

Um das Nisten von Vögeln bzw. das Eindringen von Kleintieren zu vermeiden, ist auch vorgesehen, dass die Eintrittsflächen der Belüftungsschlitze mit einem Drahtgitter versehen sind.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Konvektorbleche von einem Wellblechstreifen gebildet werden, durch welchen das Rohr für das Wärmeaustauschermedium quergeführt ist. Die Wellblechstreifen können in entsprechende Ausnehmungen der Unterkonstruktion bzw. der Wärmedämmelemente des Unterdaches formschlüssig eingreifen. Bei der Verwendung einer nutenförmigen Vertiefung im Wärmedämmelement ist auch vorgesehen, dass mit den Wellblechstreifen ein Druckausgleichsstreifen verbunden ist, welcher von Scheitel zu Scheitel verläuft und auf dem Unterdach formschlüssig aufliegt.

Zur Belüftung des von der Luft durchströmten Hohlraumes unter der Dacheindeckung ist ferner vorgesehen, dass der Lufteintritt über Belüftungsziegel oder Belüftungsschlitze erfolgt, welche entweder gleichmässig oder bereichsweise über die Dachfläche verteilt sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Energiedachaufbau gemäss der Erfindung.

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Energiedachaufbaus gemäss der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Dachaufbau gemäss Fig. 1; im Bereich des Firstes;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Belüftungselement;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Energiedachaufbau nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 8 einen Schnitt durch ein Absorberrohr, bei welchem das Konvektorblech aus einem Wellblechstreifen besteht.

In Fig. 1 ist ein Energiedachaufbau gezeigt, bei welchem auf Dachsparren 10 Dachlatten 11 angeordnet und Wärmedämmelemente 12 verlegt sind. Jedes einzelne Wärmedämmelement 12 liegt in einem Folientrog 13, wobei die einzelnen Folientröge und Wärmedämmelemente vom First zur Traufe miteinander überlappen und eine wasserundurchlässige Schicht bilden. Die Wärmedämmelemente 12 tragen auf ihrer Oberseite lattenförmige Erhebungen 14, hinter welchen Absorberrohre 15 angeordnet sind. Die Absorberrohre 15 stehen in formschlüssigem Eingriff mit den lattenförmigen Erhebungen und bestehen aus einem Rohr 16 mit einer Vielzahl daran befestigten Konvektorblechen 17. Die Konvektorbleche haben eine Rechteckform und sind in einem Abstand von vorzugsweise etwa 10 mm auf dem Rohr 16 wärmeleitend z.B. durch Auflöten befestigt. Aufgrund der Rechteckform können Dachziegel unmittelbar in die Absorberrohre eingehängt werden, wodurch man eine wasserführende Dacheindeckung erhält.

Die Konvektorbleche haben Abmessungen, welche eine einwandfreie Luftführung zwischen den Wärmedämmelementen und den Ziegeln 20 gewährleisten. Dadurch erhält man einen Luftkollektor, bei dem die unter den Ziegeln strömende Luftmasse ihre Wärmeenergie an die Kollektorrohre 15 und das in ihnen fliessende Wärmetauschermedium abgeben. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Absorberrohre hat das Rohr 16 einen Durchmesser von 10 bis 12 mm und trägt Kon vektorbleche 17 mit einer Abmessung von 100 mm x 120 mm bei einem Abstand von 10 mm. Die Absorberrohre 15 haben zusammen mit den Ziegeln 20 ein ausreichend hohes Gewicht, um die Dachlast aufzubringen, welche für die Sturmsicherheit und die Windsogsicherheit erforderlich ist. Aus diesem Grund kann auf eine Verbindung der Absorberrohre mit der Dachkonstruktion verzichtet und diese Absorberrohre formschlüssig auf den Wärmedämmelementen verlegt werden. Damit wird ein Durchstossen der Wärmedämmelemente und die Möglichkeit vermieden, dass an den Absorberrohren entstehendes Kondensat durch die Wärmedämmelemente in die Dachunterkonstruktion eindringt. Die Abmessungen der Konvektorbleche können unterschiedlich sein und werden so ausgewählt, dass eine reichliche Luftführung unterhalb der Dachziegel bzw. der wasserführenden Dacheindeckung gewährleistet ist. Für die Luftführung können entlang der Traufe eine Vielzahl von Belüftungsziegeln (25.1) verlegt sein, die das Eintreten bzw. Austreten der Luft sicherstellen. Die Belüftungsziegel werden derart verteilt über das Dach angebracht, dass sich für den erforderlichen Wärmeaustausch ein optimaler Luftweg ergibt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei welcher die Wärmedämmung 21 zwischen den Dachsparren 10 angeordnet ist. Auf der Aussenseite der Dachsparren 10 ist eine Schalung aus einzelnen Schalbrettern 22 vorgesehen, auf welchen Latten 23 in einem Abstand befestigt sind, der auf den Abstand der zu verlegenden Absorber5

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röhre 15 und die Grösse der Dachplatten 25 abgestimmt ist. Als wasserundurchlässige Schicht 26 ist über die Schalbretter 22 und die Latten 23 eine Folie 26 verlegt, die eine Abführung von Kondensat zur Traufe sicherstellt. Die Kon vektorbleche 17 der Absorberrohre 15 sind auf der Unterseite mit einem rechtwinklig abgebogenen Randstreifen 28 versehen, der sich etwa über die gesamte Breite des Konvektorblechabstandes erstreckt. Durch diese Randstreifen ergibt sich eine grossflächige Auflage, so dass eine Beschädigung der Folie 26 vermieden wird. Anstelle der abgebogenen Randstreifen kann unter den Absorberrohren auch ein nicht dargestelltes L-Profil verlegt werden, das mit einem Schenkel die gesamte Auflagebreite der Konvektorbleche überdeckt und mit dem anderen senkrecht dazu verlaufenden Schenkel an der Oberseite der Latte 23 anliegt. Die der wasserführenden Dacheindeckung dienenden Platten 25 können verhältnismässig leicht sein und sind mit Befestigungsschellen 30 an den Absorberrohren 15 fixiert. Trotz der Verwendung von Leichtplatten ist es möglich, in Verbindung mit den Absorberrohren eine zur Sturmsicherung genügend hohe Dachlast zu erhalten, so dass keine Befestigung der Absorberrohre durch die wasserundurchlässige Schicht 26 hindurch zur Dachkonstruktion notwendig ist.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Firstbereich eines Daches dargestellt, welcher mit Belüftungsschlitzen bzw. Belüftungselementen 31 versehen ist, die sich über die gesamte Firstlänge erstrecken. Diese Belüftungselemente können, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, aus einem Wellblechstreifen 32 bestehen, der oben und unten mit einem ebenen Blech 33 bzw. 34 abgedeckt ist. Um das Belüftungselement zwischen zwei Ziegeln 38 und 39 einhängen zu können, ist der untere Blechstreifen 34 mit einem Stehfalz 35 versehen, mit welchem das Belüftungselement an den darunterliegenden Ziegeln 39 eingehängt werden kann. Ein derartiges, längs des gesamten Firstes verlaufendes Belüftungselement wird in seinem Querschnitt entsprechend dem optimalen Luftdurchsatz dimensioniert. Bei diesem Aufbau wird der First, wie herkömmlich üblich, mit einem Firstreiter 40 herkömmlich verschlossen. Es ist jedoch auch möglich, den Belüftungsschlitz im Firstbereich dadurch zu erhalten, dass auf Abstandshalter befestigte Firstreiter Verwendung finden, unter welche die Ziegeleindeckung mit einem solchen Abstand geführt ist, dass der notwendige Belüftungsquerschnitt gegeben ist.

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Belüftungselement kann am vorderen Eintrittsquerschnitt mit einem Gitter 42 versehen sein, um das Nisten von Vögeln zu verhindern. Anstelle eines solchen Gitters können auch lediglich in einem entsprechenden Abstand zueinander längs der Eintrittsöffnung verlaufende Drähte gespannt sein, die durch Punkt-schweissen mit dem Wellblech verbunden sind.

Die Abstützung der Absorberrohre an den Latten 23 bzw. den lattenförmigen Erhebungen 14 der Wärmedämmelemente bietet unter anderem auch den Vorteil, dass die Absorberrohre in ihrer gesamten Länge abgestützt sind und daher nicht durchbiegen oder durchhängen können. Auf diese Weise wird es möglich, die Absorberrohre als lange Stangen ausbilden zu können, welche verhältnismässig einfach zu verlegen sind, wobei die jeweiligen Anschlussstücke mit serien-mässig zur Verfügung stehenden Bögen verbunden werden können.

Das vorausstehende System für ein Energiedach nützt die inzwischen allgemein bekanntgewordenen Vorteile eines Luftkollektors aus und lässt sich in optimaler Weise bei einem Ziegeldach oder mit Platten eingedeckten Dach verwenden, wobei die Wärmedämmung mit langjährig erprobten Elementen ausgeführt werden kann und die Sicherung der Dachkonstruktion gegen eindringendes Kondensat gewährleistet ist.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher als Absorberrohr 50 ein Aufbau verwendet wird, wie er aus Fig. 8 im Schnitt hervorgeht. Danach ist das das Wärmetauschermedium führende Rohr 51 quer durch einen als Konvektorblech wirksamen Wellblechstreifen 52 geführt, der jeweils auf der Oberseite und der Unterseite mit einem Druckausgleichsstreifen 53 bzw. 54 verbunden ist. Dieser Druckausgleichsstreifen verläuft von Scheitel zu Scheitel des Wellblechstreifens und dient sowohl der Stabilisierung des Aufbaus als auch der gleichmässigen Auflage einerseits des Absorberrohrs auf seiner Unterlage und andererseits der Dacheindeckung auf dem Absorberrohr.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Dacheindeckung aus Biberschwänzen 55 greifen die Nasen hinter den oberen Druckausgleichsstreifen 53 des Absorberrohrs 50. Das Absorberrohr 50 ist seinerseits in Vertiefungen 56 auf der Oberfläche der Wärmedämmelemente 57 eingelegt. Die Wärmedämmelemente werden auf der Dachkonstruktion in bekannter Weise durch Latten gehalten.

Um einen Lufteintritt in den Hohlraum unter der Dacheindeckung zu gewährleisten, sind winkelförmige Abstandselemente 58 an den Ziegeln eingehängt, auf welchen der jeweils firstsweitige Ziegel aufliegt. Auf diese Weise kann ein gleich-mässiger Lufteintritt über einen verhältnismässig grossen Dachflächenbereich erzielt werden, der eine ausreichende Belüftung für das als Luftkollektor dienende Energiedach sicherstellt.

Die Verwendung eines Wellblechstreifens als Konvektorblech bietet auch die Möglichkeit, die Dacheindeckung mit einer flacher gewellten Platte vorzusehen, wobei der Druckausgleichsstreifen 53 auf der Oberseite des Absorberrohres 50 weggelassen wird. Die Befestigung der Wellplatte kann mit Hilfe von Befestigungsschellen erfolgen, wie diese in Fig. 2 gezeigt sind. Auch bei dieser Ausgestaltung der Dacheindek-kung mit Wellplatten kann in dem Bereich der Befestigungsschellen jeweils zwischen den Wellplatten ein Abstandelement eingelegt sein, um eine Belüftung des Hohlraumes unter der Dacheindeckung sicherzustellen.

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651345 PATENTANSPRÜCHE

1. Energiedach mit einem von der Luft umspülten, als Wärmetauscher wirksamen Rohrsystem, in welchem ein Wärmetauschermedium umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem aus in First-Traufrichtung und/oder senkrecht dazu verlaufenden Absorberrohren (15; 51) besteht, welche mit senkrecht zur Rohrachse angeordneten oder wellenförmig verlaufenden Konvektorblechen (17; 52) versehen und auf einer Unterkonstruktion formschlüssig verlegt sind, dass die wasserführende Dacheindek-kung an dem Rohrsystem gehalten ist und dass das Rohrsystem unterhalb der Dacheindeckung in einem von der Luft durchströmten Hohlraum angeordnet ist.

2. Energiedach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektorbleche (17) eine Rechteckform haben und eine Bohrung aufweisen, durch welche das dem jeweiligen Absorberrohr ( 15) zugehörende Rohr ( 16) für das Wärmetauschermedium verläuft und im Bereich welcher das Rohr wärmeleitend mit den Konvektorblechen verbunden ist.

3. Energiedach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Abstand der Kon vektorbleche (17) 10 mm bis 30 mm beträgt.

4. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektorbleche bei einem Rohrdurchmesser von 80 mm bis 150 mm eine Grösse von

80 mm x 100 mm bis 120 mm x 200 mm haben.

5. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem mit den Konvektorblechen (17) auf einer Lattung (23) oder auf mit lattenför-migen Erhebungen (14) versehenen Wärmedämmelementen (12) verlegt ist.

6. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dacheindeckung aus Ziegeln (20; 39; 50) besteht, welche mit ihren Nasen an den Konvektorblechen eingehängt sind.

7. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dacheindeckung aus Platten (25) besteht, welche an den Rohren (16) oder den Konvektorblechen (17) befestigt sind.

8. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mit den Konvektorblechen auf einem geschlossenen Unterdach verlegten Rohrsystem und dem Unterdach eine Druckausgleichsplatte (54) oder Druckausgleichsprofile (28) angeordnet sind.

9. Energiedach nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsplatte bzw. das Druckausgleichsprofil an den Stirnkanten der Konvektorbleche fixiert ist.

10. Energiedach nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteintritt über Belüftungsziegel (25.1) und Belüftungsschlitze (31) erfolgt, welche entweder gleichmässig oder bereichsweise über die Dachfläche verteilt sind.

11. Energiedach nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsschlitze durch zwischen die einzelnen Elemente der Dacheindeckung eingelegte Abstandselemente (58) gebildet sind.

12. Energiedach nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsplatten oder -profile mit Vorsprüngen versehen sind, welche zur Verlegung des Rohrsystems in Vertiefungen (56) der Wärmedämmelemente (57) eingreifen.