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Dachabdeckung
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Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung
mit Patten, Tafeln o.ä.
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aus Metallblech, vorzugsweise aus Kupfer, die mit Haltebügeln an einem
die Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung tragenden Gebäudeteil befestigt sind,
bei welcher die Platten, Tafeln o.ä. an ihren Längskanten verlaufende Rippen und
vorzugsweise eine in der Mitte verlaufende Rippe aufweisen, in welche nach auswärts
abgebogene Hakenflansche der Haltebügel eingreifen, von denen einer nur bei gegenüber
einer Platte in Querrichtung geneigter Lage in eine Rippe einführbar und durch Schwenken
der Tafel und/oder des Haltebügels verhakbar ist, während die restlichen Rippen
in den anderen Hakenflansch bzw. auf ene Rippe einrastbar sind.
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Durch die zunehmende Verknappung und Verteuerung von Primärenergie
wie Erdöl, Kohle, Erdgas usw. gewinnt die Nutzung von Niedertemperaturwärme, wie
Abwärme, Wärme aus der Umgebungsluft und der Globalstrahlung zunehmend an Bedeutung.
Dabei ist es bereits bekannt, die relativ großen Flächen von Dächern für die Gewinnung
von Energie
aus der Umgebung nutzbar zu machen.
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Aus der DE-OS 27 32 758 ist eine Dachabdeckung aus plattenförmigen
Elementen aus Metall bkannt, bei welcher die Dachabdeckung aus einer Vielzahl von
schindelförmigen Elementen gebildet wird, welche leicht konisch verlaufende Stege
aufweisen, aufgrund welcher die einzelnen Elemente übereinanderlappend ineinandergeschoben
werden können und welche zwischen den Stegen eine Sicke aufweisen, in welche ein
Rohr eingelegt wird. Diese Art der Dachabdeckung hat sich als Absorber für Energie
aus der Umluft als hervorragend erwiesen und erweckt darüber hinaus den optischen
Eindruck einer Ziegeleindeckung. Ein Nachteil dieser Dachabdeckung ist darin zu
sehen, daß insbesondere für große Dachflächen der Montageaufwand relativ hoch ist.
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Es ist weiterhin eine Dachabdeckung bekannt geworden, (DE-OS 22 56
584) welche aus vorzugsweise verrippten Platten, Tafeln o.ä., insbesondere aus Blech,
gebildet ist, welche mit Haltebügeln an einem Gebäudeteil, beispielsweise den Dachlatten
oder einer Holzverschalung befestigt werden. Diese Dachabdeckung hat sich als sehr
montagefreundlich erwiesen, jedoch sind Maßnahmen zur Gewinnung von Umweltenergie
nicht vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dachabdeckung oder
Fassadenverkleidung anzugeben, die montagefreundlich ist, einen architektonisch
guten Eindruck hinterläßt und darüber hinaus in hervorragender Weise geeignet ist,
Energie aus der Umgebung aufzunehmen und zur mittelban oder unmittelbaren Beheizung
von Gebäuden nutzbar zu machen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Dachabdeckung oder der Fassadenverkleidung
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß
zwischen jeweils
zwei Rippen mindestens ein parallel zu den Rippen verlaufender Kanal zur Führung
eines Energie aus der Umgebung der Platte aufnehmenden Arbeitsmediums angeordnet
ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die von der Dachabdeckung
oder Fassadenverkleidung aufgenommene Energie direkt vodem Arbeitsmedium aufgenommen
werden kann, ohne die Montagefreundlichkeit zu beeinträchtigen und ohne daß thermische
Barrieren den Wärmefluß behindern. Mit besonderem Vorteil sind die Kanäle nahtlos
ausgebildet und ihre Wanddicke entspricht vorzugsweise der halben Wanddicke der
Platte oder Tafel. Es ist aber auch möglich, die Wanddicke der Kanäle unterschiedlich
auszubilden, wobei die größere Wanddicke vorzugsweise an der Außenseite der Platte
angeordnet sein sollte. Zweckmäßigerweise sind zwischen jeweils zwei Rippen zwei
Kanäle vorgesehen, deren Abstand zueinander wesentlich größer ist als ihr Abstand
zu den Rippen, damit auf beiden Seiten jeweils eines Kanals gleiche Wärmeleistungsdichten
auftreten.
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Vorteilhafterweise sind die zwischen zwei Rippen angeordneten Kanäle
in gleicher Richtung vom dem Arbeitsmedium durchströmt. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, daß kein Temperaturgefälle zwischen diesen beiden Kanälen auftritt und
damit ein thermischer Kurzschluß vermieden ist. Dadurch wird die gesamte Oberfläche
der Tafel bzw.
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der Platte optimal für die Wärmeenergieaufnahme ausgenutzt. Diese
Vorteile werden noch besser ausgenutzt, wenn alle Kanäle einer Platte in gleicher
Richtung vom Arbeitsmedium durchströmt sind. Die Kanäle jeweils benachbarter Platten
oder Tafeln können in gleicher wie auch in Gegenrichtung durchströmt sein. Ein Wärmetausch
zwischen denjeweils am Rande der Platten oder Tafeln liegenden Kanälen zweier benachbarter
Tafeln ist weitestgehend ausgeschlossen, da durch das Einrasten der am Rande der
Tafeln oder Platten
angeordneten Rippen eine linienförmige Berührung
zweier benachbarter Platten oder Tafeln entsteht, die den Wärmefluß erheblich mindert.
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Zur Herstellung einer Platte, Tafel o.ä. für die oben beschriebene
Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung hat sich ein Verfahren als besonders zweckmäßig
erwiesen, bei dem man in einen beliebig hergestellten Metallblock entsprechend der
Anzahl und Lage der gewünschten Kanäle Bohrungen einbringt, vorzugsweise durch Tiefbohren,
daß man in die Bohrungen ein Trennmittel einführt, den Metallblock in Richtung der
Bohrungen warmwalzt, nach dem Warmwalzen den Walzblock allseitig fräst, darauf den
Walzblock auf das Maß der Wanddicke für die Platte kalt herunterwalzt, das gewalzte
Band ggf. besäumt, daß man die Rippen durch Rollverformen erzeugt und abschließend
die Kanäle durch Aufblasen herstellt. Dieses Verfahren hat sich als äußerst wirtschaftlich
erwiesen und schafft eine Platte oder Tafel, welche sich leicht montieren läßt und
einen optimalen Wärmeübergang von der Platte zum Arbeitsmedium gewährleistet.
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Obwohl die Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung gemäß der Lehre
der Erfindung auch als sogenannter Solarkollektor eingesetzt werden kann, hatesich
insbesondere für den mitteleuropäischen Raum als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße
Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung als Energiedach oder Energiefassade einzusetzen.
In diesem Fall ist das Arbeitsmedium eine Flüssigkeit, zum Beispiel eineGefrierschutzmittellösung.
Das Arbeitsmedium überführt die über die Dachabdeckung oder Fassadenverkleihng aufgenommene
Wärmeenergie über einen Wärmetauscher, zum Beispiel in den Kreislauf einer Wärmepumpenanlage.
Für diesen Einsatzfall ist es besonders günstig, zwischen den Haltebügeln und dem
Gebäudeteil eine Schicht aus einem wärmedämmendem Material anzuordnen. Sie soll
einmal verhindern, daß das
die Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung
tragende Gebäudeteil durch das Arbeitsmedium unter die Umgebungstemperatur abgekühlt
wird, zum anderen verhindern, daß das Gebäudeteil durch das Arbeitsmedium zu weit
unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird, zum anderen verhindern, daß das an
der Innenseite der Dachabdeckung oder Fassaden-Verkleidung entstehende Schwitzwasser
mit dem Gebäudeteil in Berührung kommt. Zu diesem Zwecke überragt die Schicht dieses
Gebäudeteil (Dachlatten) sowohl zur Traufe als auch zum First. Das entstehende Schwitzwasser
fließt durch Spalte zwischen der Schicht und dem Haltebügel zur zur Traufe weisenden
Kante und tropft von dort ab. Sowohl die Haltebügel als auch die Schicht aus wärmedämmendem
Material sind im Bereich der Kanäle ausgekehlt. Dies führt zu einer besseren Abstützung
der Platte, Tafel o.ä. und schützt die Kanäle gegen mechanische Beschädigung. Mit
besonderm Vorteil ist auf das Gebäudeteil (Dachsparren) eine Unter lattung unter
Zwischenlegung einer wasserdichten Bahn, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunstoff
aufgebracht.
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Die Konterlattung hat den Vorteil, daß zwischen der wasserdichten
Bahn und den Metallplatten oder Tafeln eine Luftschicht entsteht, die einmal das
entstehende Schwitzwasser besser abführen kann, zum anderen bewirkt diese Maßnahme,
daß die Platten, Tafeln o.ä. Wärmeonergie von beenden Seiten aufnehmen könnten.
Die wasserdichte Bahn aus Kunststoff soll ggf. herabtrqfendes Schwitzwasser zur
Traufe ableiten. Die Mindestwanddicke der Kunststoffbahn sollte 0,3 cm sein, vorzugsweise
sollte sie eine Dicke von 2 cm aufweisen.
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Zwischen jeweils zwei benachbarten Gebäudeteilen (Dachsparren) sind
Bahnen aus wärmedämmendem Material, vorzugsweise aus Mirleralfolle angeordnet. Diese
Bahnen, die zweckmäßigerweise zwischen jeweils zwei Dachsparren auf einer Verschalung
aufliegen, dienen der thermischen Isolierung der Dachkonstruktion. Wesentlich dabei
ist, daß zwischen der Kunststoffbahn und der Wärmedämmung ein Luftspalt verbleibt,
durch den unter Umständen auftretendes Schwitzwasser abgeführt werden kann.
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Die Erfindung ist anhand des in den Figuren l und 2 schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Dachkonstruktion, welche
aus einer metallischen wasserdichten Dachhaut 1 sowie erz Unterkonstruktion besteht.
Die Dachhaut l ist aus einer Vielzahl von Platten 2 aufgebaut, welche an der Unterkonstruktion
mittels Haltebügeln 3 befestigt sind. Zu diesem Zweck weisen die Platten 2 Rippen
4, 5 und 6 auf 1 die entweder in die Rippen der benachbarten Platte 2 einschnappen
(Rippe 4) oder aber mit dem Haltebügel 3 verklammert sind. (Rippen 5 und 6) Die
Haltebügel 3 weisen Hakenflansche 7 und 8 auf, die mit den Rippen verhakt werden
(Hakenflansch 7 und Rippe 4) oder aber in die Rippen einschnappen (Hakenflansch
8 und Rippe 5). Die Platten 2 und deren Befestigung mittels Haltebügeln ist aus
der DE-OS 22 56 584 bekannt. Die Platte oder Tafel 2 erstreckt sich vorteilhafterweise
als eine Bahn vom First bis zur Traufe.
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Erfindungsgemäß weisen die Platten 2 in Richtung vom First zur Traufe
verlaufene Kanäle 9 auf, die von einem Wärmeenergie aus der Umgebung aufnehmenden
Arbeitsmedium durchströmt werden. Die Kanäle 9 sind nahtlos ausgebldet, d.h.
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nach einem speziellen Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren besteht
darin, daß man in einen Metallblock, vorzugsweise aus Kupfer, durchgehende Bohrungen
einbringt, vorzugsweise mittels Tiefbohren, in die Bohrungen ein Trennmittel einführt
und die Metallblöcke in einem oder mehreren Walzstichen warm herunterwalzt. Bei
diesem Warmwalzen werden die durch Tiefbohren erzeugten Bohrungen abgeflacht, wobei
aber eine Materialtrennung vorhanden bleibt. Nach dem Warmwalzen werden die Oxidschichten
abgefräst und in nachfolgenden Kaltwalzstichen das warmgewalzte Band auf das Endmaß
heruntergewalzt. Das so vorbe-
reitete Metallband wird in eine
Rollformvorrichtung eingegeben, in welcher die Rippen 4, 5 und 6 und ggf. zwischen
den Rippen 4, 5 und 6 vorgesehene Profilierungen eingerollt werden. Nach dem Rollverformen
werden die Kanäle 9 durch Aufblasen erzeugt. Bringt man die Bohrunen symmetrisch
in den Metallblock ein, ist die Wanddicke der Kanäle glech und entspricht der Hälfte
der Wanddicke der Platte 2. Es ist aber auch mglich, die Bohrungen asymmetrisch
in den Metallblock einzubringen und dadurch unterschiedliche Wanddicken der Kanäle
9 zu erzeugen.
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Die Dadabdeckung aus den Platten 2 kann als sogenannter Solarkollektor
venendet werden. Zwecks Erzeilung einer höheren Temperatur des Arbeitsmediums ist
es für diesen Anwendungsfall zweckmäßig, die Dachabdeckung mit einer nicht dargestellten
tEnsparenten Abdeckung zu version, de vorteilhafterweise aus Polyacryl besteht und
zwischen jeweils zwei Rippen 4 und 5 bzw. 5 und 6 federnd eingeklemmt wird. Diese
Ausführungsform wird in sonnenreichen Zonen bevorzugte Anwendung finden.
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In gemäßigteren Zonen, wie beispielsweise in Mitteleuropa, wird die
Schwerpunkt der Anwendung der erfindungsgemäßen Dachabdeckung oder Fassadenverkleidung
eher auf dem Gebiet der sogenannten Absorberflächen liegen. In diesem Fall sind
die Kanäle 9 vorzugsweise von einem nicht gefrierenden Arbeitsmedium durchströmt,
welches die aufgenommene Wärmeenergie über einen Wärmetauscher, zum Beispiel an
die Ka3tseite einer Wärmepumpenanlage überführt. Das Arbeitsmedium hat in diesem
Fall normalerweise eine Temperatur, welche unterhalb der Umgebungstemperatur liegt,
so daß die Schwitzwasserbildung und die Abführung des Schwitzwassers besonders beachtet
werden muß. Die Unterkonstruktion besteht deshalb aus den Dachsparren 10, auf welche
eine
Konterlattung 11 aufgebracht ist. Auf dieser Konterlattung
11 liegen die eigentlichen Dachlatten 12 auf. Die Haltebügel 3 sind auf den Dachlatten
12 unter Zwischenlegung einer wärmeisoliewnden Schicht 13 befestigt. Die wärmeisolierende
Schicht 13 soll eine Abkühlung der Dachlatten 12 und damit eine Schwitzwasserbildung
an den Dachlatten 12 verhindern. Des weiteren dient diese Schicht 13 dazu, das sich
an der Unterseite der Platten 2 und der Haltebügel 3 sammelnde Schwitzwasser zwischen
jeweils zwei Dachlatten 12 abtropfen zu lassen. Zu diesem Zweck ist die wärmeisolierende
Schicht 13 in Neigungsrichtung des Damms breiter als die Dachlatten 12. Das an der
Unterseite der Dachplatten 2 abtrqfende Schwitzwasser fließt zwischen dem Haltebügel
3 und der wärmeisolierenden Schicht 13 an die traufenseitige Kante 14 der Schicht
13 und tropft von dieser ab. Die herabfallenden Tropfen werden von einer zwisden
den Dachsparren 10 und der Konterlattung 11 angeordneten Kunststoffbahn 15 aufgefangen
und traufenwärts abgeführt. Die Kunststoffbahn 15 ist beispielsweise 3 mm stark
und ist aus sich traufenwärts überlappenden Bahnen aufgebaut.
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Zur Aufnahme und zum mechanischen Schutz des Kanals 9 weisen die Haltebügel
im Bereich der Kanäle 9 Auskehlungen 16 auf, welche in entsprechenden Auskehlungen
17 der Schicht 13 liegen. Zwischen jeweils zwei Dachsparren 10 liegt eine wärmeisolierende
Schicht as, beispielsweise in Form von Mineralwolle oder Schaumstoffplatten. Die
Höhe der wärmeisolierenden Schicht 18 richtet sich nach der Dachsparrenlänge. Durch
diese Maßnahme wird zwischen der Kunststoffbahn 15 und der wärmeisolierenden Schicht
18 eine Hinterlüftung gesdaffen, welche einen evtl. auftretenden Schwitzwasserfilm
schnell abzuführen vermag. Dem gleichen Zweck dient die Konterlattung li, die darüber
hinaus noch den Vorteil hat, daß durch die nunmehr mögliche
Hinterlüftung
auch von der Unterseite der Platte 2 Wärmeenergie aufgenommen werden kann.
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Die Figur 2 zeigt das Anschlußschema der Kanäle 9 für ein Energiedach
oder einer Energiefassade gemäß der Lehre der Erfindung. Die Kanäle 9 der Platte
2 sind durch unterhalb der Platten 2 gelegene Rohrstücke 19 bzw. 19a miteinander
verbunden. Die Rohrstücke 19 und 19 a sind an einem Ende flüssigkeitsdicht verschlossen
und werden auf der Baustelle an ihren offenen Enden, wie bei 20 dargestellt, miteinander
verbunden. Firstseitig sind Vorlauf 21 und Rücklauf 22 des Mediumkreislaufes nebeneinander
angeordnet. Ueber Rohrbögen 23 und 24 sowie Verbindungsröhrdnn 25 sind Vorlauf 21
und Rücklauf 22 mit den Kanälen verbunden. Es entsteht somit ein Kreislauf des Arbeitsmediums
vom Vorlauf 21 über den Rohrbogen 23 und die Verbindungsleitungen 25 zu den Kanälen
9 über die Rohrstücke 19 und 19a wieder hin zu den Kanälen 9 über die Verbindungarohre
25 zum Rohrbogen 24 in den Rücklauf 22. Dieser Kreislauf, der Anwendung findet,
wenn Vor- und lAücklaufleitulng firstseitiS angeofilet sind, gewährleistet, daß
das Arbeitsmedium in den Kanälen 9 in jeweils zwei Platten 2 mit gleider Geschwindigkeit
fließt.
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Ein thermischer Kurzschluß zwischen zwei benachbarten Sanälen 9, welche
an den Außenkanten der Glatten 2 liegen, ist dadurch vermieden, daß der Wärmeübergang
zwischen zwei Platten 2 im Bereich der Rippen 4 und 6 (s. Figur 1, linke Hälfte
der Figur) infolge der linienförmigen Berührung schlecht ist. Auf die Rohrbögen
23 und 24 sowie die Verbindungsleitungen 25 kann in einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung verzichtet werden, indem man die Leitungsstücke 19 und 19a zu einer
gemeinsamen dehnungskonipensierten Vorlaufleitung verbindet und firstseitig die
gleiche Anordnung zu einer gemeinsame Rücklaufleitung; schafft.