DE2702939A1

DE2702939A1 - Blechabdeckung fuer daecher

Info

Publication number: DE2702939A1
Application number: DE19772702939
Authority: DE
Inventors: Hans J Lex
Original assignee: PANTHERM GmbH
Current assignee: PANTHERM GmbH
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2702939B2; DE2702939C3

Description

Blechabdeckung für Dächer
Die Erfindung betrifft eine Blechabdeckung für Dächer von Gebäuden, bestehend aus streifenförmigen oder ziegelförmigen, geformten Blechtafeln.
Blechdächer werden für Fabrikgebäude, Hallen und auch für Wohngebäude oftmals bevorzugt, da sie eine sehr große Haltbarkeit besitzen.
Sie sind gewichtsmäßig leichter als beispielsweise Ziegeldächer. Weiterhin können sie in Form von langen, beispielsweise bis zu 30 m langen Blechstreifen verlegt werden, woraus sich eine erhebliche Arbeitseinsparung ergibt. Weiterhin kann durch Blechdächer, z. B. durch Reflexion der Sonneneinstrahlung, eine gewisse Klimatisierung des abgedeckten Gebäudes erreicht werden.
Für die Verbindung der einzelnen Blechstreifen sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Zur Vermeidung von Löt- oder Nietarbeiten werden beispielsweise die Ränder der Blechstreifen senkrecht nach oben abgebogen, so daß also die Blechstreifen im wesentlichen eine langgestreckte U-Form besitzen. Die hochstehenden Randbereiche von jeweils zwei benachbarten Blechstreifen werden dann mittels eines in Längsrichtung der Blechstreifen laufenden Werkzeuges einmal oder mehrfach umgeschlagen. In anderen Fällen werden zur Verbindung der Blechstreifen weitere Blechstreifen verwendet, die beispielsweise haubenförmig auf die nach oben abstehenden Ränder der Blechstreifen aufgesetzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Blechabdeckung für Dächer so auszubilden, daß bei einfacher Montagemöglichkeit auf preiswerte Weise ein Wärmeaustausch erzielt werden kann.
Insbesondere soll ermöglicht werden, daß die von dem Blechdach gesammelte Sonnenenergie oder auch die Umluft temperatur durch ein Wärmepumpensystem, beispielsweise zur Bereitung von Warmwasser oder zur Beheizung von Schwimmbecken, ausgenützt werden kann. Diese Aufgabe wurde durch die im Kennzeichen des Anspruches l aufgeführten Merkmale gelöst.
Der Erfindung liegt also der Einfall zugrunde, als Verbindungsglieder für die Blechtafeln Rohre zu verwenden, an die eine Wärmeaustauschanlage angeschlossen werden kann. Das Wärmeaustauschmedium kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Infolge seiner guten Wärmeaufnahmefähigkeit und Wärmeleitfähigkeit bleibt die Temperatur des Blechdaches auch bei fehlender Sonneneinstrahlung in der Nähe der Umgebungstemperatur, auch wenn ihm durch ein Wärmepumpensystem relativ viel Wärme entzogen wird. Dies stellt einen beachtlichen Vorteil gegenüber Systemen dar, bei denen beispielsweise die Wärme dem Grundwasser oder dem Erdboden entzogen wird. Bei mit Grundwasser arbeitenden Systemen setzt leicht eine Vereisung ein; außerdem ergibt sich die Gefahr einer Grundwasserverschmutzung. Bei Wärmeentzug aus dem Erdboden ist die sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit des Erdbodens nachteilig. Bei Sonneneinstrahlung erhitzen sich Blechdächer relativ stark, so daß auch z. B. ohne Einschaltung einer Wärmepumpe ein Schwimmbad aufgeheizt werden kann. Die Oberfläche einer Blechabdeckung gemäß der Erfindung soll dementsprechend reflektionsarm, d.h. dunkel, sein. Die Rohre können jedoch auch ganz allgemein für die Klimatisierung eines Gebäudes ausgenützt werden.
Unabhängig von der Wärmegewinnung oder Klimatisierung zeigte die Praxis, daß die Rohre vom mechanischen Standpunkt sehr günstige Verbindungsglieder zwischen den Blechtafeln darstellen, da die geforderte Festigkeit und Stabilität der Konstruktion mit geringerem Gewicht erreicht werden kann, beispielsweise im Vergleich zur Verwendung von Stäben oder ähnlichen Versteifungsgliedern.
Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Blechtafeln die Rohre umgreifen, können sie quer zur Rohrachse verspannt werden. Es ergibt sich somit eine satte und dichte Anlage der Blechtafeln aneinander und an den Rohren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist der eine Randbereich des Blechstreifens etwa halbkreisförmig nach unten gekrümmt. An diesen Randbereich schließt sich eine im wesentlichen ebene Fläche an. Etwa in der Mitte des Blechstreifens ist eine zweite etwa halbkreisförmige Krümmung nach oben vorgesehen, welche durch Umschlag um 180° über einen Teil der Krümmung zurückgeführt ist. An den Umschlag schiebt sich wieder eine im wesentlichen ebene Fläche an, die in einem zur Befestigung an einer Schalung oder einem Dachgerüst geeigneten und zur Verspannung der Blechtafeln in Richtung quer zur Krümmungsachse geeigneten Randbereich endet.
Vorzugsweise sind die Blechtafeln überlappend in der Form angeordnet, daß jeweils der Randkrümmungsbereich einer Tafel und der Mittelkrümmungsbereich der darauffolgenden Tafel in ein Rohr eingeht sind.
Wird jedoch aus Ersparnisgründen lediglich eine einfache, d.h. sich nicht überlappende Dachabdeckung bevorzugt, dann besitzen die Blechtafeln jeweils in ihren Randbereichen gegensinnige Krümmungen. Der Randbereich einer Blechtafel und der gegensinnig gekrümmte Randbereich der nachfolgenden Blechtafel ist dann jeweils in ein Rohr eingehängt Die Verspannung der Blechtafeln miteinander und mit den Rohren kann durch hakenförmige Elemente bewirkt werden, die in einen Umschlag oder in eine entsprechende Sicke jeder Blechtafel eingreifen. Die Richtung der Verspannung läuft also senkrecht zu den Rohrachsen und zu den Krümmungsachsen.
Die der Verbindung der Blechtafeln dienenden Rohre sind vorzugsweise untereinander in Parallel- oder Serienschaltung verbunden und an eine Sammelleitung angeschlossen. Selbstverständlich kann auch eine Kombination aus einer Parallel- und Serienschaltung vorgesehen sein. Die Sammelleitung wird dann von einer Klimatisierungs- oder einer Wärmepumpenanlage beaufschlagt. Wenn also eine Wärmegewinnung oder eine Klimatisierung erwünscht ist, lä(St man durch das so hergestellte Rohr system ein Wärmeaustauschmedium, z. B. Wasser oder Luft, strömen.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schaubildlich eine Blechtafel für eine überlappende Blechabdeckung; Fig. 2 einen Schnitt durch eine mit Blechtafeln gemäß Fig. 1 hergestellte Dachabdeckung; Fig. 3 und 4 schaubildlich Verbindungs- und Spannelemente; Fig. 5 schematisch eine Draufsicht auf eine Dachabdeckung mit ziegelförmigen Blechtafeln und Fig. 6 schaubildlich eine Dachabdeckung mit Blechtafeln, die sich nurnitihren Randkrümmungsbere ichen überlappen.
Die in Fig. 1 dargestellte Blechtafel hat in einer praktischen Ausführungsform eine Breite von etwa 30 cm. Die Länge richtet sich nach den praktischen Bedürfnissen, d.h. nach der Art des abzudeckenden Gebäudes und nach den Transportmöglichkeiten. Die Länge kann bis zu 30 m betragen. Wird aus optischen Gründen oder aus sonstigen Gründen eine dachziegelartige versetzte Abdeckung erwünscht, erweist sich dagegen eine Länge von nur etwa 1 m als ausreichend.
Ein Randbereich der Blechtafel 1 ist bei 2 etwa halbkreisförmig nach unten gekrümmt. An den Randbereich 2 schließt sich eine im wesentlichen ebene Fläche 3 an. Etwa in der Mitte der Blechtafel oder des Blechstreifens 1 ist eine zweite etwa halbkreisförmige Krümmung 4 nach oben vorgesehen, welche durch einen Umschlag 5 um 180° über einen Teil der Krümmung 4 bei 6 zurückgeführt ist. Daran schließt sich eine im wesentlichen ebene Fläche 7 an. Der der Krümmung 2 gegenüberliegende Randbereich ist bei 8 leicht hochgebogen und endet in einem hakenförmigen Umschlag 9. In den Umschlag 9 können, wie später noch beschrieben wird, Spannelemente eingesetzt werden.
Der Aufbau einer mittels Blechtafeln oder Blechstreifen 1 gemäß Fig. 1 hergestellten Dachkonstruktion ist aus Fig. 2 ersichtlich. Auf Balken 10, die von einem nicht dargestellten First schräg nach unten verlaufen, sind Quersparren 11 aufgesetzt. Über den Quersparren 11 sind Rohre 12 angeordnet, welche parallel zu denselben verlaufen. In der Praxis haben sich dabei Rohre mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm bisher am besten bewährt. Der gekrümmte Randbereich 2a einer Blechtafel la wird in das Rohr 12a eingehängt. Das Rohr 12b wird in die in der Mitte der Blechtafel la vorgesehene Krümmung 4a eingesetzt. Der der Krümmung 2a gegenüberliegende Randbereich der Blechtafel la liegt dann ab dem Knick 8a auf dem nächsten Sparren 11 flach auf. In den Umschlag 9a werden in Abständen in Längsrichtung der Quersparren 11 hakenförmige Spannelemente 13a eingesetzt. Die Form und Ausbildung der Spannelemente 13 ist aus Fig. 4 ersichtlich. Der in den Umschlag 9 der Blechtafeln eingreifende hakenförmige Teil des Spannelementes 13 ist mit 14 bezeichnet. Das Spannelement 13 ist bei 15 abgebogen. Die Rückfläche 16 besitzt Löcher 17, durch welche Nägel oder Schrauben 18 in den Quersparren 11 getrieben werden. Bei dem Festnageln oder Festschrauben des Spannelementes 13 ergibt sich eine entsprechende Zugwirkung auf die Blechtafel la. Es können jedoch auch mechanische Hilfsmittel, die nur vorübergehend in den Umschlag 9a eingesetzt werden, Verwendung finden, um die Blechtafel la entsprechend zu verspannen, wobei also der Krümmungsbereich 2a satt an das Rohr 12a angedrückt wird. Nunmehr wird die nächste Blechtafel Ib mit ihrem Krümmungsbereich 2b an das Rohr 12b angelegt; die ebene Fläche 3b kommt dabei über der ebenen Fläche 7a der Blechtafel la zu liegen. Das Rohr 12c wird in den mittleren Krümmungsbereich 4b der Blechtafel Ib eingelegt. Die Blechtafel lb wird dann, wie beschrieben, an dem nächsten Sparren 11 verspannt. Das Dach wird dann im Sinne der Fig. 2 von links nach rechts in der angegebenen Weise aufgebaut.
Es ist ersichtlich, daß die Verspannung von einer Blechtafel auf die andere weiterwirkt. Wenn also der Krümmungsbereich 2b der Blechtafel lb an das Rohr 12b angedrückt wird, dann bildet die mittlere Krümmung 4a der vorangehenden Blechtafel la ein Widerlager für die quer zur Rohrachse verlaufende Zugrichtung, so daß sich dementsprechend die Zugspannung auf die Blechtafel ia überträgt. Da die Rohre 12 frei liegen, gleichen sich die Zugspannungen über dem gesamten Dachaufbau gleichmäßig aus. Es ist also gewährleistet, daß jeweils ein Krümmungsbereich 2 einer Blechtafel und der Krümmungsbereich 4 der vorangehenden Blechtafel mit der gleichen Anlagekraft satt an das entsprechende gemeinsame Rohr 12 angedrückt wird. Obwohl in Fig. 2 aus Übersichtlichkeitsgründen entsprechende Abstände eingezeichnet sind, ergibt sich also in der Praxis eine satte Anlage der Bleche untereinander und mit den Rohren 12. Hieraus ergibt sich weiterhin ein ausgezeichneter Wärmefluß von einer Blechtafel auf die andere und auf die entsprechenden Rohre 12. Der Abstand der Sparren 11 und der Rohre 12 voneinander beträgt in der Praxis etwa 15 cm. Die Rohre 12 haben also eine Doppelfunktion; einerseits dienen sie als mechanische Elemente zur gegenseitigen Verspannung der Blechtafeln 1, andererseits ermöglichen sie, daR die auf das Dach aufgestrahlte Sonnenenergie oder die Umliut-temperatur mit einem hohen Ausnützungsgrad als Wärmeenergie nutzbar gemacht werden kann.
Die ebene Fläche 7 jeder Blechtafel kann an ihrer Unterseite eine Isolierung 121 tragen. Vorzugsweise besteht die Isolierung 19 aus einer Kunstharzschicht, die im Herstellerwerk aufgeschäumt wird. Sie haftet an der Blechtafel einerseits durch die beim Aufschäumvorgang entslehende Klebewirkung, andererseits verankert sich die Isolierung 19 jeweils an der Rückseite der Mittelkrümmung 4 einer Blechtafel. Durch den beschriebenen Spanneffekt wird die freie Kante der Isolierung 19 an einen der Quersparren 11 angedrückt, so daß sie dementsprechend in ihrer Lage fixiert ist. Die Dachunterseite besteht also aus einer lediglich von den Sparren 11 unterbrochenen durchgehenden Isolationsschicht.
Die Blechtafeln oder Blechstreifen 1 können sich über die gesamte Breite eines Daches erstrecken. Es können jedoch auch, wie in Fig. 5 dargestellt, genormte kürzere Blechtafeln Verwendung finden. Durch die Überlappung der ebenen Flächen 3 und 7 jeder Blechtafel mit der daran anschließenden Blechtafel ergibt sich trotzdem eine dichte Dachkonstruktion, d.h. unter den Fugen 21, mit denen entsprechend der Darstellung die Blechtafeln in der zweiten Reihe 22 aneinanderstoßen, liegen die ebenen Flächen 7 der Blechtafeln der Reihe 23.
Die in Fig. 3 dargestellten Elemente 24 wirken den Spannelementen 13 entgegen, d.h. sie haben die Aufgabe, den Mittelkrümmungsbereich 4 jeder Blechtafel abzustützen. Die Elemente 24 bestehen im wesentlichen aus einem Halbrundprofil 25, aus dem ein abgewinkelter Befestigungsstreifen 26 ausgestanzt ist. Zweckmäßigerweise wechseln im Längsverlauf einer Quersparre 11 Elemente 13 mit den Elementen 24 ab, wobei zuerst die Elemente 24 befestigt werden und durch die Spannelemente 13 dann der Mittelkrümmungsteil 4 der Blechtafeln in die halbrundförmige Aufnahmefläche der Elemente 24 eingedrückt wird.
Bei der in Fig. 5 dargestellten versetzten Anordnung der Blechtafeln ergibt sich auf diese Weise eine exakte Ausrichtung. Die Spannelemente 13 werden so eingesetzt, daß sie je zur Hälfte in die Umschläge 9 von zwei aneinanderstoßenden Blechtafeln eingreifen. Die Elemente 24 werden ebenfalls vorzugsweise so eingesetzt, daß sie je zur Hälfte in die Mittelkrümmungen 4 zweier aneinanderstoßenden Blechtafeln eingreifen. Es würden sich also an den Punkten 27, an denen die Blechtafeln der Reihe 28 enden, Spannelemente 13 und an den Punkten 29, an denen die Mittelkrümmungen 4 der Blechtafeln der Reihe 30 liegen, Stützelemente 24 befinden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf eine Überlappung der Blechtafeln, abgesehen von den Krümmungsbereichen, verzichtet wird.
Die bei dieser Dachabdeckung verwendeten Blechtafeln 31 sind im Querschnitt S-förmig ausgebildet, d h. ein Randbereich ist bei 32 etwa halbkreisförmig nach unten abgebogen, während der gegenüberliegende Randbereich 33 halbkreisförmig nach oben abgebogen ist. Die Krümmungsbereiche 32 und 33 aufeinanderfolgender Blechtafeln umschließen je ein Rohr 12. Zur Abdichtung der Fugen 34 und zur Fixierung der Dachabdeckung auf den Quersparren 11 werden Elemente 35 verwendet, die ähnlich wie die Blechtafeln 31 ausgebildet sind, jedoch eine wesentlich geringere Breite besitzen. Die Elemente 35 werden zuerst auf die lose auf die Dachsparren 11 aufgelegten Rohre 12 aufgesetzt. Anschließend werden die Blechtafeln 31 so auf die Elemente 35 aufgesetzt, daß die Fugen 34 etwa in die Mitte des Elementes 35 zu liegen kommen. Zur Befestigung der Elemente 35 an den Quersparren 11 dienen hakenförmige Elemente 36 Der Arbeitsvorgang erfolgt in versetzter Weise, so wie in Fig 6 angedeutet.
Bei der Dachkonstruktion gemäß der Erfindung werden also Rohre 12 als Verbindungselemente zwischen den Blechtafeln 1 bzw 31 verwendet. Die Dachkonstruktion hat dementsprechend außer den erwähnten mechanischen Vorteilen den Vorteil, daß sie unmittelbar nach Erstellung oder auch zu einem späteren Zeitpunkt an ein Wärmeaustauschsystem angeschlossen werden kann, wobei Wärmepumpensysteme bevorzugt werden, da mit diesen auch bei relativ niedrigen Außentemperaturen und ohne Sonneneinstrahlung ein erheblicher Energiegewinn erzielt werden kann.
Bei der Beschreibung der speziellen Ausführungsformen wurde davon ausgegangen, daß die Rohre 12 einen kreisrunden Querschnitt besitzen.
Es ist verständlich, daß ebenso Rohre mit polygonalem, quadratischem, rechteckigem oder dreieckförmigem Querschnitt verwendet werden können. Die Krümmungsbereiche 2, 4, 32, 33 der Blechtafeln 1, 31 sind dann dieser Querschnittsform entsprechend angepaßt.
Wenn nur eine Klimatisierung, z. B. in heißen Zonen oder zur Sommerzeit, gewünscht wird, oder wenn dem Wärmegewinnungsproblem Genüge geleistet wird, können anstelle der Blechtafeln auch Kunststofftafeln verwendet werden.
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Claims

Patentansprüche Blechabdeckung für Dächer von Gebäuden, bestehend aus streifenförmigen oder ziegelförmigen, geformten Blechtafeln, dadurch ge -kennzeichnet, daß jede Blechtafel (1, 31) im Querschnitt S-förmig oder doppel-S-förmig ausgebildet ist und daß als Verbindungsglieder für die Blechtafeln (1, 31) Rohre (12) vorgesehen sind, deren Außendurchmesser je etwa dem Krtimmungsabschnitt (2, 4, 32, 33) der Blechtafeln (1, 31) entspricht und die zur Führung eines Wärmeaustauschmediums geeignet sind, ferner daß die Blechtafeln (1, 31) mit ihren Krümmungsabschnitten (2, 4, 32, 33) je lose in ein Rohr (12) eingehängt und quer zur Rohrachse verspannt sind.
2. Blechabdeckung nach Anspruch 1, dadurch geke nnze i ch ne t, daß der eine Randbereich (2) der Blechtafel (1) etwa halbkreisförmig nach unten gekrümmt ist, daß sich an diesen Randbereich (2) eine im wesentlichen ebene Fläche (3) anschließt und daß etwa in der Mitte der Blechtafel (1) eine zweite etwa halbkreisförmige Krümmung (4) nach oben vorgesehen ist, welche durch Umschlag (5) um 1800 über einen Teil der Krümmung (4) zurückgeführt ist, ferner daß sich an den Umschlag wieder eine im wesentlichen ebene Fläche (7) anschließt, die in einen zur Befestigung an einer Schalung oder an einem Dachgerüst und zur Verspannung der Blechtafeln (l) in Richtung quer zur Krümmungsachse geeigneten Randbereich (8, i) endet.
3. Blechabdeckung nach Anspruch 2, dadurch ge ke nnze ich ne t, daß die Blechtafeln (1). überlappend in der Form angeordnet sind, daß jeweils der Randkrümmungsbereich (2) einer Blechtafel und der Mittelkrümmungsbereich (4) der darauffolgenden Blechtafel in ein Rohr (12) eingehängt sind.
4. Blechabdeckung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Spannglieder im Querschnitt hakenförmige Eleniete (13) vorgesehen sind, die in einen Umschlag (9) am Rande jeder Blechtafel (1) eingreifen.
5. Blechabdeckung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stützglieder (24) vorgesehen sind, die in den Mittelkrümmungsbereich (4) der Blechtafeln (1) eingreifen und die den Spanngliedern (13) entgegenwirken.
6. Blechabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne daß die Blechtafeln (31) an ihren Randbereichen je zwei gegensinnig verlaufende Krümmungsbereiche (32, 33) besitzen, in welche die Rohre (12) eingelegt sind.
7. Blechabdeckung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch geke nnz e i c h ne t, daß die der Verbindung der Blechtafeln (1, 31) dienenden Rohre (12) untereinander in Parallel- oder Serienschaltung verbunden und an eine Sammelleitung angeschlossen sind und daß die Sammelleitung von einer Klimatisierungsanlage oder einer Wärmepumpenanlage beaufschlagt ist.
8. Blechabdeckung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (12) einen polygonalen, quadratischen, rechteckigen oder dreieckförmigen Querschnitt besitzen und daß die Krümmungjbereiche (2, 4; 32, 33) der Blechtafeln (1, 31) dieser Querschnittsform entsprechen.
9. Blechabdeckung nach Ansprüchen bis8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtafeln (1, 31) aus Kupfer oder Aluminium bestehen, oder daß anstelle der Blechtafeln Kunststofftafeln verwendet werden.
10. Blechabdeckung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichne t, daß an einen Teilbereich (7) der Blechtafeln (1, 31) eine Kunststoffmasse angeschäumt ist.