DE102014012864A1

DE102014012864A1 - Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz.

Info

Publication number: DE102014012864A1
Application number: DE102014012864.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Bei dieser Erfindung geht es darum, das der Absorber bzw. der Kollektor für die thermische Solarwärme unter die Dacheindeckung als ganzeinheitliche Komponente konzipiert worden ist. Die gewonnene Wärmemenge wird mittels einer speziell dafür ausgelegten Anlagentechnik entsprechend ins Heizungssystem eingebunden und folglich zur Bauteiltemperierung genutzt. Wichtig ist die Dacheindeckung mittels Schiefer, die die Wärmeübertragung dann als Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) an das metallische Rohr mit Wärmeleitblechen im Luftzwischenraum überträgt. Die eingeschlossene Luftschicht unter der Dacheindeckung, wird mittels einem Rohrleitungssystem mit einer motorisch gesteuerten Luftklappe sowie einer Ventilator-Steuerung kontrolliert abgeführt, um einen Wärmestau bzw. eine Überhitzung zu verhindern. Dem erforderlichen Mindestlüftungsquerschnitt in der Dachkonstruktion nach DIN 4108-3 sowie der Verlegerichtlinien für Schiefer nach DIN EN 12326 Teil 1 + 2 wird somit Rechnung getragen. Die Wärme wird mittels einem Drain-Back-System zunächst in einen offenen Warmwasserspeicher gespeichert und danach in ein geschlossenes System, vorrangig einem Energiespeicher zugeführt. Mit dieser Wärme wird im Fußpunkt des Außenmauerwerks die aufsteigende Feuchtigkeit durch eine „Bauteilaktivierung” verhindert. Die Bauteilaktivierung wird mittels einer Festwertregelung bedarfsgerecht gesteuert. Durch diese Maßnahme kann ganzjährlich die Feuchtigkeit in der Außenwand gemindert und die Bildung von Kondenswasser infolge eine Taupunktunterschreitung an der inneren Oberfläche von Wärmebrücken verhindert werden.

Description

Technisches Gebiet:
Es handelt sich um eine „thermische Solaranlage” im Bereich der Anlagentechnik HEIZUNG-SOLAR.
Beschreibung:
Übliche, thermische Solaranlagen werden nur als Aufdachkollektoren von Herstellern auf dem Markt angeboten. Diese Aufdachkollektoren werden als Komplett-Systempakete von Herstellern inklusive einem Solar-Standardspeicher mit zwei Wärmetauscher und einer Standard-Solarregelung vertrieben. Die Solarleitungen zu den Kollektoren müssen dann mit einer speziellen Solarflüssigkeit mit Frostschutz gefüllt werden.
Bei unserer Erfindung wird der Aufdachkollektor unter die Dacheindeckung in einem Zwischenfeld als sogenannter Unterdach-Absorber vor Ort in einzelnen Arbeitsschritten von Hand hergestellt (1). Somit ist dieser Absorber nicht mehr als Aufdachkollektor sichtbar. Diese Erfindung kann besonders bei denkmalgeschützten Gebäuden bzw. bei unter denkmalgeschützten Bauteilen von Gebäuden von großen Vorteil sein, wenn durch das zuständige Denkmalamt keine Aufdachkollektoren aufgebracht werden dürfen.
Das im Schutzanspruch 1 angegebene Merkmal der Infrarotstrahlung wird für den Wärmeübergang nutzbar gemacht und mittels den im Schutzanspruch 2 und 6 angegebenen Komponenten installationstechnisch vor Ort hergestellt. Die Kosten der Herstellung des Absorbers bleiben bei einer optimierten Planung in einem akzeptablen Bereich.
Ein großer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass nun Gebäude unter Denkmalschutz oder Gebäude mit denkmalgeschützten Bauteilen von dieser Erfindung profitieren um eine Bauteilaktivierung vorrangig der Außenwand ganzjährig ohne hohe Energiekosten dauerhaft herstellen können. Bei denkmalgeschützten Gebäuden ist meist der Einbau einer sichtbaren „thermische Solaranlage”, also Kollektoren auf dem Dach, nicht gestattet bzw. gewünscht weil es das Erscheinungsbild des Objektes dadurch negativ beeinflusst wird.
Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der 1 bis 5 erläutert dargestellt. Es zeigen
1: Konstruktion des Unterdach-Kollektors mit Schiefereindeckung und Luftzwischenraum sowie die kontrollierte Luftabführung
2: Prinzip der Frostfreihaltung mittels Drain-Back-Steuerung
3: Bauteilaktivierung der Außenwand gegen aufsteigende Feuchtigkeit im Mauerwerk
4: Schnittdarstellung der Schrägdachkonstruktion mit Schiefereindeckung, und kontrolliertem Lüftungssystem der Dachkonstruktion.
Aus diesem Grund haben wir das Innenleben der Kollektoren, also den Absorber, individuell nach Planung unterhalb der Schiefer-Dacheindeckung konzipiert (1). Die Schiefereindeckung muss dabei auf Holzlattung angebracht werden (4).
Zum inneren hin, also zwischen den Sparren, muss das Dach mindestens nach EnEV-Vorgaben ausgedämmt werden.
Die Solaranlage ist gemäß Schutzanspruch 7 nur mit Wasser gefüllt, um den Wärmeübergang zu begünstigen und wird mittels einer Drain-Back-Steuerung von einem „offenen Wärmespeicher” gesteuert (2). Hier sorgt eine einfache Temperaturdifferenzsteuerung für einen reibungslosen Betrieb der Anlage (4 + 2). Im Luft-Zwischenbereich der „verdeckten, thermischen Solaranlage” wird die Luftdurchströmung mittels einem Rohrleitungssystem und einer Steuerung kontrolliert abgeführt, um Wärmestau zu verhindern (1). Mit der gewonnenen Wärme dieser „verdeckten, thermischen Solaranlage” wird im Fußpunkt des Außenmauerwerks die aufsteigende Feuchtigkeit durch eine „Bauteilaktivierung” verhindert (3). Dadurch kann z. B. bei einem Gewölbekeller die Entstehung von Kondensat insbesondere bei einem Temperaturwechsel in den Übergangszeiten (Frühjahr-Sommer) und (Sommer-Winter) entgegen gewirkt werden. Durch ein besonderes Hydrauliksystem lässt sich diese gewonnene Wärme in ein normales Heizungssystem problemlos einbinden (5). Zudem handelt es sich hier um eine dem Gebäude zugeführte „regenerative Energie”, die nicht auf endliche Ressourcen zurückgreifen.
Vorteile dieser Erfindung:
Primäreffekte:

– Permanente Sockeltrocknung
– Heizwirkung als direkte Strahlung
– Thermische Horizontal- und Vertikalsperre
– Inaktivierung der bauteilsalze
– Nutzung dieser thermische Solaranlage als Zusatzheizung
– Autarker Betrieb dieser Bauteilaktivierung möglich
– Einsatz einer regenerativen Energie im Gebäudebestand
– Positive Stellungsnahmen von Denkmalpfleger
– Hoher solarer Deckungsgrad

Sekundäreffekte:

– Wandnaher Warmluftbetrieb
– Heizwirkung durch angehobene Oberflächentemperatur
– Kondensatschutz
– Bauteiloptimierung durch Trocknung

Bezugszeichenliste

1: Unterdach-Absorber
2: Schiefereindeckung
3: Luftzwischenraum
4: Wärmeleitblech
5: Schrägdachkonstruktion
6: Drain-Back-Steuerung
7: Lüftungssystem
8: Bauteilaktivierung

Claims

Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung an den Unterdach-Absorber (1) über die Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der harten Deckung, gelattete Schiefereindeckung (2), im Luftzwischenraum (3) erfolgt.
Unterdach-Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdach-Absorber (1) aus metallischem Rohr, mindestens 10–15 mm Durchmesser, gut wärmeleitend, und mit einem Wärmeleitblech (4) zur Vergrößerung der wärmeleitenden Oberfläche ausgestattet ist.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bauteilaktivierung alter Bausubstanz mittels thermischer Solar also regenerativ, als Unterdach-Absorber (1), erzeugt und ganzjährlich genutzt werden kann.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdach-Absorber (1) oberhalb der Dämmebene nach EnEV der Schrägdachkonstruktion (6) jedoch unter die gelattete Schiefereindeckung (2) angebracht wird.
Gelattete Schiefereindeckung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiefereindeckung auf einer Lattung vorzugsweise mit mindestens 4 bis 8 cm Spaltmaß befestigt wird.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorlaufleitungen und Sammelrücklaufleitungen des Unterdach-Absorbers (1) aus 35 mm metallischem Rohr mittig und mit Gefälle angeschlossen werden, damit das darin enthaltene Fluid (Wasser) zurück in einen offenen Behälter fließen kann und damit die Anlage nicht einfriert. Die Steuerung der Anlagekomponenten erfolgt nach dem Drain-Back-Prinzip (8).
Drain-Back-Steuerung (= Rückentleerung) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuerung nur Wasser als Fluid durch die thermische Solaranlage pumpt und dadurch ein vergünstigter Wärmeübergang gegeben ist. Diese Drain-Back (= Rückentleerng) Steuerung ist eine Komponente die zum Gesamtsystem für diese thermische Solaranlage zählt.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachabdichtung „Diffusionsoffen” und mit einer schwarzen Folie hergestellt werden muss, weil diese als „Schwarzer Strahler” die Wärmestrahlung absorbieren kann.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüftungssystem (7) als Sicherheit gegen Wärmestau im Luftzwischenraum mit einer Temperaturdifferenzsteuerung und motorischer Luftklappe installiert werden muss, welches die natürliche Belüftung hinsichtlich einem Mindestluftquerschnitt nach DIN 4108-3 regelt.
Lüftungssystem (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Lüftungssystem als geschlossenes System unter Beachtung brand-schutztechnischer Gegebenheiten mit den Komponenten drehzahlgeregeltem Lüfter, Luftklappe und Steuerung mit Temperaturfühlern eine Einheit bildet.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese thermisch erzeugte Wärmeenergie auch einem externen Energiespeicher noch zugeführt werden kann.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Wärmemenge als Vorwärmung der Kaltwasserzuleitung zur Warmwassererzeugung eingesetzt werden kann.
Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese thermische Energie für eine Bauteilaktivierung (8) im Altbau speziell im Fußpunkt des Außenmauerwerks gegen aufsteigende Feuchtigkeit aus Kellergeschossen genutzt werden kann.
Bauteilaktivierung (8) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Rohrleitungen dieser Bauteilaktivierung am Fußpunkt der Außenwände dicht am Mauerwerk verlegt werden müssen. Diese Rohrleitungen werden anschließend mit einer Isolier-Schüttung bzw. mit einem geeigneten Innenputz mit der Außenwand zu einer Einheit zusammengefügt.