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Die
Erfindung betrifft ein Dacheindeckelement zur solaren Energiegewinnung.
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Für die solare
Energiegewinnung ist es bekannt, Solarkollektoren auf Dächern von
Häusern
zu montieren. Dabei wird an der eigentlichen Dacheindeckung, zum
Beispiel aus Dachziegeln, ein Trägersystem
befestigt. An dieses Trägersystem
können dann
Module zur Solarenergiegewinnung montiert werden.
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Die
Solarmodule müssen
witterungsbeständig
ausgestaltet sein, ebenso wie das dazugehörige Leitungsversorgungssystem
zur Steuerung bzw. Ver-/Entsorgung der einzelnen Solarkollektoren.
Einige Leitungen müssen
darüber
hinaus durch die Dacheindeckung geführt werden. An den entsprechenden
Durchführstellen
müssen
aufwendige Abdichtungen vorgesehen sein, damit bspw. kein Regenwasser
durch die Dacheindeckung gelangen kann. Im Übrigen müssen auch die meist metallischen
Trägersysteme
aufwendig gegen Korrosion geschützt
werden.
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Die
Maßnahmen,
eine entsprechende Anlage witterungsbeständig zu machen, führen zu
hohen Kosten und Montageaufwand. Insbesondere im Hinblick auf die
Witterungsbeständigkeit
der Solarkollektoren weisen entsprechende Anlagen auch ein hohes Gewicht
auf. Sowohl das Trägersystem
als auch das Bauwerk, auf dessen Dach eine entsprechende Anlage
errichtet werden soll, müssen
dieses Gewicht tragen können.
Die Statik des Bauwerks muss also für entsprechende Lasten geeignet
sein. Ist dies nicht der Fall, kann eine Anlage gemäß dem Stand
der Technik nicht installiert werden.
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Nicht
zuletzt entsteht durch die im Stand der Technik bekannten Systeme
zur Solarenergiegewinnung auf Dächern
auch ein optischer Eindruck, der den allgemeinen Landschaftseindruck
stark negativ beeinträchtigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur solaren Energiegewinnung
auf Dächern
zu schaffen, welches die im Stand der Technik bekannten Nachteile
nicht oder nur in stark verringertem Maße aufweist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Demnach
wird ein Dacheindeckelement vorgeschlagen, welches ein Oberteil
und ein Unterteil umfasst, wobei das Oberteil und das Unterteil
zum Dacheindeckelement zusammenfügbar
sind, das Dachelement einen Hohlraum zur Aufnahme von wenigstens
einem Solarkollektor aufweist, das Oberteil wenigstens teilweise
aus durchscheinendem Material gefertigt ist, an der Unterseite des
Unterteils die Geometrie einer Bauform eines etablierten Dachein deckungssystems
und deren Befestigungs- und/oder Auflagerungsgeometrie vorgesehen
ist und an der Oberseite des Oberteils die Geometrie der Bauform des
etablierten Dacheindeckungssystems vorgesehen ist.
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Indem
das erfindungsgemäße Dacheindeckelement
von der äußeren geometrischen
Form an seiner Ober- und Unterseite einem der etablierten Dacheindeckungssysteme
entspricht, ist es möglich, Dacheindeckelemente
eines etablierten Dacheindeckungssystems mit den erfindungsgemäßen Dacheindeckelementen
für eine
Dacheindeckung zu kombinieren.
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Das
erfindungsgemäße Dacheindeckelement
weist einen Hohlraum auf, der zur Aufnahme von wenigstens einem
Sonnenkollektor vorgesehen ist. Bei diesen Solarkollektoren kann
es sich bspw. um photovoltaische oder solarthermische Kollektoren handeln.
Auch ist eine Kombination bzw. eine Nebeneinanderanordnung der genannten
Solarkollektoren innerhalb eines Dacheindeckelementes möglich.
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Damit
die im Dacheindeckelement enthaltenen Solarkollektoren elektrische
oder thermische Energie erzeugen können, ist vorgesehen, dass
das Oberteil des Dacheindeckelementes wenigstens teilweise aus durchscheinendem
Material gefertigt ist. Die Bereiche, in denen das Oberteil durchscheinend ausgeführt ist,
entsprechen vorzugsweise wenigstens den Bereichen, in denen die
integrierten Solarkollektoren ihre aktive Fläche aufweisen, d. h. die Fläche, mit
der die Sonneneinstrahlung in nutzbare Energie gewandelt wird. Die
aktiven Flächen
der Solarkollektoren sollen also nicht durch nicht-durchscheinende
Bereiche des Oberteils abgeschattet werden. Es ist auch möglich, dass
das Oberteil des erfindungsgemäßen Dacheindeckelementes
vollständig
aus durchscheinendem Material gefertigt ist. Die Problematik der
eventu ellen Abschattung der Solarkollektoren durch das Oberteil
stellt sich in diesem Falle nicht.
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Es
ist besonders bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Dacheindeckelement eine
Dicke aufweist, die der Dicke der Bauform des etablierten Dacheindeckungssystems
entspricht, d. h. ihr im Wesentlichen gleich ist. Mit Dicke ist
die Ausdehnung des Dacheindeckelementes senkrecht zur Ober- bzw.
Unterseite bezeichnet. Dadurch wird gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Dacheindeckelement
nahtlos in eine bereits vorhandene oder neu zu erstellende Dacheindeckung
eingefügt
werden kann. So ist es bspw. möglich,
einzelne Dachziegel durch ein entsprechend geformtes erfindungsgemäßes Dacheindeckelement
zu ersetzen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Unterteil des erfindungsgemäßen Dacheindeckelementes schalenförmig ausgebildet
ist. Die Integration der Solarkollektoren in das Dacheindeckelement
wird so stark vereinfacht. Der Solarkollektor und die an ihn angeschlossenen
Leitungen können
zunächst
in der Schale angeordnet werden, bevor das Oberteil mit dem Unterteil
verbunden wird. Es ist möglich,
dass sich der Solarkollektor bspw. auch gegen die Seitenwandungen
des schalenförmigen
Unterteils abstützen
kann, womit eine seitliche Fixierung bereits gegeben ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Unterteil auf seiner Oberseite mit Einrichtungen
zur Aufnahme von Solarkollektoren versehen ist, z. B. in Form von
Halteelementen. Durch entsprechende Einrichtungen können die
Solarkollektoren in einer definierten Position gehalten werden.
Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn der Solarkollektor in einer bestimmten
Position gehalten werden muss, damit es zu keiner Abschattung durch
nicht-durchscheinende
Bereiche des Oberteils kommt. Bei Dacheindeckungssystemen, bei denen
sich einzelne Elemente teilweise überdecken – wie z. B. bei Dachziegeln nachempfundenen
Dachein deckelementen –,
ist es vorteilhaft, Solarkollektoren nur in den Bereichen anzuordnen,
in denen mit keiner Abschattung durch ein überlappendes Element zu rechnen
ist. Durch eine entsprechende Anordnung der Einrichtungen zur Aufnahme
von Solarkollektoren am Unterteil kann erreicht werden, dass Solarkollektoren
nur in solchen Bereichen angeordnet werden, in denen keine Abschattung
vorliegt.
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Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, am Unterteil Aufnahmen für die Bündelung und Führung von
Leitungselementen und/oder für
Kleinsteuerungseinheiten vorzusehen. Mit Hilfe solcher Aufnahmen
kann die Montage weiter vereinfacht werden, da die entsprechenden
Elemente, nachdem sie einmal an Ort und Stelle sind, dort auch fixiert
werden können.
Je nachdem welche Solarkollektoren in das erfindungsgemäße Dacheindeckelement
integriert werden sollen, kann auch eine dazu gehörige Kleinsteuerungseinheit
mit in das Dacheindeckelement integriert werden.
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Damit
die durch die Solarkollektoren gewonnene Energie aus den Dacheindeckelementen
abgeführt
werden kann, kann an der Unterseite des Unterteils eine Durchführung für Leitungen,
wie z. B. Kabel oder Rohre, vorgesehen sein. Durch diese Durchführungen
bzw. die darin durchgeführten
Leitungen kann die erzeugte Energie abgeführt werden oder – im Falle
von thermischen Solarkollektoren – zusätzlich die benötigte Flüssigkeit
zugeführt
werden. Weiterhin ist es möglich,
Steuerungsleitungen vorzusehen, die zur Steuerung der einzelnen
Solarkollektoren benötigt werden.
Da die angesprochenen Leitungen bei dem erfindungsgemäßen Dacheindeckelement
nur noch das Unterteil, nicht aber das dem Wetter ausgesetzte Oberteil
durchbrechen, ist die Gefahr einer Undichtigkeit für z. B.
Regenwasser durch das gesamte Dacheindeckelement verringert.
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Es
ist auch möglich,
an wenigstens einer Seite der erfindungsgemäßen Dacheindeckelemente jeweils
wenigstens eine Durchführung
für Leitungen vorzusehen.
Dadurch wird es möglich,
die Solarkollektoren benachbarter Dacheindeckelemente direkt miteinander
zu verbinden. Besonders bevorzugt ist es, wenn an zwei gegenüberliegenden
Seiten der erfindungsgemäßen Dacheindeckelemente
Durchführungen
für Leitungen
vorgesehen sind, die miteinander fluchten.
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Es
ist besonders bevorzugt, wenn an dem Unterteil ein Rahmen zur Aufnahme
des Oberteils vorgesehen ist. Dabei kann das Oberteil in den Rahmen
des Unterteils eingreifen oder dieses umgreifen.
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Die
Verbindung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ist vorzugsweise
wasserdicht ausgeführt,
d. h. im zusammengesetzten Zustand kann zumindest kein Regenwasser
an der Verbindungsstelle zwischen Ober- und Unterteil in den Hohlraum
des Dacheindeckelementes eindringen. Um dies sicherzustellen, können vorzugsweise
zusätzliche
Dichtungselemente vorgesehen sein.
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Die
Verbindung zwischen Ober- und Unterteil kann vorzugsweise gesichert
werden, wobei zur Sicherung Rastelemente am Oberteil und/oder Unterteil
vorgesehen sein können.
Alternativ ist es möglich,
Klebeflächen
vorzusehen, an denen das Oberteil mit dem Unterteil verklebt wird.
Weiterhin ist es möglich,
eine Schraubenverbindung zwischen Oberteil und Unterteil vorzusehen,
wobei vorzugsweise bei wenigstens einem der genannten Teile Schraubenlöcher vorgesehen
sind.
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Das
Unterteil und/oder das Oberteil sind vorzugsweise aus Kunststoff
gefertigt. Weiter bevorzugt ist es, wenn das Oberteil aus thermoplastischem Kunststoff
oder Glas gefertigt ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Oberteil vollständig
aus durchscheinendem Material gefertigt. Indem das Oberteil aus
lediglich einem einzigen Material besteht, wird die Fertigung stark
vereinfacht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
anhand einer vorteilhaften Ausführungsform
beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Dacheindeckelementes im
zusammengesetzten Zustand;
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2 das
Ausführungsbeispiel
aus 1 im nicht-zusammengesetzten
Zustand;
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3 das
Oberteil der Ausführungsform
aus 1;
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4 das
Unterteil der Ausführungsform aus 1;
und
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5 eine
beispielhafte Dacheindeckung mit Dacheindeckelementen gemäß der Ausführungsform
aus 1.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dacheindeckelementes 1 dargestellt.
Das Dacheindeckelement 1 entspricht dabei von seiner äußeren geometrischen
Form einem Element eines etablierten Dacheindeckungssystems. So sind
die Oberseite 2 und die Unterseite 3 des Dacheindeckelementes 1 mit
den entsprechenden Flächen
eines Elementes des etablierten Dacheindeckungssystems in ihrer
Form identisch. Auch die Dicke (durch Pfeil 4 dargestellt)
entspricht der eines Elementes des etablierten Dacheindeckungssystems.
Die Seiten (nicht näher
bezeichnet) sind ebenfalls formgleich ausgebildet, wobei deren Form
bereits im Wesentlichen durch die geometrische Ausgestaltung der
Ober- und Unterseite 2, 3 vorgegeben ist. Von
seiner äußeren Form
ist das Dacheindeckelement 1 nicht von einem Element des
etablierten Dacheindeckungssystems, dem das Dacheindeckungselement 1 nachgebildet
ist, zu unterscheiden.
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Wie
aus 2 zu entnehmen ist, umfasst das erfindungsgemäße Dacheindeckungssystem 1 ein
Oberteil 10 und ein Unterteil 20, die sich zu
dem Dacheindeckungselement 1 gemäß 1 zusammensetzen
lassen. Die Oberseite 2 des Dacheindeckelementes 1 wird
durch die Oberseite 12 des Oberteils 10 gebildet,
während
die Unterseite 3 des Dacheindeckelementes 1 durch
die Unterseite 23 des Unterteils 20 gebildet wird.
Im Innern des Dacheindeckelementes 1 ist zwischen Oberteil 10 und
Unterteil 20 ein Hohlraum gebildet, der zur Aufnahme von
Solarkollektoren dient. Das Oberteil 10 ist vollständig aus
durchscheinendem Material gefertigt, so dass auf die Oberseite 12 des
Oberteils 10 auftreffende Sonnenstrahlung durch das Oberteil 10 in
den Hohlraum gelangen kann, um dort dann mit Hilfe der Solarkollektoren
in nutzbare Energie umgewandelt zu werden.
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In 3 ist
das Oberteil 10 näher
dargestellt. Das Oberteil 10 ist im Wesentlichen dünnwandig
ausgeführt,
d. h. die Wandstärken
der einzelnen Bereiche des Oberteils 10 sind um wenigstens
eine Größenordnung
geringer als die kleinste Hauptabmessung des Oberteils 10.
Eine typische Wandstärke kann
2 bis 7 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm betragen.
Am Rand der die Oberseite 12 des Oberteils 10 bildenden
Fläche
ist ein im Wesentlichen umlaufender Kragen 14 vorgesehen.
Der Kragen 14 weist keine konstante Höhe auf.
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In 4 ist
das Unterteil 20 des Dacheindeckelementes 1 aus 2 dargestellt.
Das Unterteil 20 ist schalenförmig ausgebildet, d. h. auf
seiner Oberseite 23 ist ein durch Seitenwandungen 24 begrenzter
Freiraum 25 vorgesehen. Dieser Freiraum 25 bildet
im zusammengesetzten Zustand den Hohlraum des Dacheindeckelementes 1.
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Bei
der Montage werden in den Freiraum 25 ein oder mehrere
Solarkollektoren (nicht dargestellt) eingebracht und durch das Zusammenfügen des Oberteils 10 und
des Unterteils 20 eingeschlossen. Im dargestellten Fall
füllt der
Solarkollektor den gesamten Hohlraum aus, so dass der Solarkollektor
in einer definierten Position im Freiraum 25 zu liegen kommt.
Zusätzlicher
Einrichtungen zur Aufnahme des Solarkollektors bedarf es daher nicht;
die Seitenwandungen 24 übernehmen
diese Aufgabe.
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Für die Versorgungs-
und/oder Steuerungsleitungen ist im Boden des Freiraums 25 eine Öffnung 26 vorgesehen.
Durch diese Öffnung 26 können die
Leitungen geführt
werden.
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Beim
Zusammenfügen
des Oberteils 10 und des Unterteils 20 stülpt sich
der Kragen 14 des Oberteils über die Seitenwandung 24 des
Unterteils. Bei den Seitenwandungen 24 handelt es sich
um einen Rahmen, der vom Oberteil 10 umgriffen wird.
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Durch
die Überlappung
zwischen Oberteil 10 und Unterteil 20 wird gewährleistet,
dass kein Regenwasser in den Hohlraum des Dacheindeckungselementes 1 dringen
kann. Zusätzlich
können
hier noch Dichtungselemente vorgesehen sein.
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In 5 ist
eine beispielhafte Anordnung aus mehreren Dacheindeckungselementen 1 gemäß 1 mit
herkömmlichen
Dachziegeln 99 dargestellt. Da die Dacheindeckungselemente 1 von
ihrer äußeren geometrischen
Form an die Dachziegel 99 angepasst sind, lassen sich die
erfindungsgemäßen Dacheindeckungselemente
beliebig mit herkömmlichen
Dachziegeln 99 zu einer Dacheindeckung vermischen. Bei
der Montage sind die erfindungsgemäßen Dacheindeckungselemente 1 zunächst wie
herkömmliche
Dachziegel 99 zu behandeln. Nach erfolgter Dacheindeckung
sind lediglich die aus den Öffnungen 26 an
der Unterseite 3 der Dacheindeckelemente 1 hervortretenden
Leitungen zu verbinden. Da an der Oberseite 2 der Dacheindeckungselemente 1 keine
Durchführung
für Leitungen
mehr vorgesehen sein muss, ist die Gefahr des Eindringens von z. B.
Regenwasser in die Dacheindeckelemente 1 oder in die Bereiche
unterhalb der Dacheindeckung nicht größer als bei einer Dacheindeckung
ausschließlich aus
Elementen des etablierten Dacheindeckungssystems.