DE19538112A1

DE19538112A1 - Roof tile as solar energy collector

Info

Publication number: DE19538112A1
Application number: DE19538112A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schmiegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 1996-05-30

Abstract

The roof tile has a body (1) with a light radiating surface (3) and a shade surface (5) on the roof side. A heat-exchanging or heat-conducting element (7) such as fluid pipe is mounted between the light surface and shade surface. The fluid pipe has an inlet and outlet.The heat-exchanging or conducting element can have a metal part set flat between the light surface and fluid pipe and connected to the latter. The heat exchanging element can have a compensating mass to compensate temperature peaks.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dachziegel oder dgl. aus einem mittels Lichteinstrahlung erwärmbaren Steine/Erden-Material, mit einem Körper, der eine lichtstrahlenseitige Lichtfläche und eine dachseitige Schattenfläche aufweist.The present invention relates to a roof tile or the like. From a means Light heatable stone / earth material, with a body that a light surface on the light beam side and a shadow surface on the roof side having.

Solche Dachziegel sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Seit Jahrhunderten und gar Jahrtausenden werden Dächer mit plattenförmigen Teilen, wie z. B. Schiefern, Schindeln, etc., und seit der Entdeckung der Ziegelbrennerei mit Ziegeln abgedeckt. In jüngerer Zeit werden auch dem natürlichen Schiefer nachempfundene Kunstprodukte, wie z. B. Eternit, dazu verwendet. Je nach Material weisen die plattenförmigen Teile unterschiedliche Formungen und Farben auf. Typisch sind z. B. die schwarzen Dachschiefer bzw. Kunstschiefer und die klassischen roten und schwarzen Ziegel.Such roof tiles are known from the general prior art. since Centuries and even millennia have become roofs with plate-shaped ones Share such. B. slates, shingles, etc., and since the discovery of the Brick distillery covered with bricks. More recently, that too natural slate-like art products, such as B. Eternit used. Depending on the material, the plate-shaped parts have different Shapes and colors. Typical are e.g. B. the black roof slates or artificial slate and the classic red and black bricks.

Diese unterschiedlichen plattenförmigen Teile sind so ausgebildet, daß sie an den gebräuchlichen Dachkonstruktionen, wie z. B. Satteldächern, Walmdächern etc., sicher angebracht werden können.These different plate-shaped parts are designed so that they the usual roof structures, such as. B. gable roofs, Hipped roofs, etc., can be securely attached.

Aufgrund der mit den meisten Dachkonstruktionen verbundenen schrägen Ausrichtung der Dachflächen, eignen sich diese besonders dafür, speziell ausgebildete Sonnenkollektoren aufzunehmen um die einfallenden Sonnenstrahlen zu sammeln und die sogenannte Sonnenenergie in Wärmeenergie umzuwandeln. Die Wärmeenergie wird dann dem Haushalt zugeführt. Für eine optimale Nutzung der Sonnenenergie sind die Sonnenkollektoren aus einem besonderen Material ausgebildet, das auf einigen Quadratmetern der Dachfläche angebracht ist und sich deutlich von den umgebenden Dachziegeln und Schiefern abhebt.Due to the sloping associated with most roof structures Alignment of the roof surfaces, these are particularly suitable for this, especially trained solar panels to accommodate the incident Collect sun rays and the so-called solar energy in Convert heat energy. The heat energy then becomes the household fed. They are for optimal use of solar energy Solar panels are made of a special material that on some Square meters of the roof area is attached and clearly different from the surrounding roof tiles and slates stands out.

Aufgrund der Tatsache, daß ein Dach ein wesentliches architektonisches Merkmal eines Gebäudes ist, das den optischen Gesamteindruck des Gebäudes wesentlich prägt wirken solche besonderen Sonnenkollektoren auf dem Dach häufig als Fremdkörper. Zudem sind diese Sonnenkollektoren auch nur unter relativ großem Aufwand nachträglich in eine bestehende Dachfläche zu integrieren. Due to the fact that a roof is an essential architectural Characteristic of a building is the overall visual impression of the building Such special solar panels on the roof have a significant impact often as a foreign body. In addition, these solar panels are just under relatively large effort into an existing roof area integrate.

Sehr viele neue und alte Häuser mit großzügigen Dachflächen werden aufgrund der vorgenannten optischen und finanziellen Gründe daher häufig nicht mit Sonnenkollektoren versehen bzw. nachgerüstet so daß bei solchen Häusern die Sonnenenergie nicht als Beitrag zum Wärmehaushalt genutzt wird.A lot of new and old houses with generous roof areas are due the aforementioned optical and financial reasons are therefore often not included Solar panels provided or retrofitted so that in such houses Solar energy is not used as a contribution to the heat balance.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Dachziegel oder dgl. aus einem Steine/Erden-Material zu schaffen, der in Kombination mit seinesgleichen einen nicht optimierten Sonnenkollektor bildet, um zumindest im Rahmen seiner Möglichkeiten einen gewissen Teil der einfallenden Sonnenenergie zu nutzen.The object of the present invention is therefore a roof tile or the like. to create from a stone / earth material in combination with like a non-optimized solar panel forms, at least in Within his means a certain part of the incident To use solar energy.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß in dem Körper zwischen Lichtfläche und Schattenfläche ein wärmetauschendes und -leitendes Element angeordnet ist.The object is achieved in that in the body a heat-exchanging and -conducting surface between the light surface and the shadow surface Element is arranged.

Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit einem "natürlichen" Dachziegel oder dgl. die Energie der auf eine Dachfläche einfallenden Sonnenstrahlen zur Wärmegewinnung zu nutzen und dadurch die Energiekosten in einem Haushalt zu senken.Due to the subject matter of the present invention, it is advantageous possible with a "natural" roof tile or the like. The energy of one To use the sun's rays and heat thereby reducing the energy costs in a household.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dachziegels sind in den Unteransprüche 2-9 sowie in dem Nebenanspruch 10 aufgeführt.Further advantageous developments of the roof tile according to the invention are listed in subclaims 2-9 and in subclaim 10.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the present invention will now be described of the drawings described in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Dachziegel gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows a cross section through a roof tile according to the present invention;

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf ein wärmetauschendes und -leitendes Element in dem Dachziegel aus Fig. 1; FIG. 2 is a bottom view of a heat-exchanging and conducting element in the roof tile from FIG. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Dachziegel aus Fig. 1 mit einer gestrichelt angedeuteten Fluidleitung; Fig. 3 is a plan view of the tile of Figure 1 with a dot-line fluid line.

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines Sonnenkollektors aus einer Mehrzahl der Dachziegel aus Fig. 1. FIG. 4 shows a schematic side view of a solar collector from a plurality of the roof tiles from FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Dachziegel oder dgl. aus einem mittels Lichteinstrahlung erwärmbaren Steine/Erden-Material schematisch im Querschnitt dargestellt. Ein Körper 1, z. B. aus gebranntem Ton ist flächig derart ausgebildet, daß eine sogenannte Lichtfläche 3 einer Lichteinstrahlung ausgesetzt sein soll und eine sogenannte Schattenfläche 5 dachseitig ausgerichtet sein soll, um zumindest teilweise als Abstützung zu dienen. An den Längsrändern des Körpers 1 sind jeweils einstückig mit dem Körper 1 ausgebildete Kupplungselemente 3.1 bzw. 5. 1 vorgesehen, um mehrere Dachziegel nebeneinander lagerorientiert festlegen zu können.In Fig. 1 a roof tile or the like. From a heatable by means of light stone / earth material is shown schematically in cross section. A body 1 , e.g. B. from fired clay is formed such that a so-called light surface 3 is to be exposed to light and a so-called shadow surface 5 is to be aligned on the roof side to serve at least partially as a support. Coupling elements 3.1 and 5 , respectively, are formed integrally with the body 1 on the longitudinal edges of the body 1 . 1 provided in order to be able to fix several roof tiles next to each other in a warehouse-oriented manner.

In dem Körper 1 ist ein wärmetauschendes und -leitendes Element 7 (siehe Fig. 2) integriert angeordnet. Das wärmetauschende und -leitende Element 7 ist aus einem wärmetauschenden Material, wie z. B. Kupfer, ausgebildet und umfaßt eine Fluidleitung 7.1 sowie ein oberhalb der Fluidleitung 7.1 angeordnetes Blech 7.2. Das wärmeleitende Blech 7.2 verbindet einzelne Abschnitte der Fluidleitung 7.1.A heat-exchanging and conducting element 7 (see FIG. 2) is integrated in the body 1 . The heat-exchanging and conducting element 7 is made of a heat-exchanging material, such as. B. copper, formed and comprises a fluid line 7.1 and a plate 7.2 arranged above the fluid line 7.1 . The heat-conducting sheet 7.2 connects individual sections of the fluid line 7.1 .

In Fig. 2 ist das wärmetauschende und -leitende Element 7 mit der Fluidleitung 7.1 und dem wärmeleitenden Blech 7.2 dargestellt. Die Fluidleitung 7.1 ist in engen Schleifen ausgerichtet und mit dem Blech 7.2, unterhalb desselben, wärmeleitend verbunden. Das wärmetauschende und -leitende Element 7 erstreckt sich somit über den wesentlichen Teil der Körperfläche. Ein Ende der Fluidleitung 7.1 dient als Ablaufanschluß 7.3, und das andere Ende der Fluidleitung 7.1 dient als Zulaufanschluß 7.4.In FIG. 2, the heat-exchanging and -type element 7 is connected to the fluid conduit 7.1 and the thermally conductive sheet 7.2 shown. The fluid line 7.1 is aligned in tight loops and is connected to the plate 7.2 , below it, in a heat-conducting manner. The heat-exchanging and conducting element 7 thus extends over the essential part of the body surface. One end of the fluid line 7.1 serves as a drain connection 7.3 , and the other end of the fluid line 7.1 serves as an inlet connection 7.4 .

In Fig. 3 ist eine Draufsicht des Dachziegels aus Fig. 1 dargestellt. Die Fluidleitung 7.1 ist in gestrichelten Linien angedeutet. FIG. 3 shows a top view of the roof tile from FIG. 1. The fluid line 7.1 is indicated in dashed lines.

In Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Dachkonstruktion mit einer Mehrzahl von aneinandergekoppelten Dachziegeln aus Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Körper 1 liegen schuppenartig übereinander mit der Lichtfläche 3 der Lichteinstrahlung entgegengerichtet und mit der Schattenfläche 5 zur Dachseite ausgerichtet. Die Körper 1 sind untereinander über einen Verbindungsschlauch 9 derart wirkverbunden, daß der Auslaufanschluß 7.4 eines Dachziegels mit dem Einlaufanschluß 7.3 wenigstens eines benachbarten Dachziegels gekoppelt ist und daß ein Anfangsziegel 11 und ein Abschlußziegel 13 vorgesehen sind, wobei jeweils der Einlaufanschluß 7.3 des Anfangsziegels 11 und der Zulaufanschluß 7.4 des Abschlußziegels 13 mit einer Fluidversorgungseinheit (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Die auf diese Weise wirkverbundenen Dachziegel o. dgl. bilden einen sogenannten Sonnenkollektor gemäß Anspruch 10. FIG. 4 schematically shows a side view of a roof structure with a plurality of roof tiles from FIG. 1 coupled to one another. The bodies 1 lie one above the other in a scale-like manner with the light surface 3 facing the light radiation and aligned with the shadow surface 5 to the roof side. The bodies 1 are operatively connected to one another via a connecting hose 9 such that the outlet connection 7.4 of a roof tile is coupled to the inlet connection 7.3 of at least one adjacent roof tile and that an initial tile 11 and a final tile 13 are provided, the inlet connection 7.3 of the initial tile 11 and the Inlet connection 7.4 of the end tile 13 is coupled to a fluid supply unit (not shown). The roof tiles or the like which are operatively connected in this way form a so-called solar collector according to claim 10.

Die Fluidversorgungseinheit (nicht dargestellt) umfaßt eine Pumpeinrichtung, die z. B. kühles Wasser über den Verbindungsschlauch 9 in das wärmetauschende und -leitende Element 7 des Anfangsziegels 11 und über diesen in die nachfolgenden Körper 1 der Dachziegel pumpt. Das Wasser tritt am Ablaufanschluß 7.4 des Abschlußziegels 13 aus dem sogenannten Sonnenkollektor aus und wird über den Verbindungsschlauch 9 einer Wärmespeichereinrichtung (nicht dargestellt) zugeführt. Das in die Körper 1 der Dachziegel gepumpte kühle Wasser wird aufgrund der Energie der auf die Lichtfläche 3 einfallenden Lichtstrahlen erwärmt. Die Wärmeenergie wird durch das wärmeleitende Blech 7.2 sowie das wärmeleitende Material der Fluidleitung 7.1 auf das kühle Wasser in der Fluidleitung 7.1 übertragen so daß dieses auf seinem Weg durch die Dachziegel, d. h., den Sonnenkollektor, erwärmt wird. Die übertragene Wärmeenergie wird in der nachfolgenden Wärmespeichereinrichtung (nicht dargestellt) gespeichert und für den allgemeinen Gebrauch zur Verfügung gestellt.The fluid supply unit (not shown) comprises a pump device which, for. B. cool water pumps over the connecting hose 9 in the heat-exchanging and conducting element 7 of the initial tile 11 and via this in the subsequent body 1 of the roof tile. The water emerges from the so-called solar collector at the outlet connection 7.4 of the end brick 13 and is fed to a heat storage device (not shown) via the connecting hose 9 . The cool water pumped into the body 1 of the roof tiles is heated due to the energy of the light rays incident on the light surface 3 . The thermal energy is transferred through the heat-conducting sheet 7.2 and the heat-conducting material of the fluid line 7.1 to the cool water in the fluid line 7.1 so that it is heated on its way through the roof tiles, ie the solar collector. The heat energy transferred is stored in the subsequent heat storage device (not shown) and made available for general use.

Zur Kompensierung verschiedener Längenausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien, z. B. Beton und Kupfer, kann das wärmetauschende und -leitende Element 7 mit einer handelsüblichen Kompensierungsmasse beschichtet werden. Dadurch werden eventuell auftretende Spannungen im Dachziegel vermieden.To compensate for different coefficients of linear expansion of the materials involved, e.g. B. concrete and copper, the heat-exchanging and -conducting element 7 can be coated with a commercially available compensating mass. This avoids any tension that may occur in the roof tile.

Als Fluid können natürlich außer Wasser auch andere zur Wärmetauschung geeignete Stoffe eingesetzt werden.In addition to water, other fluids for heat exchange can of course also be used as the fluid suitable substances are used.

Claims

1. roof tile or the like. From a heatable by means of light stone / earth material, with a body ( 1 ) having a light beam side light surface ( 3 ) and a roof-side shadow surface ( 5 ), characterized in that in the body ( 1 ) a heat-exchanging and conducting element ( 7 ) is arranged between the light surface ( 3 ) and the shadow surface ( 5 ).

2. Roof tile according to claim 1, characterized in that the heat-exchanging and conducting element ( 7 ) has a fluid line ( 7.1 ) with an inlet and outlet device ( 7.3 , 7.4 ).

3. Roof tile according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-exchanging and conducting element ( 7 ) has a heat-conducting metal part ( 7.2 ).

4. Roof tile according to claim 3, characterized in that the heat-conducting metal part ( 7.2 ) in the body ( 1 ) between the light surface ( 3 ) and the fluid line ( 7.1 ) is arranged flat and connected to the fluid line ( 7.1 ).

5. Roof tile according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-exchanging and conducting element ( 7 ) extends approximately parallel to the light surface ( 3 ).

6. Roof tile according to one of claims 2-5, characterized in that the inlet and outlet device ( 7.3 , 7.4 ) has an inlet connection ( 7.4 ) and an outlet connection ( 7.3 ), each having one end of the fluid line ( 7.1 ) with the shadow surface ( 5 ) connect.

7. Roof tile according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-exchanging and -conducting element ( 7 ) is provided with a compensating mass to compensate for temperature tensions.

8. Roof tile according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-exchanging and conducting element ( 7 ) consists of copper.

9. Roof tile according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 1 ) has at least two opposite edge regions each have a coupling element ( 3.1 , 5.1 ) for coupling to an adjacent roof tile.

10. Solar collector with a plurality of roof tiles according to one of claims 1-9, characterized in that the drain connection ( 7.3 ) of a roof tile is operatively connected to the inlet connection ( 7.4 ) of at least one adjacent roof tile, and that an initial tile ( 11 ) and a final tile ( 13 ) are provided, the inlet connection ( 7.4 ) of the initial brick ( 11 ) being operatively connected to a fluid supply unit and the outlet connection ( 7.3 ) of the final brick ( 13 ) being operatively connected to a heat storage device.