DE2529095C2

DE2529095C2 - Plattenelement für Dächer und andere sonnenbestrahlte Flächen zum Gewinnen der einstrahlenden Sonnenenergie

Info

Publication number: DE2529095C2
Application number: DE2529095A
Authority: DE
Inventors: geb. Nirschl Erna Maria 8000 München Däumler; Franz Josef 8134 Pöcking Stiele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1975-06-30
Publication date: 1985-11-14
Also published as: DE2529095A1

Description

in dem erheblichen Gewicht sowie in der Unhandlichkeit bei Montage bzw. Demontage im Schadensfall, welches Gewicht dadurch zustandekommt, daß diese Plattenelemente in erster Linie als Dachkonstruktionsplatten konzipiert und als konstruktiv tragende Teile entsprechend massiv ausgebildet sind, z. C. aus Beton bestehen. Um ein wirtschaftlich rationelles Bauen von Solarkollektordachflächen zu ermöglichen, sind in diese großformatigen Dachkonstruktionsteile gleich Sonnenkollektorplatten zusammen mit ihren kreislaufbildenden Strömungsverbindungen integriert Diese Verbundplattenelemente werden bei ihrer Montage auf dem Dach Stoß an Stoß gelegt; eine Oberdeckende Verlegung wie bei den kleinformatigen Dachziegeln ist schon aufgrund des hohen Gewichts der Betonkonstruktionsplatte nicht möglich, die bei einer überdeckenden Verlegung der Plattenelemente teilweise auch auf die doppelwandige Sonnenkollektorplatte mit einem Hohlraum in ihrem Innern zu liegen käme. Eine Überdeckung findet deshalb nur mit einem hohlraumlosen und damit^luidlosen bügeiförmig gekröpften Randbereich des Piatteneiements statt mit dem der Rohrabschnitt des öenachbarten Plattenelements überdeckt wird. Dadurch wird die vom kleinformatigen Ziegeldach her bekannte und von der ästhetischen Wirkung her erwünschte Dachgestaltung nicht erreicht Eine fluidmäßige Verbindung findet bei diesen bekannten großformatigen Plattenelementen über den am Rand jedes Plattenelements vorgesehenen Abschnitt statt, indem diese Rohrabschnitte der einzelnen in einer Ebene auf Stoß verlegten Plattenelemente fluchtend hintereinander zu liegen kommen und deren offene Enden miteinander verbunden werden. Diese SolarkoIlektor-Plattenelemente können aus Metall bestehen, wobei das der Sonne zugewandte Blech einen rußhaltigen Anstrich besitzen kann. Grundsätzlich kann dieses Plattenelement jedoch aus Kunststoff bestehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Plattenelement in herkömmlicher Dachziegelform derart weiterzubilden, daß neben einer Verbesserung des Wärmegewinnungs-Wirkungsgrads bei direkt einstrahlender Sonnenenergie auch noch eine Nutzung der Umgebungswärme selbst bei trübem Wetter sowie des Wärmeinhalts des über das Dach ablaufenden Regenwassers und dergleichen für die Wärmegewinnung möglich ist und daß außerdem dir einzelnen in Strömungsverbindung stehenden Plattenelemente einfach, schnell und sicher miteinander verbunden werden können, wobei auch eine leichte Auswechselbarkeit von einzelnen Plattenelementen, im Schadensfall möglich sein soll.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Grundsätzlich soll die obere Wand des Platteneiements aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen, welches auf seiner Außenseite eine dunkle, matte Oberfläche aufweist, was beispielsweise sehr einfach durch ein an seiner äußeren Oberfläche mattschwarzes Blech erreicht wird. Alle übrigen Teile des Plattenelements, insbesondere Bodenteil und Seitenwände sowie die eine gleichmäßige Verteilung des Fluids und gegebenenfalls eine Wirbelbildung erzeugenden Schikanen können aus Kunststoff bestehen, welcher sehr leicht zu verformen und selbst wärmedämmend ist, welche aber gegebenenfalls zur Errelung einer sehr hohen Wärmedämmung inner- oder außerhalb der Wandteile mit einem hochwärmedämmenden Material, insbesondere einem geschäumten Kunststoff beschichtet werden kann. Dem aus Kunststoff bestehenden Bodcmcil kann in einfacher Weise auch ein zur Verbindung dieser Bodenelemente dienender, in das korrespondierende Loch in der 5 oberen, vorzugsweise aus Blech bestehenden Wand einsteckbarer, federelastisch verdickt ausgebildeter Stutzen angeformt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich bei der Ausnutzung von Sonnenenergie zu Heizzwecken, beispielsweise bei Wohnhäusern, Schwimmbädern, Treibhäusern oder dergleichen oder zur Aufbringung von Grundwärme bei Warm- und Heißwasserbereitungsanlagen ganz erhebliche Investitionskostensenkungen erzielen, da die sowieso notwendigen, nummehr aber hohl ausgebildeten Dachziegel zugleich für die Wärmeübertragung von Sonnenenergie an das in diesen Dachziegeln strömende Fluid verwendet werden.

Die einzelnen erfindunsgemäßen Dachplattenelemente sind untereinander über die fluiddichten Anschlußstutzen zu einem, bezüglich <>.->■ ganzen Dachfläche gesehen, das Dach vertikal oder horizontal durchströmenden Kreislauf zusammengeschlossen. Der für eine einfache Steckverbindung zwischen den einzelnen Plattenelementen sorgende, an einer Stelle federelastisch verdickt ausgebildete Stutzen gewährleistet die Austauschbarkeit von einzelnen schadhaft gewordenen Plattenelementen und verbessert dabei auch den gegenseitigen Halt der einzelnen Plattenelemente auf dem Dach.

Der Fluidkreislauf wird durch Zwangsumwälzung mittels einer Pumpe erzeugt Zweckmäßig ist es, den Hauptanschlußstutzen für die Zuleitung des zu erwärmenden Fluids sowie den Hauptanschlußstutzen für die Ableitung des erwärmten Fluids in den bzw. aus dem Gesamtkreislauf am Dach nebeneinander anzuordnen, urn dadurch doppelte niäuerdurchbrüehe and Leitungsschlitze im Mauerwerk zu ersparen. Größere Dachflächen werden zweckmäßigerweise in mehrere iolcher Kreisläufe unterteilt weil das erwärmte Fluid am Ende eines sehr langen Kreislaufs wegen des immer geringer werdenden Temperaturgefälles zwischen der sonnenerhitzten Oberfläche der Plattenelement und dem Fluid nicht mehr in der Lage ist noch Wärme in be;x:hllichcm Ausmaß aufzunehmen. Mit der erfirdungsgemäßen Plattenelement-Anlage kann an Sonnentagen kaltes Leitungswasser von 8 bis 10°C auf eine Temperatur von 18 bis 55° C und darüber aufgeheizt werden. Die erfindunsgemäße Anlage kann aber auch, insbesondere in Verbindung mit einer Wärmepumpe an sonnenlosen so Tagen Wärmeenergie gewinnen.

Im Winter können die erfindungsgemäßen PlatteneSemente zur Vermeidung von Frostschäden von dem Fluid tntleer, werden. Die nunmehr mit Luft oder auch mit einem anderen technisch sinnvollen Gas gefüllten Plattenelemente sorgen dann sogar für eine willkommene Wärmedämmung, da bekanntlich in dünnen Schichten vorliegende Gase hervorragende Wärmedämmer sind, was auch bei der bekannten Doppelglasscheiben mit eingeschlossener Luftschicht technisch genutzt wird.
Die Erfindung soll nun im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der einzigen Figur sind mit dem Bezugszeichen 1 die einzelnen hohlen Plattenelemente, welche eine herkömmliche Dachziegelform sowie deren Größe und etwa auch deren Gesamtdicke aufweisen, bezeichnet. Die untere Wand 2, die Seitenwand 3, sowie die einzelnen an der unteren Wand 2 angeformten Schikanen 4 zum gleichmäßigen Verteilen

des die Plattenelemente durchströmenden Fluids bestehen aus Kunststoff, und können in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Die stegartigen Schikanen 4 dienen gleichzeitig als Aussteifelemente für die obere Wand S, so daß das Piatteneiement 1 dadurch eine größere Tragfähigkeit bekommt Die obere, Sonnenstrahlen-absorbierende Wand 5 besteht aus einem mattschwarzen Blech, welches an den nach innen gezogenen, oberen Flanschen 3a der Seitenwand 3 und an den Oberkanten der stegartigen Schikanen 4 fluiddicht angeklebt ist Es kann selbstverständlich auch jede andere Verbindungsmöglichkeit in Betracht kommen, welche zu eine fluiddichten Verbindung zwischen der oberen Wand S und den oberen Flanschen 3a führt Die fluidmäßige Verbindung zwischen den einzelnen Plattende- menten 1 ist durch jeweils einen, in das Loch 6 in der oberen Wand 5 eingesteckten, an seinem freien Ende federelastisch verdickt ausgebildeten Stutzen 7 hergestellt, der gegebenenfalls an seinem zwischen der icücrelastischen Verdickung 8 und der unteren Wand 2 lie- genden Hals eine Ringdichtung 9 aus Moosgummi aufweist. Durch die stegartigen Schikanen 4 wird das Fluid über den gesamten, von den Wänden 2,3, S umschlossenen Hohlraum 10 verteilt Zur Erzielung einer höheren Wärmedämmung ist die untere Wand 2 innen und/oder außen mit einem hochwärmedämmenden Material II, 12 beschichtet (vgl. oberes Plattenelement in der Zeichnung). Durch diese Maßnahme werden Wärmeverluste zur Dachkonstruktion hin verhindert

Grundsätzlich kann die Erfindung auf alle bekannten Dachziegelformen angewendet werden, so daß die Formenvielfalt der bisherigen Ziegeldächer erhalten bleibt, nur daß diese Dächer nunmehr neben ihrer Dacheindekkungsfunktion auch noch Wärme aus der Sonneneinstrahlung und/oder der Umgebung mit äußerst günsti- gern Wirkungsgrad (im Vergleich zum Stand der Technik) gewinnen können. Außerdem haben die crfindüngsgemäßen Plattenelemente aus Metall und/oder Kunststoff gegenüber den herkömmlichen Dachziegeln aus gebranntem Ton eine längere Lebensdauer, da ihr Material nicht wie bei den gebrannten Tonziegeln durch Wasser- und Frosteinwirkung brüchig werden kann. Die erfindungsgemäßen Plattenelemente in Dachziegelfcrm sind im Winter, wenn das wärmeabführende Fluid mindestens während der Frostperioden aus den Plattenele- menten entleert wird, nicht frostgefährdet Der fluidlose Hohlraum wirkt dann neben der Beschichtung der unteren Wand aus hochwärmedämmendem Material sogar noch als zusätzliche Wärmedämmung.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 und Auslaßöffnung (Loch 6, Stutzen 7) mit einer seit- Patentansprüche: liehen Ein- und Auslaßöffnung eine Richtungsänderung des Fluidkreislaufs erreichbar ist

1. Plattenelement für Dächer und andere sonnenbestrahlte Flächen zum Gewinnen der einstrahlen- 5

den Sonnenenergie, wobei dieses Plattenelement die

Form eines herkömmlichen Dachziegels oder einer

herkömmlichen Verkleidungsschindel aufweist und Die Erfindung betrifft ein Plattenelement für Dächer

wie diese(r) in bekannter Weise verlegbar ist, so daß und andere sonnenbestrahlte Flächen zum Gewinnen

diese Plattenelemente einander teilweise überdek- io der einstrahlenden Sonnenenergie gemäß dem Oberbe-

ken, und im Innern jedes Plattenelements minde- griff des Anspruchs 1.

stens ein Kanal zur Leitung eines wärmeabführen- Die Erfindung bezieht sich auf ein Plattenelement mit den Fluids vorgesehen ist, dadurch gekenn- der herkömmlichen erhaltenswerten Dachziegelform, zeichnet, daß es eine untere Wand (2) sowie Sei- di*i dem Dach das seit Jahrhunderten gewohnte Gepräten wände (3) aus einem wärmedämmenden Material is ge gibt und eine besondere Ästhetik verleiht, auf die sich und eine obere Wand (5) mit einer auf ihrer der insbesondere die Baugenehmigungsbehörden berufen, Sonne zugewandten Außenseite die Sonnenenergie wenn sie großformatige, meist kastenartig ausgebildete gut absorbierenden, mattschwarzen Oberfläche, so- und auf das Dach erhaben aufgesetzte Solarkollektoren wie einen von diesen Wänden (2,3,5) umschlossenen oder zu einer beliebig großen Fläche aneinanderreihba-Hohlraum (16) aufweist, in welchem das Fluid zum 20 re großformatige Kollektorplattenelemente als unschön Abführen der aufgenommenen Wärmeenergie fließt oder verunstaltend ablehnen. Aufgrund der derzeitigen und daß zum Herstellen einer kreislaufbildenden wirtschaftlichen und energiepolitischen Entwicklungen fluiddichten Verbindung zwischen den einzelnen be- soll diese erhaltenswerte kleinformatige Dachziegelnachbarten Plattenelementen (1) in deren gemeinsa- form den heutigen technischen Erkenntnissen und Emmen Oberdeckungsbereichen die obere Wand (5) je- 25 wicklungen auf dem Solarenergiesektor angepaßt werweils ein Loch (6) und die untere Wand (2) jeweils den.

einen diesem Loch (6) zugeordneten und in dieses Aus dem DE-GM 74 38 939 ist bereits ein Plattenele-

Loch (6) einsteckbaren, an einer Seite federelastisch ment der eingangs erwähnten Gattung bekannt Dieses

verdickt ausgebildeten Stutzen (7) aufweist besteht aus einem massiven Dachziegel aus gebranntem

2. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Ton in herkömmlicher kleinformatiger Form, welcher in kennzeichnet, d<»3 über den gesamten Hohlraum (10) seinem Innern oder auf seiner Rückseite einen oder Schikanen (4) für das durchströmende Fluid einge- mehrere Kanäle aufweist, in welchen ein Wärmeträgerbaut sind. medium fließt, das die durch Sonneneinstrahlung aufge-

3. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch ge- fangene Wärme zu einer Wärmebedarfsstelle im Innern kennzeichnet, daß die obere Wand (5) aus einem gut 35 des Hauses ableitet Um zu verhindern, daß ein großer wärmeleitenden Material, wie Metall, besteht und Teil der eingestrahlten Energie durch Konvektion oder die mattschwarze Oberfläche der oberen Wand (5) vorbeistreichende Winde wieder an die Umgebung abin Form einer Beschichtung ausgebildet ist gegeben wird, ist bei diesem bekannten Dachziegel an

4. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch ge- der Oberseite in geringem Abstand zu seiner Oberfläkennzeichnet, daß die untere Wand (2) sowie die 40 ehe eine transparente Abdeckung vorgesehen. Dieser Seitenwände (3) aus Kunststoff bestehen, welche zur Dachziegel weist jedoch keine besondere Absorptions-Erzielung einer höheren Wärmedämmung innen beschichtung auf (als Absorptionsfläche dient hier die und/oder außen mit einem hochwärmedämmcnden natürliche Oberfläche des Ziegelmaterials), so daß keine Material (11,12) beschichtet sein können. optimale Ausnutzung der eingestrahlten Sonnenenergie

5. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 möglich ist. Außerdem muß die vom Ziegelmuterial abkennzeichnet, daß die untere Wand (2) sowie die sorbierte Wärme durch den schon aus Gründen der Seitenwände (3) aus Metall bestehen und mit einem Bruchfestigkeit relativ dicken Ziegel bis zu dem Kanal hochwärmedämmenden Material (11, 12) beschich- auf der Rückseite bzw. in seinem Innern hindurchgeleitet sind, tct werden, was nur mit einem relativ geringen Wir-

6. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 kungsgrad möglich ist, da das Ziegelmaterial auf Grund kennzeichnet, daß dir an einer Stelle federelastisch seiner Porosität ein schlechter Wärmeleiter ist. Außerverdickt ausgebildete Stutzen (7) aus dem gleichen dem verhindert die transparente Abdeckung bei diesem Material wie die untere Wand (2) besteht und an bekannten Solardachziegel die Ausnutzung der Wärme diese angeformt ist. der Umgebungsluft an sonnenscheinlosen Tagen, des

7. Plattenelement nach einem der vorhergehenden 55 Wärmeinhalts des über das Dach ablaufenden Regen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei verti- wassers u. dgl.

kai geführtem Fluidkreislauf die als Loch (6) und Ein vorstehend erwähntes großformatiges Plattenele-

Stutzen (7) ausgebildeten Ein- und Auslaßöffnungen ment ist z. B. aus der DE-OS 22 45 153 bekannt. Jedes

des Plattenelements (1) in dem oberen und unteren einzelne Plattenelement hat dabei die Größe eines drei-

Überdeckungsbereieh angeordnet sind. eo flügeligen Wohnraumfensters, wie sieh aus F i g. 3 der

8. Plattenelement nach einem der vorhergehenden Zeichnung ergibt. Diese großformatigen Plattenele-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei hori- mente wirken im verlegten Zustand nicht nur unschön, zontal geführtem Fluidkreislauf die Ein-und Auslaß- bei diesen Ausmaßen treten auch erhebliche Wärmeöffnungen des Plattenelements (1) in den seitlichen spannungen durch Wärme;iusdchnung bzw. -konlruk-Obcrdcekungsbcrcichen ungeordnet sind. t>r> tion des Baumaterials auf, die ein Aufspringen der

9. Plattenelement nach einem der vorhergehenden Schweißnähte und ein Undichtwerden der fluidführcn-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Kanäle bzw. des Hohlraums in der Solarkoliektor-Konibinalion einer oberen und einer unteren Ein- platte verurschen können. Ein weiterer Nachteil besteht