DE3314637A1

DE3314637A1 - Dachstein

Info

Publication number: DE3314637A1
Application number: DE19833314637
Authority: DE
Inventors: Bernd 5630 Remscheid Melchior
Original assignee: Bm Chemie Kunststoff 5678 Wermelskirchen GmbH; Bm Chemie Kunststoff GmbH
Current assignee: VOLKSBANK REMSCHEID EG 5630 REMSCHEID DE
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1983-11-17

Description

Dachstein Die Erfindung betrifft einen Dachstein zum einander überlappenden Bedecken geneigter Dachflächen, bei denen in dem von benachbarten Dachsteinen nicht überdeckten Bereich Halbleiterphotoelemente angeordnet sind und unterhalb der Halbleiterphotoelemente der Dachstein einen Hohlraum aufweist, der mit den Hohlräumen der darunter und des darüber liegenden Dachsteins verbunden ist.
Unter Dachsteinen werden Dachpfannen oder Dachziegel verstanden, die die Außenhaut eines geneigten Daches bilden.
Es wurde bereits vorgeschla(+en, Dachpfa..nen als Sonnenkollektoren auszubilden. Diese bekannten Dachpfannen sind aber aufwendig in llerstellung und Montage auf dem Dach als auch von geringer Leistung. Darüber hinaus liefern sie nur Wärme.
Aus der DE-OS 28 51 975 ist es bekannt, einen Dachziegel der eingangs genannten Art von einem Fluid, wie z.B. Wasser, von oben nach unten im freien Fall durchströmen zu lassen, wobei das durch den Hohlraum fliegende Wasser von der Sonnenstrahlung durchstrahlt ist, um es aufzuwärmen. Hierzu ist die ohere Abdeckung durchsichtig. Das Wasser ist im Kreislauf zwangsgeführt, wofür eine Pumpe erforderlich ist.
Eine solche Anlage ist verhältnismäßig aufwendig.
Aus dem DE-GM 79 08 761 ist es hekannt, die Hohlräume von Dachsteinen von Luft durchstromen zu lassen, wobei die Luft in einem geschlossenen Kreislauf zwangsgefiihrt ist. Die in den Dachziegeln befindlichen Hohlräume nutzen wiederum den Treibhauseffekt. Bei beiden bekannten Dachsteinformen führt das Durchströmen der in dn Dachsteinen befindlichen Hohlräume zu Ablagerungen und Verschmutzungen insbesondere der Unterseite der lichtdurchlässiqen Abdeckplatte, so daß schon nach kurzer Zeit der Wirkungsgrad dieser Dachsteine erheblich abnimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dachstein zu schaffen, der über lange Zeit seinen hohen Wirkungsgrad heibehält und keine aufwendigen Zusatzanlagen erfordert. Auch ist es Aufgabe der Erfindung, einen Dachstein der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß er bei einem optischen Eindruck nahe eines üblichen Dachsteins elektrischen Strom erzeugt und einfach in Flerstellunq und Montage ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Dachstein zu schaffen, der sowohl elektrischen Strom als auch Wärme abführt.
Diese Aufgaben werden crfindungsqemäß dadurch gelöst, daß die Hohlräume der Dachsteine von unten nach oben von Luft durchstromt sind, die der Umgebungs- bzw. Außenluft entnommen wird, daß die HalbleiterDhotoelemente in der den Hohlraum abdecknden Platte arzreordr,et oder einnelassen sind, und daß diese Platte im wesentlichen lichtundurc'-lässig ist und ihre Unterseite von der vorbeiströrnender Luft kühlbar ist.
Bei diesem Dachstein bilden die miteinander verbundenen Hohlräume einer übereinander liegenden Reihe von Dachsteinen einen Luftkanal, der von den Dachsteinen erwärmt wird und damit warme Luft erzeugt.
Die Hohlräume werden dagegen nicht direkt von den Sonnenstrahlen erreicht, so daß der Treibhauseffekt nicht genutzt wird. Vielmehr besteht eine strencre Trennung zwischen der Nutzun der Sonnenstrahlen durch die Halbleiterphotoelemente und der Nutzung der zusätzlichen Wärme durch Abführung dieser durch den aufsteigenden Luftstrom. Es wird hier der Kamineffekt genutzt. Die Dachsteine behalten stets denselben hohen Wirkungsgrad und erfordern keinen geschlossenen StrömuncXskreislauf für die Luft.
Die warme Luft kann entweder direkt zum Wärmen verwendet werden oder aber durch Wärmepumpen erhöht und insbesondere gespeichert werden. Die auf der Oberseite der Dachsteine angeordneten Halbleiterphotoelemente erzeugen darüber hinaus Strom, so daß durch diese Dachsteine sowohl ein Absorberdach als auch ein Solarzellendach geschaffen wird.
Die in Dachsteinen vorgesehenen Hohlräume bieten dariibcr hinaus den Vorteil, das die durch sie hindurchströmende Luft die Halbleiterphotoelemente kühlt, wodurch die Leistung der Halbleiterphotoelemente bzw. der Solarzellen wesentlich erhöht wird.
Eine besonders einfache und insbesondere sließtechnisch vor- teilhafte Herstellung der Dachsteine wird dadurch erreicht. daß die Unterseite und Seitenwände von einem Grundkörper gebildet sind, der mindestens eine nach oben hin offene Ausnehmung als Hohlraum bildet, die von einer Platte oben abgodeckt ist, die die Halbleiterphotoelemente trägt Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Grundtürper aus einem Material, insbesondere Beton, gegossen ist. Dieses Material ist besonders preiswert und eignet sich für Massenherstellung. Ferner erreicht hierdurch der Dachstein ein ausreichendes Gewicht. Dabei kann der Beton ein Polymerbeton sein.
Um zu erreichen, daß nur aufgrund des Verlegens der Dachsteine in üblicher Weise auf den Dach latten die Hohlräume der Dachsteine miteinander verbunden werden ohne jeglichen Mehraufwand an Montage, wird vorgeschlagen, daß der Hohlraum im oberen überlappenden Bereich mit dem Hohlraum des oberen Dachsteins über eine in der Oberseite befindliche Öffnung und im unteren überlappenden Bereich über eine in der Unterseite befindliche Öffnung verbunden ist.
Die Abdeckplatten der Dachsteine können an ihrer Unterseite in den Hohlraum hineinragende Kühlrippen tragen, wodurch eine gute Kühlung der Halbleiterphotoelemente erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trägermaterial der Abdeckplatte ein gießfähiges Material, insbesondere Beton, z.B. ein Polymerbeton,ist. Hierdurch kann das Trägermaterial der Abdeckplatte denselben Ausdehnungskoeffizienten wie die Halbleiterphotoelemente besitzen, so daß die Halbleiterphotoelemente nicht angegriffen werden. Insbesondere kann der Polymerbeton einen A @deha@ngskoeffizienten von α = 2,33 besitzen. Aus diesem Grund können duch die Halbleiterphotoelemente in das Tragerma@erial der Abdeckplatte eingegossen werden.
Zum Schutz der Halbleiterpnotoelemente wird vorgesch@@@@n daß oberhalb dieser eine @lasscheibe befestigt ist. Dabei kann zwischen der Glasscheibe und den Halbleiterphotoelementen eine transparente, @lastische Ausgleichsschicht insbesondere aus Acrylglas angeordnet sein, um unterschiedliche Ausdehnungen zuzulassen. Vorzugsweise ist die Oberseite der Glasscheibe gehärtet oder trägt einen harten, kratzfesten überzug, um auch über längere Zeit einen optimalen Strahlendurchgang zuzulassen. Hierzu wird auch vorgeschlagen, daß die Oberseite der Glasscheibe gegen Reflexionen behandelt ist.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß das Trägermaterial der Abdeckplatte Glas ist. In diesem Fall wird vorgeschlagen, da3 zwischen der Glasschicht und den Halbleiterphotoelementen eine elastische Ausgleichssenicht, insbesondere aus Acrylglas, angeordnet ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß zwischen dem umlaufenden Rand der Abdeckplatte und dem Grundkörper elastisches Material angeordnet ist. Dieses elastische Material hat die Aufgabe, die Abdockplatte abzudichten, mit d Grundkörper zu verbinden und einen Ausd@hnungsausgleich zu schaffen.
Ferner wird vorgeschlagen, daß die Anschlußleitungen für die Halbleiterphotoelemente zum Hohlraum durchgeführt sind und in diesem zur Verbindung mit benachbarten Dach- steinen einliegen. Die Hohlräume werden hiermit besonders vorteilhaft für die Führung der elektrischen Leitungen genutzt. Die elektrischen Leitungen liegen hier trocken und geschützt ein. Dabei können die Enden der .nschlußleitungen Steckelemente tragen, wodurch schon während des Aulegen der Dachsteine die Leitungen ohne großen blontaceru wand aneinander angeschlossen werden können.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad wird dann erreicht, wenn die Oberseite der Dachsteine eben ist. Das Dach unterscheidet sich von üblichen Dächern dann nicht, wenn die äußere Form der Dachsteine verkehrsüblichen Dachsteinen entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Dachstein; Fig. 2 einen Schnitt nach A-A in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach B-B in Fig. 1; und Fig. 4 einen Ausschnitt X in Fig. 2.
Der Dachstein 1 weist die Form eines hohlen Kastens auf, dessen äußere Abmessungen denen eines üblichen Dachsteins bzw. Dachpfanne oder Dachziegels entspricht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lunge größer als die Breite und die Höhe bzw. die Stärke nur einen Bruchteil der Breite. Der Dachstein besteht aus zwei Teilen, und zwar dem Grundkörper 2 und einer darauf liegenden Deckplatte 3.
Der Grundkörper 2 ist entsprechend einem nach oben hin offenen Kasten ausgebildet, so daß er einen @lachen, nach oben hin offenen Hohlraum 4 besitzt, der noch durch eine senkrechte Mittelwand 5 geteilt ist und an zwei senkre(hten Außenwänden vorspringende, angeformte Leisten 6 augweist, die Falze tragen, in die Falze benachbarter Dachsteine überlappend einliegen.
Der Hohlraum. 4 ist oben durch eine Abdeckplatte 3 abgeschlossen, die, wie auch der Grundkörper 2, aus Beton, insbesondere einem Polymerbeton, besteht. Dabei trägt die Abdeckplatte 3 Halbleiterphotoelemente 7, die oben aufliegen oder aber in den Beton eingegossen sind. Hierzu weist der Polymerbeton den gleichen Ausdehnungskoeffizienten von CL = 2,33 wie das Silizium der Halbleiterphotoelemente 7 auf. Oberhalb der Halbleiterphotoelemente liegt eine elastische Acrylausgleichsschicht 8 und darüber eine Glasscheibe 9, deren Oberfläche geortet ist und gegen Reflexe behandelt wurde.
Ein optisch einheitlicher und den üblichen Dachsteinen entsprechender Eindruck wird dadurch erzielt, wenn der Polymerbeton und die Solarzellen schwarz gefärbt sind.
An der Unterseite der Abdeckplatte 3 ragen in den Hohlraum 4 Kühlrippen 10 hinein. de in Richtung der durchströmenden Luft liegen. In den Bereichen, in denen die Dachsteine einander oben und unten überlappen, weisen die Abdeckplatte 3 und der Grundkö:per 2 miteinander übereinstimmende bzw. fluchtende Öffnungen 12 und 13 auf, so daß die t.uft von dem untersten Dachstein zu dem darüber liegenden usw. nach oben durch alle Dachsteine strömen kann. Eine an der Unterseite des Grundkörpers 2 angecrd- nete Nase 14 erlaubt einen Halt des Dachsteins an den Dachlatten.
An der Unterseite aus der Abdeckplatte 3 herausragende Leitungen sind durch den Hohlraum 4 und die Öffnungen 12, 13 gefu.1rt und erlauben über Stecker und Buchsen einen elektritchen Anschluß mit den Halbleiterphotoelementnn benachbarter Dachsteine.
Die Abdeckplatte 3 kann in einer alternativen Ausführung statt aus Beton auch aus Glas hergestellt sein, wobei dann zwischen dieser Glasschicht und den Halbleiterphotcelementen eine weitere elastische Acrylausgleichsschicht angeordnet ist.
Die die Hohlräume der Dachsteine durchströmende Luft wird der kühlen Umweltluft entnommen. Nachdem die Luft durch den Kamineffekt oben angelangt ist, wird sie entweder direkt zum Wärmen von Gebäuden benutzt oder einem Wärmetauscher zugeführt. Ein Rückführen der Luft zum untersten Dachstein ist nicht beabsichtigt, da dies aufwendig ist.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Dachstein zum einander überlappenden Bedecken geneigter Dachflächen, bei denen in dem von benachbarten Dachsteinen (1) nicht überdeckten Bereich Halbleiterphotoelemente (7) angeordnet sind und unterhalb der Halbleiterphotoelemente (7) der Dachstein (1) einen Hohlraum (4) aufweist, der mit den Hohlräumen (4) der darunter und des darber liegenden Dachsteins verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Hohlräume (4) der Dachsteine von unten nach oben von Luft durchströmt sind, die der Ume!ehunqs-bzw. Außenluft entnommen wird, daß die lSalbleiterphotoelemente (7) in der den Hohlraum abdeckenden Platte (3) angeordnet oder eingelassen sind, und daß diese Platte (3) im wesentlichen lichtundurchlässig ist und ihre Unterseite von der vorbeiströmenden Luft kühlbar ist.
2. Dachstein nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Unterseite und Seitenwände von einem Crundkörper (2) gebildet sind, der mindestens eine nach oben hin offene Ausnehmung als Hohlraum (4) bildet, der von der Platte (3) oben abgedeckt ist.
3. Dachstein nach Anspruch 2, d a d u r c h q e -k e n n z e i c h n e t , daP der Grundköroer (2) aus einem Material, insbesondere Beton, genossen ist.
4. Dachstein nach Anspruch 3, d a d u r c h 9 e -k e n n z e i c h n e t , daß der Beton ein Polomerbeton ist.
5. Dachstein nach einem der Ansprüche 1 bis A, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlraum (4) in oberen überlappenden Bereich mit dem.

Hohlraum des oberen Dachsteins (1) über eine in der Oberseite befindliche Öffnung (12) und im unteren überlappenden Bereich über eine in der Unterseite befindliche Öffnung (13) verbunden ist.
6. Dachstein nach einem der Ansinrüche 2 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abdeckplatte (3) an ihrer Unterseite in den Hohlraum (;) hineinragende Kühlrippen (10) trägt, die insbesondere in Richtung der Luftströmuna anbeordnet sind.
7. Dachstein nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trägermaterial der Abdeckplatte (3) ein gießfähiges Material, insbesondere Beton, z.B. ein Polymerbeton, ist.
8. Dachstein nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n z e i c h n e t , daß das Trägermaterial der Abdeckplatte (3) denselben Ausdehnungskoeffizienten wie Silizium besitzt.
9. Dachstein nach einen der Ansprüche 2 bis 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleiterphotoelemente (7) in das Trägermaterial der Abdeckplatte (@) eingegossen sind.
10. Dachstein na, einem der Ansprüche 1 bis 9, d a -d u r c h ; e k e n n z e i c h n e t t daß oberhalb der Halbleiterphotoelemente (7) @i@ (9) befestigt ist.
11. Dachstein nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Glasscheibe (9) und den Halbleiterphotoelementen (7) eine transparente elastische Ausgleichsschicht (8) insbesondere aus Acrylglas angeordnet ist.
12. Dachstein nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Oberseite der Glasscheibe (9) gehärtet ist oder einen harten, kratzfesten Überzug trägt.
13. Dachstein nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oberseite der Glasscheibe (9) gegen Rcflexionen behandelt ist.
14. Dachstein nach einem der Ansprüche 2 bis 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trägermaterial der Abdeckpjatte (3) Glas ist.
15. Dachstein nach Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Glasschicht und dn Halbleiterphotoelementen eine elastische usgleichsschicht, insbesondere aus Acrylglas, angeordnet ist.
16. Dachstein nach einem der Ansprüche 2 bis 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem umlaufenden Rand der Abdeckplatte (3) und dem Grundkörper (2) elastisches Material angeordnet ist.
17. Dachstein nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anschlußleitungen (15, 16) für die Halbleiterphotoelemente (7) zum Hohlraum (4) durchgeführt sind und in diesem zur Verbindung mit benachbarten Dachsteinen (1) einliegen.
18. Dachstein nach Anspruch 17, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Enden der Anschlußleitungen (15, 16) Steckelemente tragen.
19. Dachstein nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest die Oberseite eben ist.
20. Dachstein nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß seine äußere Form der eines verkehrsüblichen Dachsteins entspricht.