DE3029199A1

DE3029199A1 - Dachkonstruktion fuer ein steildach

Info

Publication number: DE3029199A1
Application number: DE19803029199
Authority: DE
Inventors: Horst 7900 Ulm Glaser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE3029199C2; DE3043576A1

Description

Dachkonstruktion für ein Steiliach
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Ausnutzung der Umweltenergie, insbesondere der Sonneneinstrahlung, in Gebäuden, deren Dächer so konstruiert sind, daß sie als Kollektor für diese Energie benutzbar sind.Es handelt sich dabei um eine Dachkonstruktion für ein normales Steildach mit Dachsparren als tragende Bauteile für darauf befestigte ärmedämmplatten, auf denen ihrerseits die Dachplatten befestigt sind.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, iaß bei den erwähnten Steildächern eine Energiegewinnung aus der Umweltenergie dann möglich ist, wenn man dafür sorgt, daß in der Dachkonstruktion Luftkanäle vorhanden sind, in welchen die durch die Einstrahlung erzeugte Wärme in einen Sammelkanal geleitet werden kann, um dann aus diesem Sammelkantl, beispielsweise zum Betreiben einer Wärmepumpe abgesaugt zu werden.
Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß zum Zweck der Entstehung von in Richtung zum Dachfirst verlaufenden Luftkanälen, die von der Umweltenergie, namentlich der Sonneneinstrahlung aufgeheizt und von einer Luft-rmepumpe abgesaugt werden, Wärmedämmplatten verwendet sind, welche auf ihrer Oberfläche mehrere, zueinander parallele und in Richtung zum Dachfirst verlaufende Rippen aufweisen, auf welchen Deckplatten aus gut wsrmeleitendem Material nach Art der Schiefer-Dachdeckung aufgelegt und vorzugsweise durch Einklemmung befestigt sind.
Versuche haben gezeigt, daß bei einer solchermaßen ausgebildeten Dachkonstruktion eine ausreichende Wärmemenge erzeugt wird, um damit eine Wärmepumpe zu betreiben. Ansich ist es bereits bekannt, auf dem Dachboden eine Hauses eine !Särmepumpe aufzustellen, welche die eingestrahlte Sonnenenergie bei entsprechender Luftführung nutzt. Die Außenluft wird danach frei angesaugt und wird dann - wenn sie abgekühlt ist - wieder nach außen geführt. Bei diesem bekannten System geht man jedoch von den heute i:bli>hen Dächern aus und hat naturgemäß einen geringen Wärmeanfall, der auf diese Weise ausgenutzt werden kann.
weiterhin sind Sonnenkollektoren bekannt, welche auf das Dach eines Hauses aufgebracht werden; die von diesen Kollektoren gesammelte Wärmeenergie dient dann dazu, um fließendes Wasser iiber wärmeabstrahlende Elemente zu erwärmen. Beispielsweise verwendet man dunkel gefärbte Wasserrohre hinter Glasscheiben.
Bei diesem System ergeben sich dann Schwierigkeiten, wenn keine Sonneneinstrahlung stattfindet oder wenn die Außentemperatur sehr niedrig ist. Man muß dann beispielsweise dafür sorgen, daß das wasser in den Wasserrohren nicht einfriert, beispielsweise durch Zugabe von Glysantin.
Schließlich sind zur Ausnutzung der Sonnenenergie auch bereits Sonnenzellen verwendet worden, welche die einstrahlende Energie in elektrischen Strom umwandeln.Dieses System ist außerordentlich teuer und wenig effektiv.
Gegenüber dieses bisher bekannten systemen und Methoden besitzt die erfindungsgemäße Dachkonstruktion den großen Vorteil, daß durch entsprechende Ausbildung der zum Dachaufbau verwendeten Elemente sowohl den Erfordernissen der mechanischen Festigkeit als auch den Erfordernissen ler Wärmedämmung entsprochen wird und daß eire solchermaßen aufgebaute Dachkonstruktion insgesamt als Sonnenkoll @tor dient, womit es möglich ist, die Umweltenergie, insbesondere die eonneneinstrahlung optimal auf denm Weg iibFr eine Luft-Wärmepumpe auszunutzen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion besteht darin, daß sie gegeniiber herkömmlichen Dachkonstruktionen gewichtsmäßig wesentlich leichter wird, bedingt durch die Verwendung von Wärmedämmplatten als tragende Konstruktion fiir die Dachplatten, wobei man diese Wärmedämmplatten zweckmäßig aus geschiumtem Polystyrol mit einer Dichte von etwa 30 kg/m3 herstellt. Die starke dieser Platten wird mit etwa 10 cm angegeben.
Zwecks einfacher Befestigung der Deckplatten auf diesen Wirmedämmplatten, werden die Wärmedämmplatten mit Schlitzen versehen, welche senkrecht zu den erzeugten Luftkanälen verlaufen; die Deckplatten sollen dann zwecks Festklemmens in diesen Schlitzen an einer eite federnd abgewinkelt sein.
Die Montage der Wärmedämmplatten auf den Dachsparren erfolgt zweckmäßig so, daß an der Dachtraufe ein etwa dem euerschnitt der Luftkanäle entsprechender Luftspalt freigelassen wird, der dann von einer Traufpfette begrenzt wird.
Luftkanäle ausreichenden Querschnitts erhält man, wenn man die Rippenhöhe der Wärmedämmplatten zu etwa 5 cm beiden Rippenabstand zu etwa 10 cm ausbildet. Die auf die ::rme dämmplatten aufgesetzten, d. h. in diese Wärmedämmplatten eingeklemmten Dech-latten bestehen zweckm.ßigerweise aus Aluminiumblech, dessen Oberfläche dunkel eingefärbt ist, beispielsweise durch Eloxierung oder durch Kunststoffbeschichtung. Um den Deckplatten auch eine ausreichende mechanische Festigkeit zu geben, dürfte sich ein Aluminiumblech mit einer Starke von 1 - 2 mm, insbesondere 1,25 mm, eignen.
Ein Ausführungsbeispiel fiir die erfindungsgemäße Dachkonstruktion ist in den Zeichnungen dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dachkonstruktion dargestellt, aus der man gleichzeitig den Verlauf der Wärmeströmung sowie die Zuführung der erwrmten Luft zu der Luft-Wärmepumpe erkennen kann.
Fig. 2 stellt einen gleichen Schnitt wie Fig. 1 jedoch in vergrößertem Maßstab dar, wobei die Verbindung der Dachelemente am Dachfirst zu erkennen ist.
In Fig. 3 ist die Ausbildung einer Wärmedämmplatte wiedergegeben, wie sie in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion genutzt werden soll. Fig. 4 stellt eine Ausfiihrungsform für die Dachplatte dar, welche in die Nuten der Wärmedämmplatte gem. Fig. 3 eingehängt wird.
Schließlich ist in Fig. 5 die Einhängung der Dachplatte 6 in die Wärr edämmplatte wiedergegeben. In den Figuren 6 und 7 ist endlich die Verbindung der Wärmedämmplatten untereinander beim Aufbau eines solchen Daches wiedergegeben, woher man die Verzahnungen mit Feder und Nut erkennen kann.
Aus der Darstellung nach Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß auf die üblichen Dachsparren 1, Wärmedämmplatten 2 aufgesetzt sind, welche zweckmäßigerweise aufgenagelt werden. Auf die WärmedämmDlatten 2. werden dann die Dchplatten 6 aufgelegt und zwar durch Einklemmen der Enden dieser Deckplatten in die entsprechenden Schlitze 4 der Rippen 3 dieser Wärmedämmplatten 2. In der Darstellung nach Fig. 1 sind die Deckplatten etwas übertrieben angehoben dargestellt, um die Abwinklung besser erkennen zu können; sie liegen naturgemäß in der gleichen Weise auf den W::rme dnmmplatten auf, wie die Flatten bei einer üblichen Dchiefer-Dachdeckung.
Die Abdeckung am Dachfirst erfolgt mit Dachfirst-Elementen 7, welche gem. der Abbildung 2 aus halbkreisförmigen Metallrohren bestehen, welche auf ihrer Innenseite eine Isolierung 12 tragen. Diese Elemente 7 werden in gleicher weise aufgesetzt wie die üblichen Firstziegel. Im vorliegenden Fall werden sie allerdings mit Hilfe von Befestigungsankern 13 mit Schrauben 14 verspannt.
Durch Verwendung der in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellten rmedämmplatten 2 entstehen Luftkanäle 11, über welche die, über die Deckplatten 6 erwärmte Luft in Richtung zum Dachfirst entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 5 strömt. Damit Frischluft in diese Kanäle 11 einströmen kann, werden zwischen dem unteren Rand der Wärmedämmplatten 2 und der Traufpfette 8 Luftkanäle (10) gebildet, über welche Frischluft einströmen kann. Die in den Kanälen 11 erwärmte Luft wird dann über einen Kanal 19 von einer Wärmepumpe 20 abgesaugt. Diese Wärm####pumpe kann im Dachgescho@ @ @ Hauses untergebracht werden oder an einer anderen, dafür geeigneten Stelle. Die Absaugung mit Hilfe des Kanals 19 erfolgt aus dem Dachfirst, welcher als zammelkanal für die einzelnen, nebeneinander verlaufenden Kanle 11 dient.
Auf Fig. 4 ist die Ausbildung der Deckplatte 6 zu erkennen.
Diese mit einem dunklen Überzug versehene Platte besteht zwecksmäßig aus Aluminium mit den Abmessungen von 50 cm Breite und etwa 25 cm Höhe. Als Material kommt hierfür e:n Aluminiumblech zwischen 1 und 2 mm Stärke in Frage. Bei Versuchen hat sich ein blech von 1,25 mm Stärke besonders bewährt.
Diese Deckplatte ist an ihrem einen Ende mit einer federnden Abwinklung 15 versehen. Am anderen Ende ist eine Abwinklung 22 vorgesehen; eine ähnliche, aber etwas kürzere Abwinklung kann auch an den beiden Seitenkanten vorgesehen werden. Schließlich ist die Abwinklung 15 der Deckplatte 6 noch mit Aussparungen 16 verseiien, um in den Kanälen 11 einen Durchgang der Luft zu ermöglichen.
Die Befestigung der Deckplatten 6 auf den Wärmedämmplatten 2, ist aus Fig. 4 in einer vergrößerten Schnittdarstellung zu erkennen. Da man als Material für die Wärmedämmplatten 9 geschäumten Polistyrol mit einer Dichte von zweckmäßig 30 kg/m³ verwendet, ist dieses Material in geringem Umfange selbst federnd, so daß die federnde Abwinklung 15 nach dem Einklemmen der Dachplatte in den Schlitz 4 eine entsprechend der Figur 4 dargestellte Klemmwirkung ausübt. Die Echlitze selbst haben bei einer angenommenen Höhe der Wärmedämmplatte von 1 m und einer Breite von 2 m eine Breite von etwa @ niln und eine Tiefe von 30 mm. Die Wärmedämmplatten selbst mögen eine Gesamtstrke von 10 cm aufweisen, während die Rippen etwa 5 cm hoch sind. Die Rippenbreite beträgt in dem gewählten Beispiel ebenfalls 5 cm, während die Breite der Luftkanäle etwa 10 cm beträgt.
Beim Verlegen der Wärmedämmplatten auf den Dachsparren, ist es erforderlich, daß diese platten sowohl in der Höhe als auch in der Breite so dicht nebeneinander liegen, daß evtl. eindringendes Wasser nicht durchsickern kann. Zu diesem Zweck sind die Wärmedämmplatten gem. der Darstellung nach den Figuren 6 und 7 auf beiden Seiten mit Feder und Nut versehen. In Fig. (> ist eine Frontansicht der in Fig. 3 dargestellten Wärmedämmplatte wiedergegeben; man erkennt daraus Feder 17 und Nut 18 -e e rj 17 ist nach oben etwas angewinkelt, was den Zweck hat, ggfs. eindringendes Wasser in der Rille ablaufen zu lassen.
In Fig. 7 ist eir'. Schnitt durch eine Wärmedämmplatte nach Fig. 3 darzestellt und zwar in Richtung der Luftkanäle 11. Man erkennt auch in dieser die Ausbildung von Feder 20 und Nut 19 zur verzahnten Verbindung der aneinanderzusetzenden Wärmedämmplatten. Die Feder 20 ist in diesem Fall ebenfalls noch mit einer Wasserrille 21 versehen, um evtl. eindringendes Hegenwasser abfließen zu lassen, sofern die Dachneigung geringer ist als wie sie durch die Darstellung der Fig. 7 gegeben ist.
Im übrigen sind Federn und Nuten an den Seitenkanten der Wärmedämmplatten so ausgebildet, daß an den Kreuzungspunkten von vier aneinanderstoßenden Wärmedämmplatten evtl. eindringendes Wasser entlang von Nut und Feder, zur Dachtraufe abgeführt wird.
Es wurde eingangs bereits darauf hingewiesen, daß ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion gegenüber den bekannten, die Umweltwärme ausnutzenden Ausbildungen darin besteht, daß die Dachkonstruktion gem. der Erfindung wesentlich leichter wird als die bisher üblichen Dachkonstruktionen und zwar bei gleicher mechanischer Stabilität.
Eine Berechnung hat ergeben, daß das Eigengewicht dieser Dachkonstruktion etwa 9,5 kg/m² beträgt. Zum Vergleich sei darau hingewiesen, daß der entsprechende ert fur ein übliches Ziegeldach etwa 40 kg/m2 beträgt.

Claims

F A T E N T A N S P R 0 C ES E 1. Dachkonstruktion für ein Steildach mit Dachsparren als tragende Bauteile für darauf befestigte Wärmedämmplatten, auf denen ihrerseits die Dachplatten befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Entstehung von in Richtung zum Dachfirst verlaufenden Luftkanälen, die von der Umweltenergie, namentlich der Sonneneinstrahlung aufgeheizt und von einer Luft- Wärmepumpe abgesaugt werden, Wärmedämmplatten (2) verwendet sind, welche auf der Oberflilche mehrere zueinander parallele und in Richtung zum Dachfirst verlaufende Rippen (3) aufweisen, auf welchen Deckplatten (6) aus gut wärmeleitenden Material nach Art der Schiefer-Dachbedeckung aufgelegt und vorzugsweise durch Einklemmung befestigt sind.
2. Dachkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmed.mmplatten (2) Schlitze oder Nuten (4) autweisen, welche senkrecht zu den erzeugten Luftkanälen (11) verlaufen und daß die Deckplatten (6) zwecks Festklemmens in diesen schlitzen oder Nuten (4) an einer weite federnd abgewinkelt sind (15).
3. Dachkonstruktion nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmplatten (2) an der Dachtraufe unter Freilassung eines etwa dem Querschnitt der Luftkanäle (11) entsprechenden Luftspaltes von einer Traufpfette t8) begrenzt sind.
4. Deckplatten für eine Dachkonstruktion nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Aluminium-Blech bestehen, dessen Oberfläche dunkel eingefärbt, z. B. eloxiert oder kunststoffbeschichtet, ist.
5. Wärmedämmplatten für eine Dachkonstruktion nach Ar ch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus geschäum Polistyrol mit einer Dichte von etwa 30 kg/m besteht und eine Stärke von etwa 10 cm aufweisen.
6. Wärmedämmplatten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Rippenhöhe etwa 5 cm und ihr Rippenabstand etwa 10 cm beträgt.
7. Wcirmedämnplatten nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihren Seitenkanten mit Feder und Nut ausgestattet sind.
8. Wärmedämmplatten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn und Nuten in den Seitenkanten so ausgebildet sind, daß an den Kreuzungspunkten von vier aneinanderstoßenden Platten evtl. eindringendes Wasser entlang von Nut und Feder zur Dachtraufe abgeführt wird.