-
Die
Erfindung betrifft ein Dachelement mit integriertem Rohrleitungssystem
umfassend eine wetterfeste Deckschicht aus faserverstärktem Beton
und eine Dämmschicht.
-
Aus
der Offenlegungsschrift
DE
30 00 289 A1 ist bereits ein Dachelement mit integriertem
Rohrleitungssystem bekannt. Dort wird vorgeschlagen, dass eine Stahlarmierung
gemeinsam mit einem Rohrsystem in eine Betondachkonstruktion eingegossen
wird. Sofern eine solche Stahlarmierung nicht Edelstahl umfasst,
ist eine allseitige Ummantelung mit Beton mit einer Dicke von ca.
25 bis 40 mm vorzusehen, um Korrosion der Stahlarmierung zu vermeiden.
Diese Konstruktion ist regelmäßig sehr schwer
und nur mit maschinellem Gerät
auf einem Dach positionierbar.
-
Die
Offenlegungsschrift
DE
100 00 742 A1 betrifft ein Dachelement, bei dem ein Dämmmaterial und
ein Rohrleitungssystem in eine Matrix aus selbsthärtendem
Trägermaterial
eingegossen ist, so dass die Tragwirkung dieser Konstruktion auf
dem Hohlkastenprinzip basiert. Dadurch, dass das Dämmmaterial
in der Matrix eingegossen ist, ist dessen wärmeisolierende Wirkung eingeschränkt. Zusätzlich können sich
Probleme hinsichtlich der Belastbarkeit und der komplexen Fertigung
ergeben.
-
Die
Aufgabe besteht nun darin, die mit Bezug auf den Stand der Technik
geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein einfach
montierbares, von oben belastbares Dachelement mit integriertem
Rohrleitungssystem angegeben werden, das wetterfest, leicht und
einfach zu fertigen ist. Schließlich
soll auch ein Dach bereitgestellt werden können, dass unempfindlich gegen
exter nen Funkenflug ist, wie z.B. von benachbarten, brennenden Dächern (so
genannte „harte" Bedachung").
-
Diese
Aufgaben werden gelöst
mit einem Dachelement gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den abhängig
formulierten Patentansprüchen
angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln
aufgeführten
Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander
kombiniert werden können
und weitere Ausführungsformen
der Erfindung beschreiben. Die nachfolgende Beschreibung spezifiziert
die Erfindung im Detail.
-
Das
erfindungsgemäße Dachelement
weist zumindest eine flächige
Deckschicht aus Beton mit korrosionsbeständigen Fasern und integriertem Rohrleitungssystem,
eine Dämmschicht
mit einer deutlich geringeren Wärmeleitfähigkeit
als die Deckschicht und wenigstens eine zwischen der Deckschicht
und der Dämmschicht
angeordnete Verbindung auf.
-
Ein
Dachelement meint insbesondere ein von einer oder zwei Personen
tragbares Bauteil, so dass dieses leicht handhabbar und einfach
auf einen geneigten oder flachen Dachstuhl angeordnet werden kann.
Das Dachelement hat beispielsweise eine Grundfläche von mindestens 1,5 Quadratmetern,
bevorzugt nach Art eines Rechtecks. Dabei können die Seiten z.B. eine Länge von
0,5 bis 4 Meter aufweisen. Das Dachelement weist zudem eine flächige Deckschicht
aus. Das heißt
mit anderen Worten, dass sich die Deckschicht im Wesentlichen nur
in einer (ggf. auch gekrümmten)
Ebene erstreckt und dabei bevorzugt die ganze Grundfläche des
Dachelements überdeckt.
Insbesondere weist die Deckschicht keinen aus der Ebene deutlich
hervortretenden und/oder tragenden Steg auf, der z.B. ein Vielfaches
der Dicke der Deckschicht überragt.
Auf diese Weise kann das Dachelement sehr leicht bereitgestellt
werden. Davon unberührt
bleibt die Vorsehung von Ober flächenstrukturen,
die z.B. eine Dachziegel-Imitation oder ähnliches erlauben. Um diesen Vorteil
weiter auszubauen und eine dauerhaltbare, wetterfeste Deckschicht
zu erhalten, ist die Deckschicht aus Beton mit korrosionsbeständigen Fasern (hier
als Oberbegriff für
alle gleichartigen Bewehrungsmaterialien, z.B. Drahtfilamente, etc.)
hergestellt. Die Fasern haben insbesondere einen höheren E-Modul
(z.B. größer 20.000
N/mm2, insbesondere größer 70.000 N/mm2)
als der sie umgebende Beton, sind bevorzugt alkaliresistent oder
zumindest alkalibeständig,
haben bevorzugt eine Faserdicke im Bereich oberhalb von 20 Mikrometern
und können
chaotisch und/oder regelmäßig im Beton
angeordnet sein.
-
Die
Formulierung „integriertes
Rohrleitungssystem" meint
insbesondere, dass wenigstens ein Teil des Rohrleitungssystems von
der Deckschicht umschlossen ist. Dabei kann dies mit dem Beton und/oder
den Fasern erfolgen. So kann das Rohrleitungssystem beispielsweise
in eine regelmäßige Faserstruktur
eingebunden und (teilweise) mit Beton umgossen sein. Das Rohrleitungssystem
ist vorzugsweise in den Beton eingegossen, wodurch sich eine gute
Wärmeübertragung
ergibt. Das Rohrleitungssystem umfasst regelmäßig wenigstens ein Rohr aus einem
wasserundurchlässigen
Material (bevorzugt Kunststoff), dass gegebenenfalls wenigstens
einmal in einem Abschnitt gebogen ist. Demnach kann das Rohrleitungssystem
ein (mehrfach gebogenes) Rohr, eine Mehrzahl direkt und/oder indirekt
miteinander verbundene Rohre oder wenigstens teilweise auch ein
Schlauchabschnitt umfassen. Zusatzelemente wie Sensoren, Ventile,
Klappen, Anschlussstutzen, etc. können ebenfalls vorhanden sein.
Das Rohrleitungssystem, das von Wasser und/oder einem geeigneten
anderen Fluid/Medium durchströmbar
ist, kann hier sowohl zur Aufnahme von Wärmeenergie von der Sonne genutzt
werden, als auch zur Wärmeabgabe,
wie zum Abschmelzen von Schnee und Eis.
-
Die
unter der Deckschicht angeordnete Dämmschicht ist flächig belastbar
und sorgt insbesondere für
eine sehr gute thermische Isolierung zwischen der Deck schicht und
dem Inneren des Hauses. Hierfür
erstreckt sich die Dämmschicht,
die vorteilhafterweise einstückig
ausgebildet ist, im Wesentlichen über die gesamte Fläche der
Deckschicht und liegt zumindest im überwiegenden Anteil an dieser
an. Dabei hat die Dämmschicht
eine Dicke, die (deutlich) größer als
die Dicke der Deckschicht mit dem Rohrleitungssystem ist, beispielsweise
macht die Dämmschichtdicke
mindestens 60 %, bevorzugt sogar mindestens 80 % oder sogar 90 %,
der gesamten Dicke des Dachelementes aus. Geeignete Materialien
sind insbesondere Hartschaumdämmstoffe
aus Polyurethan, Polystyrol, Phenolharz usw..
-
Des
Weiteren ist wenigstens eine zwischen der Deckschicht und der Dämmschicht
angeordnete Verbindung vorgesehen. Grundsätzlich ist (wenigstens) eine
großflächige Verbindung
gewünscht,
so dass sich diese insgesamt beispielsweise über mindestens 80 % oder sogar
90 % erstreckt. Die Verbindung kann grundsätzlich kraft- und/oder formschlüssig ausgeführt sein.
Es ist möglich,
das bereits ein Eindrücken
der Dämmschicht
in die (noch nicht vollkommen ausgehärtete) Deckschicht eine ausreichende
Verbindung gewährleistet,
ggf. können
aber zusätzliche,
separate und/oder integrierte, Verbindungsmittel vorgesehen sein.
-
Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist die flächige Deckschicht eine Dicke
von höchstens
30 Millimeter (mm) auf. Bevorzugt wird jedoch eine Dicke von weniger
als 20 mm oder sogar 10 mm, um eine gute Wärmeübertragung und Wärmeleitung sowie
ein geringes Gewicht zu gewährleisten.
Ganz besonders bevorzugt ist eine solche Dicke, dass die Deckschicht
das integrierte Rohrleitungssystem (mit Rohren eines Außendurchmessers
von beispielsweise 2 bis 5 mm) nur mit einer, wenige Millimeter
dicken, Materialschicht überdeckt,
z.B. mit einer (wenigstens bereichsweisen) Materialschichtdicke
kleiner 12 mm.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung sind die Fasern anorganisch und nichtmetallisch.
Bevorzugt handelt es sich bei zumindest einem Teil der Fasern um
Kunststoff-Fasern, die insbesondere als Multifilamentfasern vorliegen.
Ein geeignetes Material ist beispielsweise zumindest eines aus der
nachfolgenden Gruppe: alkaliresistents Glas, Carbon, Aramid, Poly-Vinylalkohol,
Polypropylen. Grundsätzlich können unterschiedliche
Fasern im Beton eingebettet sein, bevorzugt ist jedoch eine Variante
mit gleichartigen Fasern. Die Fasern, insbesondere Multifilament-AR-Glas-Fasern, haben
bevorzugt einen Faserdurchmesser im Bereich von 14 bis 30 μm [Mikrometer],
wobei sie insbesondere mit einer Faserlänge von mindestens 0,004 m
[Meter] ausgebildet sind. Ganz besonders bevorzugt ist eine regelmäßige Anordnung
der Fasern im Beton, wobei dies insbesondere beim Einsatz von längeren Fasern
verwirklicht wird (Textilien), um eine hohe Traglast zu erreichen. Zusätzlich zur
regelmäßigen Anordnung
können
unregelmäßig angeordnete
Kurzfasern eingesetzt werden. In die Deckschicht aus Beton sind
somit Fasern und/oder Textilien aus Fasern eingearbeitet, welche der
Deckschicht eine derart hohe Festigkeit verleihen, dass sie trotz
integriertem Rohrleitungssystem hohen Belastungen standhält und begehbar
ist.
-
Darüber hinaus
ist die Möglichkeit
eröffnet, ein
Dachelement zu fertigen, welches beispielsweise mit verschiedenen
Farben ausgeführt
und extrem feuerbeständig
ist.
-
Weiter
wird auch vorgeschlagen, dass die Verbindung zwischen der Dämmschicht
und der Deckschicht formschlüssig
ausgeführt
ist, in dem wenigstens die Deckschicht oder die Dämmschicht
mit einem Profil versehen ist, das mit der anderen Schicht zusammenwirkt.
Grundsätzlich
kann das Profil nach Art eines regelmäßigen Musters mit Erhebungen
und/oder Senken an der Oberfläche
der jeweiligen Schicht ausgeführt
sein, allerdings ist auch chaotische Verteilung von Verhakungselementen möglich. Die
Erhebungen und/oder Senken können zumindest
eines der folgenden Formelemente umfassen: Keil, Nut, Noppe, Rille,
Vorsprung, Aussparung, etc. Die Verhakungselemente können z.B.
mit Rauhigkeitsspitzen der Oberfläche der Betonschicht gebildet
sein, die sich insbesondere beim Fügen mit der weicheren Dämmschicht
in deren Material verhaken. Das Profil hat im Wesentlichen nur Einfluss
auf die Fixierung von Deckschicht und Dämmschicht, es übernimmt
z.B. keine wesentlichen tragenden Funktionen. Dazu erstreckt sich
das Profil insbesondere nicht über
die Dicke der Deckschicht aus der Ebene der Deckschicht hinaus,
bevorzugt hat das Profil eine Erstreckung senkrecht zu dieser Ebene,
die deutlich kleiner als die Dicke der Dämmschicht ist, z.B. kleiner als
50 % oder sogar kleiner als 20 %. Mit anderen Worten bedeutet dies
z.B., dass das Profil zufällig, chaotisch,
bei der Fertigung der Deckschicht entstehen kann oder gezielt in
die Dämmschicht
eingearbeitet wird. Letzteres erfolgt beispielsweise mittels einer
geeigneten maschinellen Profilierung (im zumindest teilweise erstarrten
Zustand). Die Verbindung Dämmschicht/Deckschicht
kann auch durch Aufgießen
des Betons direkt erfolgen, wobei beim Aufgießen die Aufrauhung der Schaumoberfläche in Form von
Vertiefungen förderlich
für die
Verbundwirkung sein kann.
-
Darüber hinaus
wird auch als vorteilhaft erachtet, dass die Verbindung zwischen
der Deckschicht und der Dämmschicht
einen Klebstoff umfasst. Damit wird insbesondere eine dauerhafte
und stabile, kraftschlüssige,
Verbindung zwischen den beiden Schichten generiert, die sich zudem
einfach in den Herstellungsprozess integrieren lässt. Bevorzugt wird zumindest
ein Großteil
der Verbindung, insbesondere die gesamte Verbindung, als Klebverbindung
ausgeführt.
Als geeigneter Klebstoff kommt z.B. wenigstens einer der folgenden
Gruppe in Betracht: PUR-Komponentenklebstoffe,
Epoxid, usw.
-
Schließlich wird
noch vorgeschlagen, dass das Dachelement über wenigstens ein Halteelement an
einen Dachträger
fixierbar ist, wobei sich das wenigstens eine Halteelement von der
Deckschicht hin zum Dachträger
erstreckt. Bevorzugt werden mehrere, ggf. auch unterschiedliche,
Halteelemente vorgesehen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass
die Position an der Deckschicht und/oder das Halteelement selbst
flexibel ist. Für
eine variable Positionierung an der stabilen Deckschicht können eine
Mehrzahl von Fixpunkten bzw. Aufnahmen für ein Halteelement vorgesehen
sein. Allerdings ist auch möglich,
dass z.B. ein Teil der Halteelemente in die Deckschicht unverlierbar
integriert ist. Die Halteelemente sind bevorzugt nach Art eines
Gürtels,
einer Schlaufe oder dergleichen ausgeführt, so dass diese den Dachträger zumindest
teilweise umschließen
können.
Alternativ oder kumulativ dazu können
Befestigungsmittel vorgesehen sein, die eine (lösbare) Verbindung hin zum Dachträger erlauben.
-
Ergänzend sei
noch darauf eine Reihe von Vorteilen des Dachelements bzw. eines
damit aus- und/oder nachgerüsteten
Daches oder sogar Flachdaches hingewiesen. Die Deckschicht ist nicht
brennbar und genügt
damit höchsten
Sicherheitsstandards. Die Korrosionsbeständigkeit der Fasern begünstigt neben
der geringen Dicke der Deckschicht auch eine hohe Langzeitbeständigkeit.
Regenwasser, Schwitzwasser und eventuell vorhandene Leckagen aus
dem Rohrleitungssystem können
der Deckschicht nichts anhaben. Die Rohre aus dem Rohrleitungssystem
können
ggf. in Sammelleitungen (z.B. jeweils einer Zu- und einer Ablaufleitung
pro Dachelement) münden.
Diese Sammelleitungen können
mit Standard-Anschlüssen versehen
sein und bei der Montage einfach zusammengesteckt werden.
-
Die
Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der Figuren
näher erläutert. Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten
der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf begrenzt ist. Es
zeigen schematisch:
-
1:
eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Deckelementes,
-
2:
einen Querschnitt durch die in 1 gezeigte
Konstruktion wie dort gekennzeichnet, und
-
3:
perspektivisch eine weitere Ausführungsvariante
eines erfindungsgemäßen Dachelementes.
-
Aus 1 geht
eine Ausführungsvariante
eines Dachelementes 1 hervor, das bereits an einem Gebäude 15 montiert
ist. Das Dachelement 1 umfasst dabei die Deckschicht 2 mit
dem Rohrleitungssystem 5 und der darunter liegenden Dämmschicht 6. Dieses
Dachelement 1 ist nunmehr auf einem Dachträger 12 bzw.
Sparren aufgelegt und mit einer Mehrzahl von Halteelementen 11,
beispielsweise in Form von Metallbändern, an dem Dachträger 12 befestigt. Unterhalb
des Dachträgers 12 können zudem
Zusatzelemente wie eine Dampfsperrung, zusätzliche Lattungen, Gipskarton
und ähnliches
vorgesehen sein.
-
Die
Optik der harten Deckschicht 2 (für eine „harte Bedachung" im Sinne des Brandschutzes) kann
durch ein äußeres Profil
und einem entsprechenden Anstrich der Umgebung angepasst sein. In dieser
Deckschicht 2 ist das Rohrleitungssystem 5 integriert.
Die Dämmschicht 6 ist
als feuchtigkeitsunempfindlicher Hartschaum ausgeführt, der
auf den Dachträger 12 bzw.
die Sparren aufgelegt ist. Ein solches Dachelement 1 bildet
eine kompakte Einheit, die sich durch ihre Tragfähigkeit sowie ihren Wärme- und
Schallschutz in besonderem Maße
auszeichnet. Beliebige Oberflächenstrukturen
können
dabei mit dem Beton der Deckschicht 2 gebildet werden,
wobei gegebenenfalls auch gleichermaßen gut vergießbare Materialien
wie Estrich oder dergleichen eingesetzt werden, die den Anforderungen
hinsichtlich der Dichte, der Wasserundurchlässigkeit und der Schlagzähheit sowie
einer hohen Wärmeleitfähigkeit
genügen. Um
die Riss-, Schlag- und Bruchfestigkeit der Deckschicht 2 des
wärmeaktiven
Dachelements 1 und dessen Tragfestigkeit zu erhöhen, sind
Versteifungsmaterialien in Form von Fasern 4 eingearbeitet. Grundsätzlich können neben
kurzen und langen Fasern 4 auch Gitternetze oder Textilien
im Deckschichtquerschnitt angeordnet sein. In dieser Deckschicht 2 ist
nunmehr das Rohrleitungssystem 5 integriert, das gegebenenfalls
auch so genann te Kapillarrohrmatten umfassen kann. Solche Rohrleitungssysteme 5 können mit
Rohrleitungen aus Metall oder Kunststoff wie z. B. Polypropylen
oder ähnlichem ausgeführt sein.
Vorteilhaft ist dabei, dass die Rohrleitungen in intensivem Kontakt
mit der die Wärme adsorbierenden
Deckschicht 2 ausgeführt
ist.
-
In 2 ist
nunmehr der mit II angedeutete Querschnitt durch die Konstruktion
veranschaulicht. Zu erkennen ist, dass das Dachelement 1 sich über mehrere
Dachträger 12 bzw.
Sparren hinweg erstreckt. Das auf den Dachträgern 12 aufliegende Dachelement 1 ist
mit mehreren, sich von der harten Deckschicht 2 aus erstreckenden,
laschenartigen Metallbändern
befestigt. Der sich zwischen den Dachträgern 12 und dem Dachelement 1 bildende Zwischenraum
mit einem flexiblen Füllmaterial 16, beispielsweise
einer wärmeflussdämmenden
Steinwolle, gefüllt.
Als Auflage 14 hierfür
können
beispielsweise eine Dampfsperre, eine separate Lattung und Gipskarton
vorgesehen sein.
-
3 veranschaulicht
in einer perspektivischen Darstellung eine weitere Ausführungsvariante des
Dachelements 1. Das Dachelement 1 weist zunächst die
Dämmschicht 6 auf,
die mit Hilfe eines bereichsweise aufgetragenen Klebstoffes 10 mit
der darüber
liegenden, flächigen,
Deckschicht 2 verbunden ist. Die Verbindung 7 zwischen
Dämmschicht 6 und
Deckschicht 2 ist zudem durch ein entsprechend geformtes
Profil 9 verstärkt.
Die Deckschicht 2 weist eine sehr geringe Dicke 8 auf,
in der gleichwohl das Rohrleitungssystem 5 integriert ist.
Um gleichzeitig eine ausreichend tragfeste und begehbare Konstruktion
zu erhalten, ist die Deckschicht 2 mit einem Beton 3 ausgeführt, in
dem Fasern 4 in einer wirren Anordnung eingearbeitet sind.
Die Oberfläche
der Deckschicht 2 ist wiederum mit einem Profil 9 versehen,
das der Optik eines klassischen Daches mit Dachziegeln entspricht.
Die freie Formbarkeit des Betons 3 ermöglicht hier jede gewünschte Anpassung.
Zusätzlich
können,
beispielsweise über
die Farbe oder Einlagerungen, die wärmeadsorbierenden Eigenschaften
der Deckschicht 2 gezielt eingestellt werden. Das Rohrleitungssystem 5 bildet
insbesondere einen so genannten Solar absorber, wobei beispielsweise über das
Versorgungssystem 13 hinein und abströmendes Wasser erwärmt wird.
Diese Energie kann anschließend
vielfältig
eingesetzt werden. Gleichzeitig ist auch möglich, dass hiermit eine Wärmezufuhr
hin zur Deckschicht 2 erfolgt, beispielsweise um darauf
befindliche Schneelasten zu schmelzen.
-
Die
hier veranschaulichten Dachelemente haben insbesondere folgende
Vorteile:
- – Die
Dachelemente können
konventionelle Dachbedeckungen einschließlich der Lattung und der Wärmedämmung mindestens
teilweise substituieren.
- – Die
konventionelle Dacheindeckung kann eingespart werden.
- – Aufgrund
der erhöhten
Tragfähigkeit
des Dachelementes können
die Abstände
zwischen den Sparren bzw. Dachträgern
vergrößert werden.
- – Im
Vergleich zu einer konventionellen Dacheindeckung kann eine deutliche,
flächenbezogene Gewichtsreduktion
erreicht werden.
- – Das
Dachelement kann wasserundurchlässig, geräuschdämmend, wasserfest
und schlagzäh mit
einem geringen Wärmedurchlässigkeitswert ausgeführt werden.
- – Die
Deckschicht des Dachelementes kann in beliebiger Farbe und Strukturierung
hergestellt werden.
- – Das
Rohrleitungssystem kann ohne großen Aufwand mit denen anderer
Dachelemente kombiniert werden, und so ein sehr großflächiges,
preiswertes Energiegewinnungssystem bilden.
- – Das
Dachelement kann schnell und mit einer geringen Anzahl von Monteuren
auf dem Dach appliziert werden.
- – Die
Deckschicht des Dachelements kann unbrennbar hergestellt werden.
-
- 1
- Dachelement
- 2
- Deckschicht
- 3
- Beton
- 4
- Fasern
- 5
- Rohrleitungssystem
- 6
- Dämmschicht
- 7
- Verbindung
- 8
- Dicke
- 9
- Profil
- 10
- Klebstoff
- 11
- Halteelement
- 12
- Dachträger
- 13
- Versorgungssystem
- 14
- Auflage
- 15
- Gebäude
- 16
- Füllmaterial