LU92781B1 - Thermische Solaranlage als Unterdach - Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz - Google Patents

Abstract

Helmut Theis Ingenieurburo fur Energieeffizienz Im Flurchen 15 54636 Rittersdorf Bezeichnung: Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz. Bei dieser Erfindung geht es darum, das der Absorber bzw. der Kollektor fur die thermische Solarwarme unter die Dacheindeckung als ganzeinheitliche Komponente konzipiert worden ist. Die gewonnene Warmemenge wird mittels einer speziell dafur ausgelegten Anlagentechnik entsprechend ins Heizungssystem eingebunden und folglich zur Bauteiltemperierung genutzt. Wichtig ist die Dacheindeckung mittels Schiefer, die die Wa'rmeiibertragung dann als Infrarotstrahlung (Warmestrahlung) an das metallische Rohr mit Warmeleitblechen im Luftzwischenraum iibertragt. Die eingeschlossene Luftschicht unter der Dacheindeckung, wird mittels einem Rohrleitungssystem mit einer motorisch gesteuerten Luftklappe sowie einer Ventilator-Steuerung kontrolliert abgefiihrt, urn einen Warmestau bzw. eine Uberhitzung zu verhindern. Dem erforderlichen Mindestlijftungsquerschnitt in der Dachkonstruktion nach DIN 4108-3 sowie der Verlegerichtlinien fur Schiefer nach DIN EN 12326 Teil 1+2 wird somit Rechnung getragen. Die Wa'rme wird mittels einem Drain-Back-System zunachst in einen offenen Warmwasser- speicher gespeichert und danach in ein geschlossenes System, vorrangig einem Energiespeicher zugefiihrt. Mit dieser Wa'rme wird im Fulspunkt des Aulsenmauerwerks die aufsteigende Feuchtigkeit durch eine ,,Bauteilaktivierung" verhindert. Die Bauteilaktivierung wird mittels einer Festwertregelung bedarfsgerecht gesteuert. Durch diese Mafsnahme kann ganzjahrlich die Feuchtigkeit in der Aufcenwand gemindert und die Bildung von Kondenswasser infolge eine Taupunktunterschreitung an der inneren Oberflache von Wa'rmebriicken verhindert werden. aufgestellt: Rittersdorf, den 20.07.2015 Helmut Theis (Dipl.-lng. (FH) Seite 1 von 1

Description

Beschreibung der Erfindung:

Name der Erfindung:

Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz.

Technisches Gebiet:

Es handelt sich um eine „thermische Solaranlage" im Bereich der Anlagentechnik HEIZUNG - SOLAR. Beschreibung: Übliche, thermische Solaranlagen werden nur als Aufdachkollektoren von Herstellern auf dem Markt angeboten. Diese Aufdachkollektoren werden als Komplett-Systempakete von Herstellern inklusive einem Solar-Standardspeicher mit zwei Wärmetauscher und einer Standard-Solarregelung vertrieben. Die Solarleitungen zu den Kollektoren müssen dann mit einer speziellen Solarflüssigkeit mit Frostschutz gefüllt werden.

Bei unserer Erfindung wird der Aufdachkollektor unter die Dacheindeckung in einem Zwischenfeld als sogenannter Unterdach-Absorber vor Ort in einzelnen Arbeitsschritten von Hand hergestellt (Figur 1). Somit ist dieser Absorber nicht mehr als Aufdachkollektor sichtbar. Diese Erfindung kann besonders bei denkmalgeschützten Gebäuden bzw. bei unter denkmalgeschützten Bauteilen von Gebäuden von großen Vorteil sein, wenn durch das zuständige Denkmalamt keine Aufdachkollektoren aufgebracht werden dürfen.

Das im Schutzanspruch 1 angegebene Merkmal der Infrarotstrahlung wird für den Wärmeübergang nutzbar gemacht und mittels den im Schutzanspruch 2 und 6 angegebenen Komponenten installationstechnisch vor Ort hergestellt. Die Kosten der Herstellung des Absorbers bleiben bei einer optimierten Planung in einem akzeptablen Bereich.

Ein großer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass nun Gebäude unter Denkmalschutz oder Gebäude mit denkmalgeschützten Bauteilen von dieser Erfindung profitieren um eine Bauteilaktivierung vorrangig der Außenwand ganzjährig ohne hohe Energiekosten dauerhaft herstellen können.

Bei denkmalgeschützten Gebäuden ist meist der Einbau einer sichtbaren „thermische Solaranlage", also Kollektoren auf dem Dach, nicht gestattet bzw. gewünscht weil es das Erscheinungsbild des Objektes dadurch negativ beeinflusst wird.

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Figuren 1 bis 5 erläutert dargestellt. Es zeigen

Figur 1: Konstruktion des Unterdach-Kollektors mit Schiefereindeckung und Luft- zwischenraum sowie die kontrollierte Luftabführung

Figur 2: Prinzip der Frostfreihaltung mittels Drain-Back-Steuerung

Figur 3: Bauteilaktivierung der Außenwand gegen aufsteigende Feuchtigkeit im

Mauerwerk

Figur 4: Schnittdarstellung der Schrägdachkonstruktion mit Schiefereindeckung, und kontroliiertem Lüftungssystem der Dachkonstruktion.

Aus diesem Grund haben wir das Innenleben der Kollektoren, also den Absorber, individuell nach Planung unterhalb der Schiefer - Dacheindeckung konzipiert (Figur 1). Die Schiefereindeckung muss dabei auf Hoiziattung angebracht werden (Figur 4).

Zum inneren hin, also zwischen den Sparren, muss das Dach mindestens nach EnEV - Vorgaben ausgedämmt werden.

Die Solaranlage ist gemäß Schutzanspruch 7 nur mit Wasser gefüllt, urn den Wärmeübergang zu begünstigen und wird mittels einer Drain-Back-Steuerung von einem „offenen Wärmespeicher" gesteuert (Figur 2). Hier sorgt eine einfache Temperaturdifferenzsteuerung für einen reibungslosen Betrieb der Anlage (Figur 4 + 2). lm Luft - Zwischenbereich der „verdeckten, thermischen Solaranlage" wird die Luftdurchströmung mittels einem Rohrleitungssystem und einer Steuerung kontrolliert abgeführt, urn Wärmestau zu verhindern (Figur 1).

Mit der gewonnenen Warme dieser „verdeckten, thermischen Solaranlage" wird im Fußpunkt des Außenmauerwerks die aufsteigende Feuchtigkeit durch eine „Bauteilaktivierung" verhindert (Figur 3). Dadurch kann z.B. bei einem Gewölbekeller die Entstehung von Kondensat insbesondere bei einem Temperaturwechsei in den Übergangszeiten (Frühjahr-Sommer) und (Sommer-Winter) entgegen gewirkt werden.

Durch ein besonderes Hydrauliksystem lässt sich diese gewonnene Warme in ein normales Heizungssystem problemlos einbinden (Figur 5).

Zudem handelt es sich hier urn eine dem Gebäude zugeführte „regenerative Energie", die nicht auf endliche Ressourcen zurückgreifen.

Vorteile cfieser Erfindung:

Primäreffekte: - Permanente Sockeitrocknung

Heizwirkung als direkte Strahlung Thermische Horizontal- und Vertikalsperre Inaktivierung der bauteilsalze

Nutzung dieser thermische Solaranlage als Zusatzheizung Autarker Betrieb dieser Bauteilaktivierung möglich Einsatz einer regenerativen Energie im Gebäudebestand Positive Stellungsnahmen von Denkmalpfleger Hoher solarer Deckungsgrad

Sekundäreffekte; - Wandnaher Warmluftbetrieb

Heizwirkung durch angehobene Oberflächentemperatur Kondensatschutz

Bauteiloptimierung durch Trocknung

Bezugszeichenliste (1) Unterdach -Absorber (2) Schiefereindeckung (3) Luftzwischenraum (4) Wärmeleitblech (5) Schrägdachkonstruktion (6) Drain-Back-Steuerung (7) Lüftungssystem (8) Bauteilaktivierung

Claims (14)

1. Patent - Schutzansprüche Erfinder: Helmut Theis Ingenieurbüro fur Energieeffizienz Im Fliirchen 15 54636 Rittersdorf Bezeichnune: Thermische Sotaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz.

   1. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung an den Unterdach-Absorber (1) iiber die Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der harten Deckung, gelattete Schiefereindeckung {2), im Luftzwischenraum (3) erfolgt.
2. 2. Unterdach-Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdach-Absorber (1) aus metallischem Rohr, mindestens 10 - 15 mm Durchmesser, gut wärmeleitend, und mit einem Wärmeleitblech (4) zur Vergrößerung der wärmeleitenden Oberfläche ausgestattet ist.
3. 3. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bauteilaktivierung alter Bausubstanz mittels thermischer Solar also regenerativ, als Unterdach-Absorber (1), erzeugt und ganzjährlich genutzt werden kann.
4. 4. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdach-Absorber (1) oberhalb der Dämmebene nach EnEV der Schrägdachkonstruktion (6) jedoch unter die gelattete Schiefereindeckung (2) angebracht wird.
5. 5. Gelattete Schiefereindeckung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiefereindeckung auf einer Lattung vorzugsweise mit mindestens 4 bis 8 cm Spaltmaß befestigt wird.
6. 6. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorlaufleitungen und Sammelrücklaufleitungen des Unterdach-Absorbers (1) aus 35 mm metallischem Rohr mittig und mit Gefälle angeschlossen werden, damit das darin enthaitene Fluid (Wasser) zurück in einen offenen Behälter fließen kann und damit die Anlage nicht einfriert. Die Steuerung der Anlagekomponenten erfolgt nach dem Drain-Back-Prinzip (8).
7. 7. Drain-Back-Steuerung (=Rückentleerung) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuerung nur Wasser als Fluid durch die thermische Solaranlage pumpt und dadurch ein vergünstigter Wärmeübergang gegeben ist. Diese Drain-Back (= Rückentleerng) Steuerung ist eine Komponente die zum Gesamtsystem für diese thermische Solaranlage zählt.
8. 8. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachabdichtung „Diffusionsoffen" und mit einer schwarzen Folie hergestellt werden muss, weil diese als „Schwarzer Strahler" die Wärmestrahlung absorbieren kann.
9. 9. Thermische Solaranlage ais Unterdach-Absorber mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» dass ein Lüftungssystem (7) als Sicherheit gegen Wärmestau im Luftzwischenraum mit einer Temperaturdifferenzsteuerung und motorischer Luftklappe installiert werden muss, welches die natürliche Belüftung hinsichtlich einem Mindestluftquerschnitt nach DIN 4108-3 regelt.
10. 10. Lüftungssystem (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Lüftungssystem als geschlossenes System unter Beachtung brand-schutztechnischer Gegebenheiten mit den Komponenten drehzahlgeregeltem Lüfter, Luftklappe und Steuerung mit Temperaturfühlern eine Einheit bildet.
11. 11. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese thermisch erzeugte Wârmeenergie auch einem externen Energiespeicher noch zugeführt werden kann.
12. 12. Thermische Solaranlage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Wârmemenge als Vorwârmung der Kaltwasserzuleitung zur Warmwasser-erzeugung eingesetzt werden kann.
13. 13. Thermische Solaraniage als Unterdach-Absorber (1) mit Schiefereindeckung zur Temperierung alter Bausubstanz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese thermische Energie für eine Bauteilaktivierung (8) im Altbau speziell im Fußpunkt des Außenmauerwerks gegen aufsteigende Feuchtigkeit aus Kellergeschossen genutzt werden kann.
14. 14. Bauteilaktivierung (8) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Rohrleitungen dieser Bauteilaktivierung am Fußpunkt der Außenwände dicht am Mauerwerk verlegt werden müssen. Diese Rohrleitungen werden anschließend mit einer Isolier-Schüttung bzw. mit einem geeigneten Innenputz mit der Außenwand zu einer Einheit zusammengefügt.