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Bezeichnung: Wärmesammler für Dachziegel
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Beschreibung: Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärme sammler
für Ziegeldächer aller Art Hierbei wird auf oder in einem Dachziegel ein Wärmesammler
aus vorzugsweise Metall an-oder eingebracht und mit hinter den Ziegeln angebrachten
Wärmeleitungsrohren verbunden. Das System wird an einen Heizkreislauf bekannter
Art angeschlossen und wirkt als Kollektor oder/und Absorbersystem.
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Stand der Technik: Ein bekanntes Problem ist die nutzung eines Daches
oder einer Fassade zur Energiegewinnung. Dabei wird darauf Wert gelegt, eine möglichst
große Energiemenge aus der Umwelt zur Nutzung heranzuzichen. Dies kann z.B. geschehen
durch Wärmestrahlung (Sonne) oder/und Wärmeleitung aus z.B. Umweltluft, Regen, wobei
beide Systeme alternativ oder gleichzeitig verwendet werden können.
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Bekannt sind: 1. Sonnenkollektoren hierbei wird vor allem die direkte
Sonnenstrahlung zur Wärmeerzeugung verwendet. Die Kollektoren können belicbig aufgestellt
werden oder auch auf das Dach montiert sein. Nachteile ergeben sich neben optischen
Problemen durch hohe zusätzliche Anschaffungskosten und Kosten der ständigen Wartung.
Aus diesem Grund wird meist nur eine relativ kleine Fläche, z.B. ein Bruchteil der
Dachfläche mit Kollektoren bestückt. Bei gemäßigtem Klima ist die Nutzung von Kollektoren
nur beschränkt möglich, vor allem in der Übergangszeit wird eine große Fläche benötigt,
was die Sollektoren kaum rentabel werden läßt.
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2. Absorber 111er ist das Prinzip der Wärmeleitung vor allem maßgebend.
Wärme wird aus Umweltluft, Regen u.a. gezogen und über einen Heizkreislauf, vorwiegend
mit Wärmepumpe, genutzt. Das Prinzip funktioniert zufriedenstellend bei Verwendung
von großen Flächen und gut wärmeleitendem Material.
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a) Energiedächer Hierbei wird zumeist das Dach mit Flächenabsorben
und einem angeschlossenen Rohrsystem gedeckt. Als Material ist Metall, wie z.B.
Kupfer, Aluminium, Stahlblech schr gut geeignet. Bei Verwendung von Kunststoff ist
der Wirkungsgrad geringer, wobei Kuiiststoff erhebliche technische Probleme hat,
die in den physikalischen Eigenschaften dieses Materials begründet liegen, wie z.B.
Längenausdehnung, Haltbarkeit, Probleme bei Temperaturdifferenzen, Verbindungsprobleme
der Rohre preislich sind diese Energiedächer sehr teuer, da die ganze Fläche mit
teurem, stabilen Metall abgedeckt wird, die Rentabilität ist in unserem Klima meist
nicht gegeben. Optisch ergeben sich Probleme des Aussehens und der Anpassung an
traditionelle Landschaftsgegebenheiten, Denkmalschutz und Bauvorschriften.
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b) Leitungssysteme Dabei werden z.B. unter Dächern verschiedenster
Art Leistungen verlegt, die aus Mctall oder Kunststoff sein können. Der Wirkungsgrad
dieser Systeme ist völlig unbefriedigend, da zur Energieausbeute lediglich die Fläche
der Rohre zur Verfügung steht, während die Encrgie im Ziegel weitgehend ungenutzt
bleibt. Bei Verwendung von Metallrohren ist dieses System besser als bei Kunststoffrohren.
Die Rentabilität ist in unseren Breiten nicht gegeben, da auch in der Regel die
Verlegung nachträglich erfolgt bei hohen Kosten.
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Aufgabe: Aufgabe der Erfindung ist es, ein preiswertes Energiesammel
system zu entwickelnV das auf den Vorteilen der von alters her bekannten Ziegeldächern
aufbaut und die auf das Dach abgestrahlte Energie und die Umweltwärme zur Nutzung
heranzieht Lösung Die Aufgabe der Erfindung soll mit einem Wärmesammlersystem gelöst
werden, das preiswert herzustellen ist, daher eine große Dachflaches eventuell das
gesamte Dach, hiermit ausgerüstet werden kann und sich dann eine große Energieausbeute
ergibt. Als Wärmesammler wird vorzugsweise Metall verwendet wie z.B. Kupferblech,
Aluminiumblech, Eisen-Stahlblech. Gegen Witterungseinflüsse wird das Metall auf
bekannte Art geschützt, wie z. bs Lackieren, Eloxieren1 Anodisieren usw..
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Bei Verwendung von Aluminium kann z.B. auch ein strangge preßtes Profil
angefertigt werden, das auf die gewünschte Länge abgesägt werden kann Der Wärmesammler
kann z.B. auf der Oberfläche eines Dachziegels angebracht werden1 entweder direkt
oder in einer dem Wärmesammler in den Abmessungen angepaßten Vertiefung.
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Am einfachsten ist wohl ein gebogenes oder auf andere Art -geformtes
Blech, angepaßt an die Abmessungen des Dachziegels. Denkbar und machbar ist sowohl
die ganz oder teilweise Bedeckung der Dachziegeloberseite als auch der Dachziegelunterseite
oder Verwendung anstelle von IIolzschindeln bei Biberschwanzdächern. Wird nur die
flache Seite der Dachziegeloberseite mit dem Wärmesammlerblech
abgedeckt,
so kann dieses an der Dachziegelunterkante klammerä}inlich eingerastet werden. Nach
Anpassung an die Fälze und Haltenocken des Dachziegels wird das Wärmesammlerblech
über die Dachziegel oberkante geklemmt oder.geklebt.
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Angeformt an das Wärmesanunlerblech ist eine Halterung für das Wärmeleitungsrohr,
die für einen guten Kontakt und damit gute Wärmeleitung sorgt. Durch diese Halterung
entsteht stich eine zusätzliche Verkettung und damit Befestigung der Ziegel untereinander
und am Dach, z.B. als Sicherung gegen S turmschäden.
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Bei gleichzeitiger Bedeckung der Dachziegelunterseite wird ein Wärmesammlerblech
z.B. ringsumlaufend gestaltet, wobei sich die beiden Enden am Wärmesammlerrohr treffen.
In diesem prall wird nicht nur die Umweltwärme draußen, wie z.B.
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Sonneneinstrahlung, Luftwärme usw. genutzt, die entweder direkt vom
Wärmesanimler aufgenommen wird oder indirekt über den Dachziegel als hervorragendes
Speichermedium an den Wärme sammler abgegeben wird, sondern auch die hauseigene
Wärme wieder aufgenommen.
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Ein Wärmesammlerblech kann z.B. auch so ausgestaltet werden, daß die
gesamte Oberfläche eines Dachziegels bedeckt wird. Als Unterseite kann dann ein
normaler Ziegel beispielsweise verwendet werden oder man fertigt vorzug weise aus
Kunststoff, geschäumtes oder ungeschäumtes Material, ein Ziegelunterteil, das hervorragende
Isolierwirkung hat und in der Ausformung bekannten Ziegeln entspricht.
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Farblich kann der Wärmesammler der Dachfarbe angepaßt werden, z.B.
rot oder schwarz, wobei natürlich mattschwarz den besten Effekt haben wird; so ergibt
z.B. die mattschwarze
Anodisierung von Aluminium einen sehr guten
Effekt bei hoher Witterungsbeständigkeit Es ist auch denkbar und möglich den Wärme
sammler innerhalb des Dachziegels anzuordnen Dabei kann der Wärme sammler z.B. die
Form eines Bleches oder Drahtnetzes bzw. Gitters llaben. Vor dem Brennvorgang des
Ziegels kann er beispiel 9 weise in den weichen Ton eingedrückt werden9 so daß das
Dach äußerlich nicht von einem normalen Ziegeldach unter schieden werden kann Ebenfalls
ist es denkbar und mögliche den Wärmesammler in spezielle Ausnehmungen des Ziegels
einzubringen mit demselben oben beschriebenen Effekt.
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Die Rohrhalterung des Wärmesammlers wird gut leitend mit dem dahinter
befindlichen Wärmeleitungsrohr verbunden. Dag bei befindet sich innerhalb des Wärmeleitungsrohrs
das Wärmetransportmedium Als Rohrmaterial kann jedes bekannte Material Verwendung
finden, wie z.B. Aluminium und Kupfer.
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Dabei ist darauf zu achten daß das Material des Wärmesammlers auf
das Rohrmaterial abgestimmt ist, so daß keine elektrisch induzierte Korrosion entsteht.
Selbstverständlich ist auch die Verwendung von geeignetem Kunststoff möglich, besser
leitend sind allerdings Metalle. Um an den Dachkanten möglichst wenig Rohrverbindungen
vornehmen zu müssen, ist darauf zu achtes vorwiegend biegsames Material zu verwenden.
Die Rohrverbindungen erfolgen auf bekannte Art, wie z.B. Fittingss Schweißen, Schlauchbinder,
Quetschkupplungen. Zu- und Ableitungen des Wärmeleitungs rohrs werden an einen Heizkreislauf
bekannter Art, wie z.B.
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Absorberkreislauf mit Wärmepumpe, angeschlossen.
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Als Verfahren für die Konstruktion und Verlegung eines Wärmesu'inmlerdaches
der beschriebenen Art bietet sich folgende Vorgehensweise an: 1. Anbringung der
Wärmesammler an die einzelnen Ziegel 2. Lose Verlegung der Rohre zwischen die Dachlatten
3. Verlegung der Ziegel in Reihen oder Verlegung des ganzen Dachcs 4. Verbinden
der Wärmesammler mit den Wärmeleitungsrohren durch einfaches -Zusammenklemmen 5.
Isolierung des Daches zwischen den Sparren.
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Eine mögliche Gestaltungsform des Wärmesammlers ist in den Figuren
l bis 3 dargestellt, Es zeigen: Fig. l einen Längsschnitt durch ein herkömmliches
Ziegeldach mit Flachdachpfannen urid einen Längsschnitt durch ein Wärmesammlerblech;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Dachziegel mit Wärmesammler und Wärmesammlerrohren
sowie eine Draufsicht auf ein Wärmesammlerblech auf und unter dem Ziegel und
Fig
3 eine Prinzipanordnung der Wärmesammlerrohre mit Anschluß an einen Heizkreis In
den Figuren ls 2 und 3 sind bezeichnet Dachziegel 1 Dachs parren 2, Dachlatte 3,
Wärmcsammler 4, Haltenocken 5, Halteklammer 6, Rohrhalterung 7, Wärmeleitungsrohr
8, Wärmetransportmedium 9, Heizkreislauf 10 Figur 1: Als Dachziegel l sind hier
beispielhaft Flachdachpfannen im Längsschnitt gezeichnet Das Wärmesammlerblech 4
wird dann auf den Dachziegel 1 geklipst Hierbei umgreift eine an das Wärmesammlerblech
4 angeformte Halteklammer 6 die Unterkante des Dachziegels Entsprechend den Ausformungen
der Fälze des Dachziegels sind Haltenocken 5 im Wärmesammierblech 4 eingeformt Am
anderen Ende des Wärmesammlerblechs 4 ist eine Rohrhalterung 7 angeformt, welche
zwei Funktionen erfüllt Erstens dient sie als Halteklammer an der oberen Kante des
Dachziegels 1 Zweitens ist die Rohrhalterung 7 so geformt, daß sie das Wärmeleitungsrohr
8 aufnehmen kann. Wird diese Rohrhalterung 7 umgebogen, so kann sie, wenn gewünscht,
das Wärmeleitungsrohr 8 umfassen, bei dem für die Wärme leitung notwendigen guten
Kontakt. Selbstverständlich kann das Wärme sammlerblech 4 auch in Querrichtung des
Dachziegels geformt sein, so daß dann die Rohrhalterung 7 in Längsrichtung verläuft
und damit das Wärmetransportrohr 8 parallel zur Firstkante verlaufen kann
Figur
2: Figur 9 zeigt das unter Figur 1 beschriebene Wärmesammlerblech 4 in der Draufsicht.
Dabei deckt es die nach außen sichtbare Dachfläche teilweise ab. Die gebogene Kante
des Dachziegels 1 bleibt frei. Selbstverständlich ist es denkbar und möglich, auch
die gesnmte Dachziegeloberfläche abzudocken. Sollte es aus optischen Gründen vorgezogen
werden1 das Wärmesammlerblech 1i nicht sichtbar zu machen, so kann cs zB. auch in
den überlappenden Fälzen des Dachziegels 1 seitlich und oben untergebracht werden.
In dem hier vorliegenden Beispiel der Flachdachpfanne hat es die Form eines auf
den Kopf gestellten L. Wenn es allerdings nur im überlappenden Zwischenbereich der
Dachziegel l untere bracht ist, wird es nicht direkt von der Sonne beschienen und
nimmt die Umweltwärme nur indirekt über die Dachziegel 1 auf.
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Figur 3 Figur 3 zeigt eine Prinzipskizze eines Heizkreislaufs 10 mit
zu den Dachlatten 3 parallel verlaufenden Wärmeleitungs rohren 8. Die Verbindungen
der Wärmeleitungsrohre 8 können auf bekannte Art vorgenommen werden, wie z.B. mit
Fittings oder Schlauchbindern. Hier wird davon ausgegangen, daß das Wärmeleitungsrohr
8 auch in einem Stück von einer Rolle verlegt werden kann, so daß nur ein Zufluß
und ein Abfluß entsteht. Als Heizkreislauf 10 kann ein Kreislauf beliebiger, bekannter
Art angeschlossen werden, wie z.B mit einer Wärmepumpe.
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L e e r s e i t e