DE2935001C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dacheindeckung oder Wandverklei­ dung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer zur Bildung einer derartigen Dacheindeckung oder Wandverkleidung dienenden Metallbahn.

Durch die zunehmende Verknappung und Verteuerung von Primär­ energie, wie z. B. Erdöl, Kohle und Erdgas, gewinnt die Nutzung von Niedertemperaturwärme, wie Abwärme, Wärme aus der Umgebungs­ luft 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.

In der DE-OS 22 56 584 ist eine Dacheindeckung beschrieben, die aus nebeneinander angeordneten, auf Traggliedern aufliegenden profilierten Metallbahnen der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art gebildet ist. Diese bekannte Dach­ eindeckung wird mit Haltebügeln, die ebenfalls die im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung aufweisen, auf Traggliedern, bei­ spielsweise auf Dachlatten oder einer Holzverschalung, befestigt. Insgesamt hat sich diese Art der Dacheindeckung als sehr montagefreundlich erwiesen. Maßnahmen zur Gewinnung von Umweltenergie sind dort jedoch nicht vorgesehen.

Weiterhin ist aus der DE 27 32 758 A1 eine Dacheindeckung aus Metall bekannt, die aus einer Vielzahl von schindelförmigen Ele­ menten gebildet wird. Diese Elemente weisen leicht konisch ver­ laufende Stege auf, damit die einzelnen Elemente einander überlappend ineinandergeschoben werden können. Zwischen den Stegen ist jeweils eine Sicke angeordnet, in welche ein ein Wärmeträgermedium führendes Wärmetauscherrohr eingeklemmt wird. Diese Art der Dacheindeckung hat sich als Absorber für Energie aus der Umgebungsluft als hervorragend geeignet erwiesen und erweckt darüber hinaus den optischen Eindruck einer Ziegeleindeckung. Ein Nachteil dieser Dacheindeckung ist darin zu sehen, daß, insbesondere für große Dachflächen, der Montageaufwand relativ hoch ist.

Schließlich ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 77 06 578 (vgl. insbesondere Fig. 11) ein plattenförmiges oder streifenförmiges Strangpreßteil für Klimadächer bekannt, das zwischen jeweils einer steg- bzw. hakenförmigen Randausbildung mehrere im Abstand voneinander angeordnete und parallel zuein­ ander verlaufende halbkreisförmige Hochwölbungen auf­ weist. Die Strangpreßteile können dadurch miteinander verbunden werden, daß der hakenförmige Längsrand des einen Elements über den stegförmig ausgebildeten Längsrand des nächsten Elements geschoben wird. In das Innere der Hochwölbungen können Rohre eingelegt werden, die ein Wärmeträger­ medium führen. Bei dieser Anordnung ist jedoch ein optimaler Wärme­ übergang zwischen Rohr und Strangpreßteil nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dacheindeckung oder Wandverkleidung der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise so auszubilden, daß mit ihr eine besonders effektive Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dacheindeckung oder Wandverkleidung mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil des Gegenstandes der Erfindung ist darin zu sehen, daß die von der Dacheindeckung oder Wandverkleidung aufgenommene Energie direkt auf das Wärmeträgermedium übertragen werden kann, ohne die Montagefreundlichkeit zu beeinträchtigen und ohne daß thermische Barrieren den Wärmefluß behindern. Von beson­ derem Vorteil für die Wärmeaufnahme ist es dabei, daß die Kanäle einstückig mit der Metallbahn ausgebildet sind, wobei ihre Wanddicke vorzugsweise der halben Wanddicke der Metallbahn entspricht. Es ist aber auch möglich, die Wanddicke der Kanä­ le unterschiedlich auszubilden, wobei die größere Wanddicke vorzugsweise an der Außenseite der Metallbahn angeordnet sein sollte.

Zweckmäßigerweise sind zwischen zwei Rippen jeweils zwei Kanäle vorgesehen, deren Abstand voneinander wesentlich größer ist als ihr Abstand zu der jeweils benachbarten Rippe. Diese Anordnung führt dazu, daß auf beiden Seiten eines Ka­ nals ungefähr gleiche Wärmeleistungsdichten auftreten. Dabei ist es besonders günstig, wenn die zwischen zwei Rippen ange­ ordneten Kanäle in gleicher Richtung von dem Wärmeträgermedium durchströmt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß kein Temperaturgefälle zwischen diesen Kanälen auftritt und damit ein thermischer Kurzschluß vermieden ist. Dadurch wird die gesamte Oberfläche der Metallbahnen od. dgl. optimal für die Wärmeenergieaufnahme ausgenutzt. Eine weitere Verbesserung ist dadurch möglich, daß sämtliche Kanäle einer Metallbahn in gleicher Richtung vom Wärmeträgermedium durchströmt sind. Die Kanäle jeweils benachbarter Metallbahnen können sowohl in gleicher wie auch in Gegenrichtung durchströmt sein. Ein Wärmeaustausch zwischen den jeweils am Rande der Metallbahnen liegenden Kanälen zweier benachbarter Metallbahnen ist nämlich wei­ testgehend ausgeschlossen, da durch das Ineinandergreifen der nach unten offenen Randrippen eine linienförmige Berührung von zwei benachbarten Metallbahnen entsteht, die den Wärme­ fluß erheblich mindert.

Für die Herstellung einer zur Bildung einer Dacheindeckung oder Wandverkleidung dienenden Metallbahn od. dgl. hat sich ein Ver­ fahren als besonders zweckmäßig erwiesen, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß in einem auf beliebige Weise hergestellten Metallblock eine der gewünschten Anzahl und Lage der Kanäle entsprechende Anzahl von Bohrungen vorgesehen wird, daß in diese Bohrungen ein Trennmittel eingeführt, der Metallblock dann in Richtung der Bohrungen warm vorgewalzt, der vorge­ walzte Metallblock durch allseitiges Abfräsen von der Guß- und Walzhaut befreit, durch Kaltwalzen auf die gewünschte endgültige Dicke gebracht und gegebenenfalls besäumt wird, daß die so gebildete Metallbahn schließlich durch Rollen ihre endgültige Profilierung erhält und daß abschließend die Kanäle durch Aufblasen fertiggestellt werden. Dieses Ver­ fahren hat sich als äußerst wirtschaftlich erwiesen und schafft eine Metallbahn, welche sich leicht montieren läßt und einen optimalen Wärmeübergang von der Metallbahn zum Wärmeträger­ medium gewährleistet.

Obwohl die Dacheindeckung oder Wandverkleidung gemäß der Lehre der Erfindung auch als sogenannter Solarkollektor eingesetzt werden kann, hat es sich, insbesondere für den mitteleuropäischen Raum, als vorteilhaft erwiesen, den Gegenstand der Er­ findung als Energiedach oder als Energiefassade einzusetzen. In diesem Fall ist das Wärmeträgermedium eine Flüssigkeit, zum Beispiel eine Gefrierschutzmittellösung. Das Wärmeträgermedium überführt die von der Dacheindeckung oder Wandverkleidung aufgenommene Wärmeenergie in einen Wärmetauscher, zum Beispiel in den Primärkreislauf einer Wärmepumpenanlage. Für diesen Einsatzfall ist es besonders günstig, zwischen den Haltebügeln und den darunterliegenden Traggliedern jeweils einen parallel zu diesen verlaufenden Streifen aus einem wärme­ dämmenden Material anzuordnen. Diese wärmedämmenden Streifen sollen sowohl verhindern, daß Gebäudeteile, insbesondere die unter der Dacheindeckung oder Wandverkleidung liegenden Tragglieder, durch das Wärmeträgermedium zu weit unter die Umgebungstemperatur abge­ kühlt werden, als auch, daß an der Innenseite der Dachein­ deckung oder Wandverkleidung entstehendes Schwitzwasser mit den Traggliedern in Berührung kommt. Zu diesem Zweck über­ ragen die Streifen diese Tragglieder (Dachlatten) sowohl zur Traufe als auch zum First hin. Das entstehende Schwitzwasser fließt durch Spalte zwischen den Streifen und den Haltebügeln zu den zur Traufe hin weisenden Streifenkanten und tropft von dort ab.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weisen die Haltebügel und gegebenenfalls die darunterliegenden Strei­ fen aus wärmedämmendem Material im Bereich der Kanäle jeweils eine Vertiefung auf. Dies führt zu einer besseren Abstützung der Metallbahnen und schützt die Kanäle gegen mechanische Beschädigung.

Die beim Gegenstand der Erfindung verwendete auf einer Dichtungsbahn aufliegende Konterlattung hat den Vorteil, daß zwischen der Dichtungsbahn und den Metallbahnen eine bewegte Luft­ schicht entsteht, die das enstehende Schwitzwasser abführen kann. Zum anderen bewirkt diese Maßnahme, daß die Metallbahnen Wärmeenergie von beiden Seiten her aufnehmen können. Die Dichtungsbahn, die zweckmäßigerweise aus thermoplastischem Kunststoff besteht, soll ggf. herabtropfendes Schwitzwasser zur Traufe hin ableiten.

Die vorzugsweise wärmedämmend ausgebildete Dichtungsbahn sollte eine Dicke von mindestens 0,3 cm aufweisen. Bevorzugt ist die Verwendung einer wärmedämmend ausgebildeten Dichtungsbahn mit einer Dicke von etwa 2 cm.

Zwischen jeweils zwei benachbarten, eine Unterkonstruktion bildenden Sparren können zu­ sätzlich Bahnen aus wärmedämmendem Material, vorzugsweise aus Mineralwolle, angeordnet sein. Diese Bahnen, die zweckmäßiger­ weise auf einer Verschalung aufliegen, dienen der thermischen Isolierung des Gebäudes. Wesentlich dabei ist aber, daß zwischen der Dichtungs­ bahn und der Wärmedämmung ein Luftspalt verbleibt, durch den unter Umständen auftretendes Schwitzwasser abgeführt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Dachkonstruktion, welche aus einer metallischen, wasserdichten Dacheindeckung 1 sowie aus einer Unterkonstruktion 10 besteht. Die Dacheindeckung 1 ist aus einer Vielzahl von Metallbahnen 2 aufgebaut, welche auf Trag­ gliedern 12 mittels Haltebügeln 3 befestigt sind. Zu diesem Zweck weisen die Metallbahnen 2 jeweils drei Rippen 4, 5 und 6 auf, wobei die Rippen 4 in die Rippen 6 der benachbarten Metallbahnen 2 eingreifen und die Rippen 4 und 5 mit den Haltebügeln 3 verklammert sind. Die Haltebügel 3 weisen Hakenstege 7 und 8 auf, die mit den Rippen 4 verhakt werden bzw. in die Rippen 5 einschnap­ pen. Die Metallbahnen 2 und deren Befestigung mittels Haltebügel 3 ist an sich aus der DE-OS 22 56 584 bekannt. Die Metallbahnen 2 erstrecken sich zweckmäßiger­ weise in einem Stück vom First bis zur Traufe.

Erfindungsgemäß weisen die Metallbahnen 2 parallel zu den Rippen 4, 5 bzw. 5, 6 verlaufene Kanäle 9 auf, die von einem Wärmeenergie aus der Umgebung aufnehmenden Wärmeträgermedium durchströmt werden. Die Kanäle 9 sind nahtlos ausgebildet, d. h. nach einem speziellen Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren besteht gemäß der Erfin­ dung darin, daß in einem aus Kupfer bestehenden Metallblock durchgehende Bohrungen mittels Tiefbohren eingebracht werden, in diese Bohrungen ein Trennmittel eingeführt und der Metallblock dann in Richtung der Bohrungen in einem oder mehreren Walzstichen warm vorgewalzt wird. Bei dieser Verformung werden die durch Tiefbohren erzeugten Bohrungen abgeflacht, wobei aber eine Materialtrennung vorhanden bleibt. Nach dem Warmwalzen werden die Oxidschichten abgefräst, und in nachfolgenden Kalt­ walzstichen wird der warmgewalzte Metallblock auf die gewünschte endgültige Dicke heruntergewalzt. Die derart gebildete Metallbahn 2 wird anschließend einer Rollformvorrichtung zugeführt, in welcher die Metallbahn 2 ihre endgültige Profilierung erhält. Nach dem Rollverformen werden die Kanäle 9 durch Aufblasen fertiggestellt. Werden die Bohrungen symmetrisch in den Metall­ block eingebracht, so ist die Wanddicke der Kanäle 9 gleich und entspricht etwa der Hälfte der Wanddicke der Metallbahn 2. Es ist aber auch möglich, die Bohrungen asymmetrisch in den Metallblock einzubringen und dadurch unterschiedliche Wand­ dicken der Kanäle 9 zu erzeugen.

Die Dacheindeckung oder Wandverkleidung aus den Metallbahnen 2 kann als sogenannter Solarkollektor verwendet werden. Zwecks Erzielung einer höheren Temperatur des Wärmeträgermediums ist es für diesen Anwendungsfall zweckmäßig, die Dacheindec­ kung mit einer nicht dargestellten transparenten Abdeckung zu versehen, die vorteilhafterweise aus Polyacryl besteht und zwischen jeweils zwei Rippen 4 und 5 bzw. 5 und 6 federnd eingeklemmt wird. Zu diesem Zweck weisen die Rippen 4, 5 und 6 in jeder ihrer Flanken eine nach außen offene Sicke auf. Diese Ausführungsform wird in sonnenrei­ chen Zonen bevorzugt Anwendung finden.

In gemäßigteren Zonen, wie beispielsweise in Mitteleuropa, wird der Schwerpunkt der Anwendung der erfindungsgemäßen Dacheindeckung oder Wandverkleidung eher auf dem Gebiet der sogenannten Absorberflächen liegen. In diesem Fall sind die Kanäle 9 von einem nicht gefrierenden Wärmeträger­ medium durchströmt, welches die aufgenommene Wärmeenergie über einen Wärmetauscher, zum Beispiel an die Kaltseite einer Wärmepumpenanlage, überführt. Das Wärmeträgermedium hat in diesem Fall normalerweise eine Temperatur, die unterhalb der Um­ gebungstemperatur liegt, so daß die Schwitzwasserbildung und die Abführung des Schwitzwassers besonders beachtet werden muß. Der Dachaufbau besteht deshalb aus der Unterkonstruktion 10 aus Dachsparren, auf die unter Zwischenlage einer Dichtungsbahn 15 eine Konterlattung 11 aufgebracht ist. Auf dieser Konterlattung 11 liegen die eigentlichen Tragglieder 12 für die Metallbahnen 2 auf. Die Haltebügel 3 sind auf den Traggliedern 12 unter Zwischen­ legung eines wärmeisolierenden Streifens 13 befestigt. Dieser wärmeisolierende Streifen 13 soll eine Abkühlung der Trag­ glieder 12 und damit eine Schwitzwasserbildung an den Trag­ gliedern 12 verhindern. Des weiteren dient der Streifen 13 dazu, das sich an der Unterseite der Metallbahnen 2 und der Haltebügel 3 sammelnde Schwitzwasser zwischen jeweils zwei Traggliedern 12 abtropfen zu lassen. Zu diesem Zweck ist der wärmeisolierende Streifen 13 in Neigungsrichtung des Daches gemessen breiter als die Tragglieder 12. Das an der Unterseite der Metallbahnen 2 abtropfende Schwitzwasser fließt zwischen den Haltebügeln 3 und dem wärmeisolierenden Streifen 13 an die traufenseitige Kante 14 des Streifens 13 und tropft von dieser ab. Die herabfallenden Tropfen werden von der zwi­ schen der Unterkonstruktion 10 und der Konterlattung 11 ange­ ordneten, beidseitig belüfteten Dichtungsbahn 15 aus thermo­ plastischem Kunststoff aufgefangen und traufenwärts abge­ führt. Die Dichtungsbahn 15 ist beispielsweise 0,3 cm dick, wobei die vollständige Dichtungsbahn 15 aus sich vom First zur Traufe über­ lappenden Einzelbahnen aufgebaut ist.

Zur Aufnahme und zum mechanischen Schutz der Kanäle 9 weisen die Haltebügel 3 im Bereich der Kanäle 9 jeweils eine Vertiefung 16 auf, welche in einer entsprechenden Vertiefung 17 des darunterliegenden Streifens 13 liegt. Zwischen den die Unterkonstruktion 10 bildenden Dachsparren liegt eine wärmeisolierende Schicht 18, beispielsweise in Form von Mineralwolle oder Schaumstoffplatten. Die Höhe der wärme­ isolierenden Schicht 18 richtet sich nach der Dachsparrenlänge. Durch diese Maßnahme wird zwischen der Dichtungsbahn 15 und der wärmeisolierenden Schicht 18 eine Hinterlüftung geschaffen, welche evtl. auftretendes Schwitzwasser schnell abzuführen vermag. Dem gleichen Zweck dient die Konterlattung 11, die darüber hinaus noch den Vorteil hat, daß durch die nunmehr mögliche Hinterlüftung auch auf der Unterseite der Metallbahn 2 Wärmeenergie aufgenommen werden kann.

In Fig. 2 ist das Anschlußschema der Kanäle 9 für ein Ener­ giedach oder eine Energiefassade gemäß der Lehre der Erfin­ dung dargestellt. Die Kanäle 9 der Metallbahnen 2 sind durch unter den Metallbahnen 2 gelegene Rohrstücke 19 bzw. 19a miteinander verbunden. Die Rohrstücke 19 und 19a 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 Rück­ lauf 22 des Mediumkreislaufes nebeneinander angeordnet. Über Rohrbögen 23 und 24 sowie Verbindungsrohre 25 sind Vor­ lauf 21 und Rücklauf 22 mit den Kanälen 9 verbunden. Es ent­ steht somit ein Kreislauf des Wärmeträgermediums vom Vorlauf 21 über den Rohrbogen 23 und die Verbindungsrohre 25 zu den Kanälen 9 und von dort über die Rohrstücke 19 und 19a wieder hin zu den Kanälen 9 der benachbarten Metallbahn 2 und über die Verbindungsrohre 25 und den Rohrbogen 24 zu dem Rücklauf 22. Dieser Kreislauf, der Anwendung findet, wenn Vor- und Rücklaufleitung firstseitig angeordnet sind, gewährleistet, daß das Wärmeträgermedium in den Kanälen 9 in je­ weils zwei Metallbahnen 2 mit gleicher Geschwindigkeit fließt.

Ein thermischer Kurzschluß zwischen zwei benachbarten Kanä­ len 9, welche jeweils an den Rändern der Metallbahnen 2 liegen, wird dadurch vermieden, daß der Wärmeübergang zwischen zwei neben­ einander angeordneten Metallbahnen 2 im Bereich der in Fig. 1 näher dargestellten Rippen 4 und 6 infolge der linienförmi­ gen Berührung schlecht ist. Auf die Rohrbögen 23 und 24 sowie die Verbindungsrohre 25 kann verzichtet werden, indem man die Rohrstücke 19 und 19a zu einer gemeinsamen dehnungs­ kompensierten Vorlaufleitung verbindet und firstseitig die gleiche Anordnung zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung schafft.

Claims (7)

1. Dacheindeckung oder Wandverkleidung aus nebeneinander angeordneten, auf Traggliedern aufliegenden Metallbahnen od. dgl., die an ihren Längsrändern nach unten offene, in­ einandergreifende Randrippen und dazwischen eine analog ausgebildete Mittelrippe aufweisen und die durch auf den Traggliedern festgelegte streifenförmige Haltebügel ver­ ankert sind, welche mit Hakenstegen an ihren beiden Enden jeweils in zwei Rippen einer Metallbahn eingreifen, wobei eine Randrippe nur in einem gegenüber der Dach- oder Wand­ ebene verschwenkten Zustand des Haltebügels oder der Metallbahn mit dem Hakensteg des betreffenden Haltebügels in Eingriff bringbar ist, während die beiden anderen Rippen dieser Metallbahn mit den Hakenstegen des benach­ barten Haltebügels verrastbar sind, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale, daß zwischen je zwei Rippen (4, 5 bzw. 5, 6) jeder Metallbahn (2) mindestens ein parallel zu diesen verlaufender, zur Aufnahme eines Wärmeträger­ mediums dienender geschlossener Kanal (9) im Inneren der Wandung der Metallbahn (2) angeordnet ist, dessen Wandung eine geringere Dicke, vorzugsweise die halbe Dicke, auf­ weist wie die Wandung der Metallbahn (2), und daß unter den Traggliedern (12) für die Metallbahnen (2) Konter­ latten (11) liegen, die auf einer auf der Unterkonstruktion (10) verlegten, beidseitig belüfteten Dichtungsbahn (15), insbe­ sondere aus thermoplastischem Kunststoff, befestigt sind.

2. Dacheindeckung oder Wandverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Rippen (4, 5 bzw. 5, 6) jeweils zwei Kanäle (9) vorgesehen sind, deren Abstand voneinander wesentlich größer ist als ihr Abstand zu der jeweils benachbarten Rippe (4, 5 oder 6).

3. Dacheindeckung oder Wandverkleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4, 5, 6) in jeder ihrer Flanken eine nach außen offene Sicke aufweisen.

4. Dacheindeckung oder Wandverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Haltebügeln (3) und den darunterliegenden Traggliedern (12) ein parallel zu diesen verlaufender Streifen (13) aus wärmedämmendem Material vorgesehen ist.

5. Dacheindeckung oder Wandverkleidung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte­ bügel (3) und gegebenenfalls die darunterliegenden Streifen (13) aus wärmedämmendem Material im Bereich der Kanäle (9) jeweils eine Vertiefung (16 bzw. 17) auf­ weisen.

6. Dacheindeckung oder Wandverkleidung nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs­ bahn (15) wärmedämmend ausgebildet ist und eine Dicke von mindestens 0,3 cm, vorzugsweise eine Dicke von 2 cm, aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen einer zur Bildung einer Dach­ eindeckung oder Wandverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dienenden Metallbahn od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in einem auf beliebige Weise hergestellten Metall­ block eine der gewünschten Anzahl und Lage der Kanäle (9) entsprechende Anzahl von Bohrungen vorgesehen wird, daß in diese Bohrungen ein Trennmittel eingeführt wird, daß der Metallblock dann in Richtung der Bohrungen warm vorgewalzt wird, daß der vorgewalzte Metallblock durch allseitiges Abfräsen von der Guß- und Walzhaut befreit, durch Kaltwalzen auf die gewünschte endgültige Dicke gebracht und gegebenenfalls besäumt wird und daß die so gebildete Metallbahn (2) schließlich durch Rollen ihre endgültige Profilierung erhält, worauf die Kanäle (9) durch Aufblasen fertiggestellt werden.