DE3201618A1

DE3201618A1 - Einrichtung zur gewinnung von waermeenergie aus auf ein dach fallender sonnenstrahlung

Info

Publication number: DE3201618A1
Application number: DE19823201618
Authority: DE
Inventors: Franz Bau.-Ing. 5412 Puch Feldgrill
Original assignee: CORBELIA GmbH
Current assignee: CORBELIA GmbH
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1983-07-28
Also published as: EP0085860A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus auf ein Dach fallender Sonnenstrahlung mit einer wärmeisolierenden Unterschicht/ einem darauf liegenden, schwarzen Kollektorblech, einer lichtdurchlässigen Abdeckung und einem Hohlraum zwischen Kollektorblech und Abdeckung.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der AT-PS 347 641 bekannt. Die wärmeisolierende Unterschicht wird dabei durch sich vom First zur Traufe erstreckende Bahnen gebildet. Die Ränder jeder Bahn liegen auf einander benachbarten Dachsparren auf und sind nach oben abgewinkelt. Auf der oberen Kante der nach oben abgewinkelten Ränder der Unterschicht sind dann mit ihrem Rand konische, lichtdurchlässige Abdeckplatten gelegt, wobei die Randabschnitte zweier nebeneinander angeordneter Abdeckplatten von einer U-fÖrmigen Leiste übergriffen und durch in die Dachsparren eingreifende Befestigungsschrauben zusammen mit der Unterschicht gegen die Dachsparren gepreßt werden.

Das gesamte Dach ist also in Einzelkollektoren zwischen den Dachsparren unterteilt. Für jeden Einzelkollektor ist dann eine getrennte Zu- und Rückführung für das Wärmeaustauschmedium vorgesehen.

Da die Abstände der Dachsparren voneinander von Dach zu Dach oder bei ein und demselben Dach unterschiedlich sein können, müssen jeweils in ihren Abmessungen dem betreffenden Dachsparrenabstand angepaßte wärmeisolierende Unterschichtbahnen und lichtdurchlässige Abdeckplatten hergestellt werden. Auch ist eine ausreichend dichte Verlegung der lichtdurchlässigen Abdeckplatten im Bereich der Überlappung kaum zu bewerkstelligen, zumal sie geometrische Veränderungen bei Temperaturschwankungen erfahren. Außerdem verlangen die konisch ausgebildeten Abdeckplatten entsprechend konisch ausgebildete U-förmige Abdeckleisten. Die Herstellung dieser konischen Teile ist

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aber kostenaufwendig. Weiterhin ist die getrennte Zu- und Abführung des Warmeaustauschmediums mit erheblichen Installationskosten verbunden. Auch stellen die zahlreichen Rohrverbindungen ebenso zahlreiche potentielle Quellen für Undichtigkeiten dar.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus auf ein Dach fallender Sonnenstrahlung aus genormten, also von einer gegebenen Dachkonstruktion unabhängigen Bauteilen bereitzustellen, bei der die Gefahr von Undichtigkeiten gegebenenfalls vorhandener Wärmeaustauschflüssigkeitsleitungen weitestgehend beseitigt ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann völlig unabhängig von der Lage der Dachsparren installiert werden, da ihre Installation erst ab der vorhandenen Dachschalung gegebenenfalls mit darauf verlegter Dachpappe beginnt.

Die Montage der erfindungsgemäßen Einrichtung kann also sehr großflächig ausgeführt werden. Das heißt, das gesamte Dach kann ohne jede Unterteilung als ein einziger Kollektor ausgelegt werden, wodurch eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Installation und bei der Abdichtung erzielt wird.

Die einzelnen Bahnen der lichtdurchlässigen Abdeckung können mit einer Klemmprofilvorrichtung gemäß dem DE-GM 31 26 50 7.7 auf den Balken auf der Dachschalung.

befestigt werden. Ihre Breite kann je nach Bedarf variiert werden. Auch können sie an jede Dachform angepaßt werden. Als lichtdurchlässige Abdeckung eignen sich insbesondere Polycarbonat-Hohlplatten. Diese werden mit einer Breite von einem Meter und einer Länge von 12 m geliefert.

³^ Das Problem einer Überlappung von Einzelplatten und die damit verbundene schwer lösbare Abdichtungsfrage stellt sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung also nicht.

Falls ein Wärmeaustauscher installiert werden soll, können die dafür erforderlichen Rohrschlangen (vorzugsweise aus Kupfer) unabhängig von der Dachkonstruktion/ d. h. dem Dachsparrenabstand usw., über das gesamte Dach ausgelegt werden. Dies bringt eine weitere Kosteneinsparung bei der Installation und entscheidende Vorteile bei der Abdichtung der ?ohrv»rbi τ.Ίιτ. ~er. ~Li sich.

Das Dach kann erfindungsgemäß auch für den Warmluftbetrieb ausgelegt werden. Hierbei fällt die Verlegung der Rohrschlangen weg. Dafür erhält das Dach an einer unteren Ecke eine öffnung für den Luftzutritt und an der gegenüberliegenden Ecke oben eine öffnung für den Warmluftaustritt. Unmittelbar nach der Luftaustrittsöffnung kann sodann ein Luft/Wasser-Wärmeaustauscher installiert werden, wenn statt einer Warmluftheizung eine solche mit Warmwasser gewünscht wird, bzw. wenn gleichzeitig warmes Brauchwasser aufbereitet werden soll. Die Luftaustrittsöffnung wird mit der Lufteintrittsöffnung mittels eines Luftverbindungskanals verbunden. Die Luftumwälzung erfolgt mittels eines in dem Luftverbindungskanal vorgesehenen Ventilators.

Als besonders leistungsfähig ist diejenige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung anzusehen, bei der sowohl ein Flüssigkeitsbetrieb als auch ein Warmluftbetrieb vorgesehen ist.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Dachs mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei die lichtdurchlässige Abdeckung teilweise entfernt worden ist;

Figur 2 einen Querschnitt durch das Dach gemäß

Figur 1, wobei die Wärmeaustauchrohrschlangen

weggelassen sind;

Figur 3 eine Ansicht des traufenseitigen

Endes des Dachs gemäß Figur 2 in vergrößerter Wiedergabe; und

Figur 4 einen Schnitt durch das Dach parallel

zum First an einer Dachstirnseite in vergrößerter Wiedergabe.

Das in der Zeichnung dargestellte Giebeldach besteht aus vom First 1 zur Traufe 2 verlaufenden Dachsparren 3, die auf der Firstpfette 4 und der Fußpfette 5 aufliegen. Mit 6 ist eine Zange bezeichnet, auf der die Firstpfette 4 aufliegt. Auf die Dachsparren 3 ist außen die aus einzelnen Brettern bestehende Dachschalung 7 aufgenagelt, auf die die Dachpappe 8 als abdichtende Dachabdeckung aufgebracht ist. Insoweit entspricht das Dach also der heutzutage insbesondere bei Mehr- und Einfamilienhäusern fast ausnahmslos verwirklichten Dachkonstruktion.

Erfindungsgemäß ist nun auf die Dachpappe 8 eine wärmeisolierende Unterschicht 9, beispielsweise aus Steinwollplatten, aufgebracht. Ferner sind in Richtung vom First 1 zur Traufe 2 verlaufende Bretter 10 sowie am traufen- und firstseitigen Ende des Dachs parallel zum First 1 verlaufende Bretter 11, 11 auf der Dachpappe 8 bzw. der Dachschalung 7 verlegt und darauf befestigt. Die Bretter 10 11, 1 1 können gegen Brand- und Fäulnis-

bildung imprägniert sein.

Alsdann ist in großen Bahnen das beschichtete schwarze Kollektorblech 12.vorzugsweise aus Aluminium, auf das Dach aufgebracht. Die einzelnen Bahnen des Kollektorblechs 12 sind mit hitzefesten Abdichtbändern gegenseitig abgedichtet. Die Bahngröße der Kollektorblechbahnen 12 kann beispielsweise 6 χ 1 m betragen.

-δ-Auf dem Kollektorblech 12 sind nun gegenüber den Brettern 10 bzw. 11 und 11 in Richtung vom First 1 zur Traufe 2 verlaufende Vierkantbalken 13 bzw. am first- und traufenseitigen Dachende parallel zum First 1 verlaufende Vierkantbalken 14, 15 angeordnet.

Die Balken 13 sowie 14 und 15 werden beispielsweise mittels Gestellschrauben 16, deren Köpfe in Ausnehmungen 17 in den Balken 13, 14 und 15 versenkt sind, auf der

darunterliegenden Dachschalung 7 befestigt-Anschließend erfolgt eine Verlegung von parallel zum First verlaufenden Versteifungsprofilen 18, die in die vom First 1 zur Traufe 2 verlaufenden Balken 13 eingelassen sind.

Die Versteifungsprofile 18 sind vorzugsweise T-Profile, beispielsweise aus Aluminium oder verzinktem Stahl. Ihre Anzahl richtet sich nach dem zu erwartenden Schnee- und Winddruck, der auf das Dach einwirkt.

Die vom First 1 zur Traufe 2 verlaufenden Balken 13 sind mit Abstand von den am traufe- und am firstseitigen Dachende parallel zum First 1 verlaufenden Balken 15 bzw. 14 unter Bildung von Kanälen 19 bzw. 20 angeordnet. Die Kanäle 19 und 20 werden gleichfalls von vorzugsweise T-Profilen 21 aus Aluminium oder verzinktem Stahl überbrückt, die in die sich in Richtung vom First 1 zur Traufe 2 erstreckenden Balken 13 angeschraubt werden (Fig. 1)

Anschließend wird die lichtdurchlässige Abdeckung 22 verlegt, die vorzugsweise aus Polycarbonat-Hohlplatten besteht.

Die Befestigung der Abdeckung bzw. der Hohlplatten 22 kann mit in der in Figur 4 dargestellten Klemmprofi!vorrichtung ^° 23 erfolgen, die aus einem auf einen sich in Richtung vom First 1 zur Traufe 2 erstreckenden Balken 13 mittels Schrauben 24 befestigten T-Profil 25, einem über den senkrechten Schenkel des T-Profils 25 schiebbaren U-Profil

26 mit Flanschen 27, 28 an seiner nach unten gekehrten Öffnung und einem zwischen den Profilen 25 und 26 angeordneten Gummiprofil 29 besteht, wobei die Flansche 27, 28 dem benachbarten Rand der Abdeckung bzw. der benachbarten Hohlplatten 22 übergreifen. Die Klemmprofilvorrichtung 23 ist in der DE-GM 81 26 507.7 näher erläutert.

Gemäß Figur 2 verlaufen unter dem Dach auf jeder Seite des Giebeldaches ein Zuluftverteilerkanal 30 sowie ein Warroluftsammelkanal 31.

Vom Zuluftverteilerkanal 30 führt am unteren stirnseitigen Dachende eine Lufteintrittsöffnung 32 inden Hohlraum zwischen dem Kollektorblech 12 und der Abdeckung 22. Die über die Lufteintrittsöffnung 32 zugeführte Luft strömt durch den Kanal 19 und zwischen den Balken 13 zum First 1 und gelangt von dort durch den Kanal 20 zu einer Luftaustrittsöffnung 33, von wo sie in den Warmluftsammelkanal 31 gesaugt wird. Auf ihrem Weg von der Lufteintrittsöffnung 32 zu der Luftaustrittsöffnung 33 führt die Luft die von dem Kollektorblech 12 absorbierte Sonnenenergie als Wärme ab.

Um warmes Brauchwasser zu erzeugen, können Kupferrohrschlangen 34 in Sicken des Kollektorbleches 12 angeordnet sein, wobei die Sicken in dem Kollektorblech 12 vor dessen Verlegung ausgebildet werden und die Rohrschlangen 34 vor der Montage der Abdeckung 22 in den Sicken verlegt werden.

^Q Auch kann ein (in der Zeichnung nicht dargestellter) Wärmeaustauscher der Luftaustrittsöffnung 33 nachgeschaltet sein. Statt Brauchwasser kann auch eine andere Flüssigkeit erwärmt werden, die beispielsweise einem Erhitzer zugeführt wird, in dem die Wärme in Wärmespeichermassen (beispielsweise dem Erdboden) für eine spätere Entnahme gespeichert wird.

Eine Firstkappe 35 erstreckt sich über den keilförmigen

j Raum zwischen den firstseitigen, sich parallel zum First 1 erstreckenden Balken 13 beiderseits des Giebels.

Ein Anschlußblech 36 ist auf der Stirnschalung 37 vorp. gesehen. Um eine Entwässerung des Hohlraums zwischen dem Kollektorblech 12 und der Abdeckung 22 zu gewährleisten, sind in dem Balken 15 am traufenseitigen Ende Durchlässe 38 vorgesehen.

Wie aus Figur 3 und 4 ersichtlich, erstreckt sich das

Kollektorblech 12 von der wärmeisolierenden Unterschicht

an der Innenseite der Balken 15 (und 14) sowie 13 nach oben.

5 An ihrer Unterseite und ihrer Oberseite sind die Balken 13, 14 und 15 mit einer Dichtungsschicht 39 versehen; desgleichen ist zwischen den T-Profilen 18, 21 und der Abdeckung 22 eine Dichtungsschicht 40 vorgesehen, wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich.

Ein U-Profil 41 übergreift das traufenseitige Ende der Abdeckung 22 (Figur 3).

Leerseite

Claims

Haft · Berngruber · Czybuika Patentanwälte

20730

Corbelia GmbH
5412 Puch 321
Österreich

Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus auf ein Dach

fallender Sonnenstrahlung

Patentansprüche

Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus auf ein Dach fallender Sonnenstrahlung mit einer wärmeisolierenden Unterschicht, einem darauf liegenden, schwarzen Kollektorblech, einer lichtdurchlässigen Abdeckung und einem Hohlraum zwischen Kollektorblech und Abdeckung, dadurch ge kennzeichnet , daß die wärmeisolierende Unterschicht (9) auf der Dachschalung (7) bzw. auf der auf der

Dachschalung (7) befindlichen abdichtenden Dachabdeckung (8) angebracht ist und die lichtdurchlässige Abdeckung (22) auf auf der Dachschalung (7) befestigten, in Richtung vom First (1) zur Traufe (2) verlaufenden Balken (13) aufliegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum First (1) verlaufende Versteifungsprofile (18) vorgesehen sind, die bündig mit der Oberseite der in Richtung vom First (1) zur Traufe (2) verlaufenden Balken (13) abschließen und mit Abstand von dem Kollektorblech (12) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung vom First (1) zur Traufe (2) verlaufenden Balken (13) mit Abstand vom first- und/oder traufenseitigen Dachende angeordnet sind sowie am first- bzw. traufenseitigen Dachende jeweils ein sich parallel zum First erstreckender, auf der Dachschalung (7) befestigter Balken (14 bzw. 15) und zwischen first- bzw.

traufenseitigem Ende der in Richtung vom First (1) zur Traufe (2) verlaufenden Balken (13) und dem am first- bzw. traufenseitigen Dachende sich parallel zum First (1) erstreckenden Balken (14 bzw. 15) bündig mit der Oberseite der Balken (13 und 14 bzw. 15) abschließende Versteifungsprofile (21) mit Abstand von dem Kollektorblech (12) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche für ^O Giebeldächer, dadurch gekennzeichnet, daß eine Firstkappe (35) vorgesehen ist, die den keilförmigen Raum zwischen den firstseitigen, sich parallel zum First (1) erstreckenden Balken (14) beiderseits des Giebels überspannt.

Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in Richtung vom First (1) zur Traufe (2) verlaufenden Balken (13)

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bzw. zwischen den sich parallel zum First (1) erstreckenden Balken (14, 15} und der Dachschalung (7) statt der wlrmeisolierenden Unterschicht (9) Distanz« bretter (10 bzw. 11 und 11) gleicher Dicke angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Kollektorblech (12) gebildete Wärmeenergie durch einen Luftstrom vom Dach abgeführt wird, der von einer Lufteintrittsöffnung (32) am traufenseitigen Dachende zn einer Luftaustrittsöffnung (33) am firstseitigen Dachende verläuft,

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß die Lufteintrittsöffnung (32) an der einen und di© Luftaustrittsöffnung (33) an der anderen Dachstirnseite angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Luftaustrittsöffnung (33) ein flüssigkeitsführender Wärmeaustauscher angeordnet ist,

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektorbleeh

(12) und der lichtdurchlässigen Abdeckung (22) flüssigkeitsführende Rohrschlangen (34) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohrschlangen (34) in in dem Kollektorbleeh · (12) vorgesehenen Sicken verlaufen.