DE102014111926A1 - roof element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem selbsttragenden Dachelement (100) mit einem thermischen Kollektorbereich, der wenigstens eine Kanalplatte (10) aufweist, auf der im Wesentlichen parallel verlaufenden Kanäle (12) angeordnet sind, die im bestimmungsgemäß montierten Zustand entlang ihrer Längserstreckung geneigt sind, wobei die Kanäle (12) durch eine Kanalabdeckplatte (20) abgedeckt sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kanalabdeckplatte (20) eine Außenhaut des Dachelements (100) bildet und zumindest die Kanalabdeckplatte (20) und die Kanalplatte (20) aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet sind. The invention is based on a self-supporting roof element (100) with a thermal collector region, which has at least one channel plate (10) on which substantially parallel channels (12) are arranged, which are inclined in their intended condition along their longitudinal extension, wherein the channels (12) are covered by a Kanalabdeckplatte (20).
It is proposed that the channel cover plate (20) forms an outer skin of the roof element (100) and at least the Kanalabdeckplatte (20) and the channel plate (20) are made of glass fiber reinforced plastic.
Description
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Dachelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a roof element according to the preamble of claim 1.
Aus der
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein freitragendes Dachelement mit einfacher Konstruktion zu schaffen, bei dem auf separate Verstärkungsschichten verzichtet werden kann. The object of the invention is to provide a self-supporting roof element with a simple construction in which it is possible to dispense with separate reinforcing layers.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. The object is solved by the features of claim 1. Favorable embodiments and advantages of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.
Die Erfindung geht aus von einem selbsttragenden Dachelement mit einem thermischen Kollektorbereich, der wenigstens eine Kanalplatte aufweist, auf der im Wesentlichen parallel verlaufenden Kanäle angeordnet sind, die im bestimmungsgemäß montierten Zustand entlang ihrer Längserstreckung geneigt sind und zum Führen eines Wärmeträgerfluids vorgesehen sind, wobei die Kanäle durch eine Kanalabdeckplatte abgedeckt sind. The invention is based on a self-supporting roof element with a thermal collector region having at least one channel plate, are arranged on the substantially parallel channels, which are inclined in the intended mounted state along its longitudinal extent and provided for guiding a heat transfer fluid, wherein the channels are covered by a Kanalabdeckplatte.
Es wird vorgeschlagen, dass zumindest die Kanalabdeckplatte und die Kanalplatte aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gebildet sein. Dabei bildet die Kanalabdeckplatte eine Außenhaut des Dachelements. It is proposed that at least the channel cover plate and the channel plate be made of glass fiber reinforced plastic (GRP). The Kanalabdeckplatte forms an outer skin of the roof element.
Vorteilhaft zeigt sich, dass einerseits eine solche Kanalabdeckplatte einen außerordentlich guten Wärmeeintrag in ein darunter befindliches Wärmeträgerfluid ermöglicht. Zum anderen ist die Kanalabdeckplatte trotz ihres geringen Gewichts sehr stabil und kann Zug- und Druckspannungen aufnehmen. Darüber hinaus bietet glasfaserverstärkter Kunststoff eine große Gestaltungsmöglichkeit hinsichtlich der Formgebung der Kanalabdeckplatte, der Farbgebung und/oder deren Oberflächenstruktur. Diese kann glatt sein oder strukturiert. Die Kanalabdeckplatte kann beispielsweise so gestaltet sein, dass ihre Oberfläche im Erscheinungsbild dachziegelartig erscheint. Zum Wärmeeintrag ist es nicht notwendig, dass die Kanalabdeckplatte schwarz eingefärbt wird. Vielmehr kann jede gewünschte Farbe verwendet werden, auch weiß oder andere Farben. Advantageously, it turns out that, on the one hand, such a channel covering plate enables an extraordinarily good heat input into a heat carrier fluid underneath. On the other hand, the channel cover plate is very stable despite its light weight and can absorb tensile and compressive stresses. In addition, fiberglass-reinforced plastic offers great design options with regard to the shaping of the channel cover plate, the coloring and / or its surface structure. This can be smooth or textured. For example, the channel cover plate may be designed so that its surface appears as a roof tile in appearance. For heat input, it is not necessary that the channel cover plate is colored black. Rather, any desired color can be used, including white or other colors.
Sind sowohl die Kanalplatte als auch die Kanalabdeckplatte aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet, ergibt sich besonders vorteilhaft eine sehr leichte und sehr stabile Konstruktion, die auch hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Effizienz als thermischer Kollektor aufweist. Die Kanalplatte kann eine Anzahl von Streifen aufweisen, die sich in Längsrichtung erstrecken und beidseits durch Separatoren begrenzt sind, so dass sich nach oben offene Kanäle bilden, die von der Kanalabdeckplatte abgedeckt sind. If both the channel plate and the Kanalabdeckplatte are formed of glass fiber reinforced plastic, results particularly advantageous a very light and very stable construction, which also has excellent properties in terms of efficiency as a thermal collector. The channel plate may have a number of strips extending longitudinally and bounded on both sides by separators to form upwardly open channels which are covered by the channel cover plate.
Besonders vorteilhaft kann zwischen der Kanalplatte und der Kanalabdeckplatte auf Zwischenschichten oder Isoliermaterial verzichtet werden. Die Kanalplatte ist dazu vorgesehen, die wärmeträgerfluidführenden Kanäle abzudecken und ohne weitere Zwischenisolierlagen möglichst direkt Wärme in das Wärmeträgerfluid einzutragen. Particularly advantageous can be dispensed intermediate layers or insulating material between the channel plate and the Kanalabdeckplatte. The channel plate is intended to cover the heat transfer fluid carrying channels and enter as directly as possible without further Zwischenisolierlagen heat in the heat transfer fluid.
In diesen Kanälen kann im Betriebszustand z.B. drucklos ein Wärmeträgermedium fließen, beispielsweise Wasser, das vom Dachfirst bis zur unteren Dachkante strömen und dabei Wärmeenergie aus Sonnenstrahlung bzw. der Umgebung aufnehmen kann. In these channels, in the operating state, e.g. depressurized flow a heat transfer medium, such as water, which flow from the roof ridge to the lower roof edge and thereby absorb heat energy from solar radiation or the environment.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass ein mit den Dachelementen belegtes Dach auch im Winter schneefrei bleiben kann, selbst bei leichten Minusgraden. Zum einen kann das in den Kanälen des Dachelements strömende Wärmeträgerfluid dafür sorgen, dass die Oberflächentemperatur ausreichend ist, dass Schnee bei Schneefall nicht haften bleibt. Sollte trotzdem im Extremfall Schnee auf dem Dach liegenbleiben, kann kurzzeitig auch ein angewärmtes Wärmeträgerfluid in die Dachelemente geleitet werden, was Anhaftungen auf dem Dach entfernt, und die Dachelemente können wieder zur Energiegewinnung genutzt werden. Im Gegensatz dazu können übliche Photovoltaik- oder Solaranlagen im Winter mit Schneelast nicht betrieben werden. Furthermore, it is advantageous that a roof that is occupied by the roof elements can remain snow-free even in winter, even at low temperatures. On the one hand, the heat transfer fluid flowing in the channels of the roof element can ensure that the surface temperature is sufficient so that snow does not stick in the event of snowfall. If, in extreme cases, snow remains on the roof, a warmed heat transfer fluid can be briefly conducted into the roof elements, which removes buildup on the roof, and the roof elements can be used again for energy. In contrast, conventional photovoltaic or solar systems can not be operated in winter with snow load.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können zumindest solche Flächen der Kanalabdeckplatte und/oder der Kanalplatte, welche im bestimmungsgemäßen Einsatz dazu vorgesehen sind, mit dem Wärmeträgerfluid in Kontakt oder diesem zugewandt zu sein, eine Versiegelung aufweisen, die gegen das Wärmeträgerfluid resistent ist. Vorteilhaft kann eine Langzeitstabilität des Dachelements gegenüber dem Wärmeträgerfluid erreicht werden. According to a favorable embodiment, at least those surfaces of the Kanalabdeckplatte and / or the channel plate, which are provided in the intended use thereto, with the heat transfer fluid in contact or facing this to have a seal that is resistant to the heat transfer fluid. Advantageously, a long-term stability of the roof element relative to the heat transfer fluid can be achieved.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Versiegelung Polyester aufweisen, insbesondere faserfreies Polyester. Dieses ist mit dem Grundmaterial der Kanalplatte und/oder der Kanalabdeckplatte kompatibel oder sogar derselbe Kunststoff und haftet daher besonders gut auf der Oberfläche. According to a favorable embodiment, the seal may comprise polyester, in particular fiber-free polyester. This is compatible with the base material of the channel plate and / or Kanalabdeckplatte or even the same plastic and therefore adheres particularly well on the surface.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Versiegelung einen Lack aufweisen. Insbesondere kann der Lack ein Hartlack sein. Vorteilhaft wird ein Gelcoat eingesetzt. Gelcoat besteht aus Kunstharz, der mit Kieselsäure angedickt ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Topcoat eingesetzt werden. Es können auch andere Lacke eingesetzt werden. Die Oberfläche wird geschützt und die Lebensdauer des Dachelements verbessert. According to a favorable embodiment, the seal may have a lacquer. In particular, the paint can be a hardcoat. Advantageously, a gelcoat is used. Gelcoat is made of synthetic resin thickened with silica. Alternatively or additionally, a topcoat can be used. It can also be used other paints. The surface is protected and the life of the roof element is improved.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Kanalplatte an ihrer Unterseite mit einem Isoliermaterial, insbesondere einer Kunststoffplatte, abgedeckt sein. Dies ergibt einen leichten, stabilen Verbund mit vorteilhaften Isoliereigenschaften. Beim Aufbau eines Daches mit solchen Dachelementen kann somit die Isolierung des Dachstuhls vereinfacht werden oder sogar ganz auf eine zusätzliche Isolation verzichtet werden. Das Dachelement kann vorgefertigt werden. Der Installationsaufwand ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Dach mit Ziegeln vereinfacht. Das Dachelement kann einfach auf Dachsparren aufgelegt und befestigt werden. Aufgrund der Stabilität und der selbstragenden Eigenschaften des Dachelements kann auf eine Konterlattung oder eine Dachhaut im Dachstuhl verzichtet werden. According to a favorable embodiment, the channel plate can be covered on its underside with an insulating material, in particular a plastic plate. This results in a lightweight, stable composite with advantageous insulating properties. When building a roof with such roof elements thus the insulation of the roof truss can be simplified or even completely dispensed with an additional insulation. The roof element can be prefabricated. The installation effort is simplified compared to a traditional roof with bricks. The roof element can be easily placed and secured on rafters. Due to the stability and the self-supporting properties of the roof element can be dispensed with a counter battens or a roof skin in the roof.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann auf dem Isoliermaterial eine weitere Isolierschicht angeordnet sein. Diese kann so ausgestaltet sein, dass sie bei der Montage auf Dachsparren den Zwischenraum zwischen benachbarten Sparren ausfüllt. Eine zusätzliche Isolierung des Dachstuhls kann entfallen. According to a favorable embodiment, a further insulating layer may be arranged on the insulating material. This can be designed so that it fills the space between adjacent rafters when mounted on rafters. An additional insulation of the roof truss can be omitted.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann das Isoliermaterial Polyurethan und/oder Polyethylen aufweisen. Insbesondere kann das Isoliermaterial aus Polyurethanschaum und/oder Polyethylenschaum gebildet sein. Das Isoliermaterial kann als Schaumplatte ausgebildet sein und auf der Rückseite der Kanalplatte aufgelebt oder auflaminiert sein. Vorteilhaft ergibt sich ein kompaktes, leichtes Dachelement. According to a favorable embodiment, the insulating material may comprise polyurethane and / or polyethylene. In particular, the insulating material may be formed from polyurethane foam and / or polyethylene foam. The insulating material may be formed as a foam plate and be revived or laminated on the back of the channel plate. Advantageously, results in a compact, lightweight roof element.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die weitere Isolierschicht Polyurethan aufweisen. Insbesondere kann die weitere Isolierschicht aus Polyurethanschaum gebildet sein. Vorteilhaft ist der Einsatz eines brandhemmenden Polyurethanschaums. According to a favorable embodiment, the further insulating layer may comprise polyurethane. In particular, the further insulating layer can be formed from polyurethane foam. The use of a fire-retardant polyurethane foam is advantageous.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der glasfaserverstärkte Kunststoff Polyesterharz und/oder Epoxidharz aufweisen. Bei diesen Materialien ist der Wärmeübertrag in das Wärmeträgermedium günstig. According to a favorable embodiment of the glass fiber reinforced plastic polyester resin and / or epoxy resin may have. In these materials, the heat transfer is beneficial in the heat transfer medium.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann beidseits an der Kanalplatte parallel zur Längserstreckung der Kanäle eine Auflagefläche zur Auflage auf einen Dachsparren angeordnet sein. Die Auflagefläche kann zum Befestigen des Dachelements auf dem Dachsparren verwendet werden. Ferner kann dort eine Verbindung mit einem benachbarten Dachelement auf einfache Weise vorgenommen werden. According to a favorable embodiment can be arranged on both sides of the channel plate parallel to the longitudinal extent of the channels a support surface for resting on a rafter. The support surface may be used to secure the roof element to the rafter. Furthermore, there can be made a connection with an adjacent roof element in a simple manner.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann am Dachelement ein Randbereich vorgesehen sein, der mit weiteren Dachelementen koppelbar ist, insbesondere mittels eines Nut- und Federsystems, und mit dem weiteren Dachelement einen Kontaktbereich bildet. Ein Nut- und Federsystem erlaubt eine einfache und stabile Verbindung zweier Dachelemente. Vorteilhaft kann am Randbereich eine Dampfsperre vorgesehen sein. Hierzu kann eine Nut- und Federverbindung günstig eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Dampfsperre in der Nut angeordnet sein. According to a favorable embodiment, an edge region can be provided on the roof element, which can be coupled with further roof elements, in particular by means of a tongue and groove system, and forms a contact area with the further roof element. A tongue and groove system allows a simple and stable connection of two roof elements. Advantageously, a vapor barrier can be provided at the edge region. For this purpose, a tongue and groove connection can be used favorably. For example, the vapor barrier may be arranged in the groove.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann ein Verteiler zur Zuführung von Wärmeträgerfluid an einer im montierten Zustand oberen Seite der Kanalplatte vorgesehen sein. Dadurch kann das Wärmeträgerfluid mit einer einzigen Zuleitung in die Kanalplatte eingebracht und auf die Kanäle verteilt werden. Dabei kann jeweils ein Verteiler pro Kanalplatte vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass ein Verteiler zwei oder mehr Kanalplatten versorgt. According to a favorable embodiment, a distributor for supplying heat transfer fluid may be provided on an upper side of the channel plate in the assembled state. Thereby, the heat transfer fluid can be introduced with a single supply line in the channel plate and distributed to the channels. In this case, one distributor per channel plate can be provided in each case. It is also conceivable that a distributor supplies two or more channel plates.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann ein Sammler zum Abführen von Wärmeträgerfluid an einer im montierten Zustand unteren Seite der Kanalplatte vorgesehen sein. Das Wärmeträgerfluid kann aus dem Sammler abgeführt werden und z.B. einem Wärmetauscher zugeführt werden. Nach Durchströmen des Wärmetauschers kann das Wärmeträgerfluid wieder dem Dachelement zugeführt werden. Dabei kann jeweils ein Sammler pro Kanalplatte vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass ein Sammler mit zwei oder mehr Kanalplatten gekoppelt ist, um das Wärmeträgerfluid abzuführen. According to a favorable embodiment, a collector for discharging heat transfer fluid may be provided on a lower side of the channel plate in the assembled state. The heat transfer fluid can be removed from the collector and e.g. be fed to a heat exchanger. After flowing through the heat exchanger, the heat transfer fluid can be returned to the roof element. In this case, one collector per channel plate can be provided in each case. It is also conceivable that a collector is coupled with two or more channel plates to dissipate the heat transfer fluid.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können in einem oder mehreren Kanälen Fließbremsen vorgesehen sein, um im Benutzungsfall eine Fließgeschwindigkeit eines in den Kanälen fließenden Wärmeträgermediums zu verringern. Hiermit kann gezielt über die Fließgeschwindigkeit der Energieeintrag in das Wärmeträgerfluid beeinflusst werden. According to a favorable embodiment, flow brakes can be provided in one or more channels in order to reduce a flow velocity of a heat transfer medium flowing in the channels in the case of use. This can be specifically influenced by the flow rate of energy input into the heat transfer fluid.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können ein oder mehrere Kanäle der Kanalplatte gesperrt sein und die Kanalplatte in Längserstreckung unterhalb, bezogen auf einen montierten Zustand, der ein oder mehreren gesperrten Kanäle eine Öffnung aufweisen. Die Öffnung kann für ein Dachfenster vorgesehen sein, einen Kamin, einen Antennenmast oder dergleichen. Trotz der Unterbrechung der Fläche ist das Dachelement ausreichend stabil. Eine Abdichtung der Öffnung lässt sich unproblematisch realisieren, indem Zwischenräume zwischen durchstoßendem Element (Fensterrahmen, Antennenhalter etc.) mit Harz gefüllt werden. According to a favorable embodiment, one or more channels of the channel plate may be locked and the channel plate in longitudinal extension below, based on a mounted state, the one or more locked channels have an opening. The opening may be provided for a skylight, a chimney, an antenna mast or the like. Despite the interruption of the surface, the roof element is sufficiently stable. A seal of the opening can be realized without problems by gaps between piercing element (window frame, antenna holder, etc.) are filled with resin.
Die gesperrten Kanäle sind im Zuflussbereich gesperrt und können auch unterhalb der Öffnung gesperrt sein. Denkbar ist jedoch, dass diese Kanäle unterhalb der Öffnung mit benachbarten, durchströmten Kanälen verbunden sind, um auf diese Weise eine größere Fläche für die Einkopplung thermischer Energie verfügbar zu machen. The blocked channels are blocked in the inflow area and can also be blocked below the opening. It is conceivable, however, that these channels are connected below the opening with adjacent, through-flow channels, in order to make available in this way a larger area for the coupling of thermal energy.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können auf der Kanalabdeckplatte ein oder mehrere Photovoltaikmodule angeordnet sein. Hierdurch kann neben der thermischen Energie auch direkt elektrische Energie aus der Sonneneinstrahlung gewonnen werden. According to a favorable embodiment can be arranged on the Kanalabdeckplatte one or more photovoltaic modules. As a result, in addition to the thermal energy and direct electrical energy can be obtained from the sun's rays.
Zeichnung drawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen beispielhaft: They show by way of example:
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals. The figures are merely examples and are not intended to be limiting.
Das Dachelement
Die Kanalabdeckplatte
Vorteilhaft sind die Kanalplatte
Die Kanalplatte
Auf beiden Seiten ist an der Kanalplatte
Die Kanalplatte
Ferner weist das Dachelement
Das Dachelement
Selbst ein z.B. mit Wasser als Wärmeträgerfluid durchströmtes Dachelement
Die beiden Dachelemente
Zwischen Nut
Die beiden Dachelemente
Unterhalb des Randbereichs
Die aufgebogenen Längskanten greifen in entsprechende Aussparungen an den Unterseiten der Dachelemente
Zwischen den beiden Dachelementen
Die
Die Befestigung der einzelnen Dachelemente
In
Der Verteiler
Generell kann die Kanalplatte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10203338 A1 [0002] DE 10203338 A1 [0002]
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