DE19936630A1

DE19936630A1 - Light-metal roofs for capture of solar energy comprise transparent heat insulation panels and either plastic hard-foam plates or a reflecting sheet-metal lining

Info

Publication number: DE19936630A1
Application number: DE19936630A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Reimann; Hans-Joachim Brandtner
Original assignee: BRANDTNER HANS JOACHIM
Current assignee: BRANDTNER HANS JOACHIM
Priority date: 1999-01-30
Filing date: 1999-01-30
Publication date: 2000-08-03

Abstract

Stiffened light-metal roof plates (1) are provided with transparent heat insulation panels (2) and either with plastic hard-foam plates or with a reflecting sheet-metal lining (4). All resulting joints are weather-proofed with use of known materials.

Description

Die Erfindung betrifft Leichtmetalldächer mit transparenter Wärmedämmung zum großflächigen Erwärmen von Gebäuden mit großen Räumen, wie Hallen u. a. mittels solarer Energie und zur solaren Wärmegewinnung für die Wärmeversorgung von größeren Gebäuden.The invention relates to light metal roofs with transparent thermal insulation for large-scale heating of buildings with large rooms, such as halls and. a. by means of solar energy and for solar heat generation for the heat supply of larger buildings.

Dächer zur thermosolaren Energiegewinnung sind bekannt und in den verschie densten Ausführungen Stand der Technik. Das bisherige Problem bestand in dem Fehlen einer leichten, witterungsbeständigen, transparenten Wärmedämmung, um das gesamte Dach für die thermosolaren Energiegewinnung besonders bei groß flächigen Dächern, wie Werkhallen Lagerhallen und anderen großflächigen über dachten Gebäuden, nutzen zu können nutzen. Mit der Verwendung von thermosola ren Flachkollektoren werden gute Ergebnisse bei der solaren Energiegewinnung, was Wirkungsgrad und Temperaturniveau betrifft erzielt. Hinsichtlich Energiemenge sind enge Grenzen auf Grund der möglichen Größe der einzelnen Flachkollektoren, des Gewichtes, Ihrer Montage auf großflächigen Dächern und des Preises der Flachkollektoren gesetzt. Die optische Gestaltung der Dächer mit thermosolaren Flachkollektoren ist ein weiteres Hindernis für die großflächige Nutzung der Dächer zur solaren Wärmegewinnung. Die Kopplung vieler Flachkollektoren auf dem Dach stellt hohen Anforderungen an die Dichtheit, Langzeitzuverlässigkeit und Alterungs beständigkeit aller Elemente. Dächer mit "Schwimmbadabsorbern" sind für die Nutzung der Dächer zur solaren Wärmegewinnung eine weitere in der Praxis er probte Technik. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Abstrahlung der Son nenenergie durch das Dach selbst, wodurch das nutzbare Temperaturniveau der aufgewärmten Trägerflüssigkeit in den installierten Wärmeaufnahmesystemen (vorzugsweise Schläuche) 40 Grad C auch im Sommer nicht überschreitet und durch Wind und Abstrahlung z. B. Nachts viel aufgenommene Sonnenenergie wieder an die Umwelt abgeben wird. Vorteilhaft ist die beliebige optische und damit architektonische Gestaltung der Dächer. Roofs for thermosolar energy generation are known and various state-of-the-art designs. The problem so far has been Lack of light, weatherproof, transparent insulation to the entire roof for thermosolar energy generation, especially when large flat roofs, such as warehouses, warehouses and other large areas buildings to be able to use. With the use of thermosola flat collectors are good results in solar energy generation, achieved in terms of efficiency and temperature level. Regarding the amount of energy are narrow limits due to the possible size of the individual flat collectors, the weight, your installation on large roofs and the price of the Flat collectors set. The optical design of the roofs with thermosolar Flat-plate collectors are another obstacle to the large-scale use of the roofs for solar heat generation. The coupling of many flat plate collectors on the roof places high demands on tightness, long-term reliability and aging resistance of all elements. Roofs with "swimming pool absorbers" are for those Use of the roofs for solar heat generation is another in practice rehearsed technology. The disadvantage of this solution is the radiation of the son nominal energy through the roof itself, which increases the usable temperature level of the warmed up carrier liquid in the installed heat absorption systems (preferably hoses) do not exceed 40 degrees C even in summer and by wind and radiation e.g. B. Solar energy absorbed a lot again at night will release to the environment. Any optical and thus is advantageous architectural design of the roofs.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hüfe der neuen Materialien der transparenten Wärmedämmung (TWDVS) der Firma Sto Therm Solar neue und erweiterte Möglichkeiten der solaren Wärmegewinnung über die gesamte Dachfläche vorzugsweise großer Dächer in Leichtbauweise zu erschließen.The object of the invention is with the new transparent materials Thermal insulation (TWDVS) from Sto Therm Solar new and expanded Possibilities of solar heat generation over the entire roof area preferably to develop large roofs in lightweight construction.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung besteht in der Nutzung der transparenten Wärmedämmaterialien TWDVS und der Verwendung üblicher und zum Stand der Technik gehörender Leichtmetalldachplatten als Basismaterialien und die Kombination dieser zu verschiedenen solaren großflächigen Wärmedächern einschließlich der Speicherung und thermischen Nutzung der gewonnenen solaren Wärmeenergie.The solution of the task according to the invention consists in the use of transparent thermal insulation materials TWDVS and the use of common and state-of-the-art light metal roof panels as base materials and the combination of these to form various large solar roofs including the storage and thermal use of the obtained solar Thermal energy.

Auf großflächigen, versteiften Leichtmetallplatten werden transparente Wärme dämmplatten TWDVS in Verbindung mit EPS-Hartschaumplatten gleicher Stärke aufgeklebt. Diese Platten sind dann als selbständige Dachflächen auf leichte Dachkonstruktionen montierbar. Als vorteilhafte Dachkonstruktionen eignen sich Pult- oder flachgeneigte Satteldächer. Mit diesen großflächigen Leichtmetall dachplatten lassen sich größere Flächen von Baukonstruktionen, Klärbecken, bio logische Kläranlagen usw. einhausen. Die transparente Wärmedämmung der Dachflächen sichert die Nutzung der Sonnenstrahlung zum Beheizen des Raumes und verhindert die Wärmeemission des großvolumigen Raumes über das Dach. Mit dieser Lösung ist es möglich, ohne aufwendige Heizungsanlagen die eingehausten Baukonstruktionen oder Kläranlagen vor Frost zu schützen. Im Sommer können bzw. sollten die Dachflächen zur Vermeidung einer hohen Aufheizung des Raumes abgenommen bzw. geöffnet werden.Transparent heat is generated on large, stiffened light metal plates insulation boards TWDVS in connection with EPS rigid foam boards of the same thickness glued. These panels are then light as independent roof surfaces Roof structures can be assembled. Suitable roof structures are suitable Lectern or pitched gable roofs. With this large-area light metal Roof panels can be used for larger areas of building structures, clarifiers, bio house logical sewage treatment plants etc. The transparent thermal insulation of the Roof areas ensure the use of solar radiation to heat the room and prevents the heat emission of the large-volume room through the roof. With This solution makes it possible to house the housed without complex heating systems Protect building structures or sewage treatment plants from frost. In summer you can the roof surfaces should avoid a high heating of the room be removed or opened.

Ein weiterer Vorschlag besteht in der Weiterentwicklung der Leichtmetalldachplatten zu einem großflächigen Wärmestrahlungsgsdach. Hier wird auf der bisherigen Unterseite des Daches, die als Abstrahlungsfläche der eingestrahlten Sonnenenergie diente, eine vorzugsweise aus PE-Mehrschichtrohren bestehende Rohrschlange oder andere dafür geeignete flüssigkeitsgefüllte Wärmeübertragungssystene aufgebracht und mit einer zusätzlichen wärmeleitenden, vorzugsweise Blechverkleidung abgedeckt (Abb. 1). Jetzt kann dieses Dach zur Wärmegewinnung bei Wärmeüberschuß und zur Wärmeabgabe über das eingebaute PE-Rohrsystem genutzt werden. In Verbindung mit der Speicherung der Überschußwärme im Sommer z. B. in Erdspeichern lassen sich im Winter diese Dächer durch Einspeisung der in Erdspeichern aufgewärmten Flüssigkeit in das benannte PE-Rohrsystem zur Erwärmung der Luft in den überdachten Flächen nutzen. Erfolgt die Speicherung der im Sommer überschüssigen Wärme von Wärmedach in einem Erdspeicher z. B. bei Kläranlagen, sollte der Erdspeicher so angelegt werden, daß damit auch gleichzeitig der Reaktionsbehälter der Kläranlage in die Funktion des Erdspeichers mit einbezogen, d. h. erwärmt wird.Another proposal is the further development of the light metal roof panels to a large-area heat radiation roof. Here, on the previous underside of the roof, which served as the radiation surface of the incident solar energy, a pipe coil, preferably made of PE multilayer pipes, or other suitable liquid-filled heat transfer systems is applied and covered with an additional heat-conducting, preferably sheet metal cladding ( Fig. 1). Now this roof can be used to generate heat when there is excess heat and to dissipate heat via the built-in PE pipe system. In connection with the storage of excess heat in the summer z. B. in underground storage tanks, these roofs can be used in winter by feeding the liquid warmed up in underground storage tanks into the named PE pipe system to heat the air in the covered areas. Is the storage of the excess heat in summer from the roof in an underground storage z. B. in sewage treatment plants, the underground storage should be created so that the reaction tank of the sewage treatment plant is also included in the function of the underground storage, ie is heated.

Mit der Aufteilung des Erdspeichers in Speicherzonen läßt sich eine wirksame Speicherung der Wärme in Erdspeichern erzielen. Bei Verwendung von Wärmepumpen in diesem solaren Heizsystem lassen sich energie- und kostengünstig die erforderlichen Temperaturen im Wärmeabgabesystem des Daches erzielen.With the division of the underground storage into storage zones an effective one can Achieve storage of heat in underground storage. When using Heat pumps in this solar heating system can be energy and the required temperatures in the roof's heat dissipation system at low cost achieve.

In Abb. 2 ist eine Wärmedachlösung als Solardachabsorber dargestellt. Fig. 2 shows a thermal roof solution as a solar roof absorber.

Auf einem bekannten Isolierdach/Isolierwand aus Leichtmetall mit Schaumstoffiso lierung (PUR oder XPS) wird in die äußeren Vertiefungen ein PE-Rohrsystem (möglichst Mehrschichtrohr) eingelegt und befestigt. Auf das eingelegte PE-Rohr system wird eine dünne Leichtmetallplatte aufgebracht (geklebt oder anders schlüssig unlösbar verbunden). Zur Gewährleistung einer hohen Lebensdauer des Dachsystems werden die PE-Rohre nicht gekuppelt oder anderweitig verbunden. Rohranfang und Rohrende werden immer herausgeführt und mit Anschlußstutzen versehen. Diese Lösung ist nur mit PE-Rohren möglich, da diese Rohre in praktisch beliebiger Länge hergestellt werden können. Auf die aufgebrachten Leicht metallplatte wird die transparente Wärmedämmung (TWDVS) aufgeklebt und nach außen wasserdicht verschlossen. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Platte gegen Verwinden und Verbiegen wird um die Platte ein Leichtmetallrahmen angebracht, der auch die Vorrichtung zur Montage der Platten enthält. Die Abdichtung der Plat tenstöße erfolgt mittels bekannten Abdichtungen, wie sie auch bei großflächigen Leichtmetalldächern vorgenommen wird.On a well-known insulating roof / insulating wall made of light metal with foam iso a PUR pipe system is inserted into the outer recesses (PUR or XPS) (if possible multilayer pipe) inserted and fastened. On the inserted PE pipe system, a thin light metal plate is applied (glued or otherwise conclusively indissolubly connected). To ensure a long service life of the Roof systems, the PE pipes are not coupled or connected in any other way. The beginning and end of the pipe are always led out and with connecting pieces Mistake. This solution is only possible with PE pipes because these pipes are practical any length can be made. On the applied light the transparent thermal insulation (TWDVS) is glued on and attached to the metal plate sealed watertight on the outside. To increase the rigidity of the plate against A light metal frame is attached to the plate to twist and bend it also contains the device for mounting the plates. The sealing of the plat The joints are made using known seals, such as those used for large areas Light metal roofs is made.

Dieser Solardachabsorber hat gegenüber den bisherigen sogenannten "Schwimmbadabsorbern" einen erhöhten Wirkungsgrad, der sich dem Wirkungsgrad handelsüblicher Solar-Flachkollektoren nähert, aber die gesamte Dachfläche umfaßt. Die mit diesen großflächigen Solardachabsorbern erzielbaren hohen solaren Wärmeenergien ermöglichen die Nutzung von offenen Erdfeststoffspeichern. Mit dieser gespeicherten solaren Wärmeenergie ist die ausschließliche solare Wärmeenergieversorgung auch von Mehrfamilienhäusern realisierbar. Diese So lardachlösung eignet sich für den nachträglichen Einbau auf vorhandenen Gebäu den. Was das Dach selbst betrifft, beträgt der Kostenaufwand für Neubau und Sa nierung im Altbau, dem eines üblichen Daches z. B. mit Dachziegeln.This solar roof absorber has compared to the so-called "Swimming pool absorbers" have an increased efficiency, which increases the efficiency commercial solar flat collectors approaches, but covers the entire roof area. The high solar levels that can be achieved with these large-area solar roof absorbers Thermal energies enable the use of open earth solids storage. With of this stored solar thermal energy is the exclusive solar Thermal energy supply can also be implemented in apartment buildings. This way roof solution is suitable for retrofitting on existing buildings the. As far as the roof itself is concerned, the cost of new construction and Sat. nation in the old building, that of a conventional roof z. B. with roof tiles.

Die Aufbereitung und Nutzung der reichlich anfallenden solaren Wärme durch Ein beziehung der gesamten Dachfläche in die solare Wärmegewinnung kann aufgrund des hohen Temperaturniveaus gegenüber den bisherigen Solardachabsorbern mit Methoden und Anlagen der Thermosolartechnik für Flachkollektoren erfolgen. Für die vorgeschlagenen Solarabsorber bieten sich als Speicher Erdfeststoffspeicher mit ihrem hohem Speichervermögen besonders an, da die höheren Wärmeverluste der Erdfeststoffspeicher durch das reichliche Wärmenergieangebot ausgeglichen werden. The preparation and use of the abundant solar heat by one Relation of the entire roof area to solar heat generation can be due to the high temperature level compared to previous solar roof absorbers Methods and systems of thermosolar technology for flat plate collectors take place. For the Proposed solar absorbers offer themselves as storage with earth solids storage their high storage capacity especially because the higher heat losses of the Earth solids storage balanced by the abundant supply of thermal energy become.

Reference numerals

11

versteifte Leichtmetallplatte
stiffened light metal plate

22nd

TWDVS transparente Wärmedämmplatte
TWDVS transparent thermal insulation board

33rd

PE-Rohrsystem
PE pipe system

44th

Blechverkleidung
Sheet metal cladding

55

Leichtmetallplatte
Alloy plate

66

Isolierdach
Insulating roof

77

EPS/PUR-Hartschaum
EPS / PUR rigid foam

88th

Wasserdichte Abdeckung
Waterproof cover

99

Leichtmetallrahmen
Alloy frame

Claims

1.Light metal roofs with transparent thermal insulation for large-scale heating of buildings with large rooms by using the transparent thermal insulation materials (TDWVS) from Sto Therm Solar and the use of conventional and state-of-the-art light metal roof panels as base materials and the combination of these to form various large-area solar heat roofs including the storage and thermal use of the solar thermal energy obtained, characterized in that large-area, stiffened light metal roof panels with transparent thermal insulation panels (TWDVS) are bonded in conjunction with EPS rigid foam panels of the same thickness and joint joints and the EPS rigid foam panels are coated with known materials in a weather-resistant manner.

2. Light metal roofs with transparent thermal insulation for large areas Heating buildings with large rooms by using the transpa thermal insulation materials (TWDVS) and the use of conventional and state-of-the-art light metal roof panels as base material lien and the combination of these to form various large solar panels Thermal roofs including the storage and thermal use of the won solar thermal energy according to claim 1 thereby characterized in that on the previous underside of the roof, which as Ab Radiation area of the incident solar energy served, one preferably Pipe coil consisting of PE multilayer pipes or others therefor Suitable liquid-filled heat transfer systems are applied and with an additional heat-conducting, preferably sheet metal cladding is covered.

3. Light metal roofs with transparent thermal insulation for large areas Heating buildings with large rooms by using the transpa thermal insulation materials (TWDVS) and the use of conventional and state-of-the-art light metal roof panels as base material lien and the combination of these to form various large solar panels Thermal roofs including the storage and thermal use of the won solar thermal energy according to claim 2 thereby characterized in that the solar thermal energy obtained especially in Summers are stored in earth solids stores and this earth festival material storage at the same time technological plants, such as biological sewage were u. a. include in the heat storage.

4. Light metal roof as solar absorber with transparent thermal insulation Use of transparent thermal insulation materials (TWDVS) and Use of conventional Isolierdä belonging to the prior art cher / insulating walls made of light metal as base materials and the combination this to large-area solar absorbers, characterized in that on the Insulating roof / insulating wall elements made of light metal in the outer A PE pipe system (possibly multi-layer pipe) and fastened and a thin light metal plate on the inserted PE pipe system is applied (glued or otherwise conclusively connected inseparably) and on this now flat outer surface of the insulating roof / insulating wall element the transparent thermal insulation (TWDVS) is glued on Connection joints sealed weatherproof, and further become Ensuring a long service life of the roof system the PE pipes not coupled or otherwise connected and pipe start and pipe end are always led out and provided with connecting pieces.