NL2015098B1 - Energietransportsysteem voor gebruik op een dak en toepassing daarvan. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een warmtetransportsysteem voor een dak, omvattende een warmteafvoerinrichting met een warmtegeleidend orgaan en een daarmee in warmteoverdrachtstoestand gekoppelde opneemorgaan voor opname van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie. Het systeem is gekenmerkt doordat het warmtegeleidende orgaan is ingericht voor plaatsing tussen een dakpan en het dak, en dat het orgaan ten minste een uitsparing omvat voor opname van een ophangnok van een dakpan. De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor gebruik van dit warmtetransportsysteem.

Description

ENERGIETRANSPORTSYSTEEM VOOR GEBRUIK OP EEN DAK EN TOEPASSING DAARVAN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een energie-transportsysteem voor gebruik op een dak volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijk systeem is in de techniek bekend. Bijvoorbeeld zijn zonnecollectoren bekend die op een dak worden geplaatst en door hun inherente zwarte kleur een groot warmte opnemend vermogen bezitten. In warmte overdragend verband voorziene leidingen met een energiedrager voeren de opgenomen warmte af, bijvoorbeeld voor opslag in een boiler, eventueel voor verdere verhitting. De energiebesparing voor de bewoners van een huis met zonnecollectoren kan met een dergelijk systeem zeer groot zijn.

Dit bekende systeem heeft als nadeel dat de zonnecollectoren een grote invloed hebben op het uiterlijk van het dak. De zonnecollector wordt in plaats van een bestaande dakbedekking van dakpannen op het dak geplaatst of wordt over de bestaande dakbedekking heen aangebracht. De oorspronkelijke dakpannen zijn hierdoor niet langer zichtbaar. Om die reden doorstaan ze vaak niet de toets van de welstandscommissie. Gebruik is in dat geval onmogelijk.

In de praktijk is derhalve behoefte aan een verbeterd systeem dat kan worden geplaatst zonder dat het uiterlijk van een bestaande dakbedekking wordt veranderd.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterd systeem van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een systeem van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen dat het uiterlijk van een dak met een bedekking van dakpannen niet verandert.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een verbeterd systeem te verschaffen dat warmte-energie met hoge efficiëntie afvoert.

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoeringsvorm een energietransportsysteem dat de maatregelen van conclusie 1 bevat. Dit systeem heeft het voordeel dat de originele bedekking van dakbekleding op het dak kan blijven en het oorspronkelijke uiterlijk van het dak niet wordt veranderd. Met name bij gebruik van dakpannen of reeds geïnstalleerde zonnepanelen op een dak is dat een onnoemlijk groot voordeel.

Tevens is gebleken dat het systeem volgens de uitvinding een zeer hoge energieopbrengst verschaft. De temperatuur van een dak onder een dakbedekking, zoals onder een dakpan, is verrassender-wijze veel hoger dan bekend is van gebruikelijke zonnecollectoren, waardoor op eenvoudige en esthetisch aantrekkelijke wijze meer energie kan worden gewonnen dan op basis van de stand der techniek kon worden verwacht. Een dergelijke synergetische werking is volkomen onverwacht.

De ophangnok van bijvoorbeeld een dakpan kan in de genoemde voorziening worden opgenomen. Die voorziening kan een verdieping zijn waar de nok in valt, zodanig dat de combinatie van de inrichting volgens de uitvinding en de dakpan middels de genoemde voorziening aan een panlat wordt opgehangen, of kan een uitsparing in het materiaal zijn waar de nok in wordt gevoegd, zodanig dat de dakpan met de nok aan de panlat hangt. Hierna zal er in hoofdzaak van uit worden gegaan dat de voorziening een uitsparing is.

Het heeft hierbij in het bijzonder de voorkeur dat, in het warmtetransportsysteem volgens de uitvinding, het warmtegeleidende orgaan is ingericht voor positionering tegen een dakzijde van de dakbedekking en het opneemorgaan is gepositioneerd nabij de ten minste ene voorziening, bijvoorbeeld de ten minste ene uitsparing, voor de ophangnok. Hierdoor kan op eenvoudige wijze binnen de bestaande constructie van een hellend dak dat is ingericht voor bedekking met een dakbedekking, zoals dakpannen of zonnepanelen, de uitvinding op zeer efficiënte wijze worden toegepast.

Om een geschikte klemming van de leiding in het opneemorgaan te verkrijgen zal de leiding vast erin moeten worden opgenomen, wat bijvoorbeeld kan worden verkregen met een buisvormig opneemorgaan waar een leiding doorheen wordt getrokken na plaatsing van de warmteafvoerinrichting onder de dakbedekking. Een geschikte klemming van de leiding in het opneemorgaan kan bij voorkeur ook worden verkregen wanneer het opneemorgaan in doorsnede een cirkelseg- ment vormt tussen 180° en 260°, bij voorkeur tussen 180° en 220°. Dit verschaft de mogelijkheid om een enigszins buigzame, vervormbare leiding in een traject aan diameters toe te passen, waarbij de leiding te allen tijde in het opneemorgaan kan worden gedrukt en daar geklemd in worden gehouden, terwijl een adequaat contact met het opneemorgaan wordt verkregen. Een optimale overdracht van warmte verkrijgt men wanneer de leiding in hoofdzaak volledig tegen het oppervlak van het opneemorgaan aanligt.

Bij voorkeur is het opneemorgaan in hoofdzaak over de gehele breedte van de warmteafvoerinrichting voorzien. Dit blijkt een optimale afvoer van warmte van het warmtegeleidende orgaan naar de leiding te verschaffen. Echter, het opneemorgaan kan bijvoorbeeld ook van om en om boven en onder geplaatste lippen zijn voorzien waar de leiding tussendoor wordt gevlochten. Een ander mogelijkheid is dat het opneemorgaan van twee al dan niet doorlopende benen is gevormd die, eventueel gezamenlijk met het stuitorgaan, een opneemorgaan vormen met in doorsnede een cirkelsegment tussen 180° en 260°, bij voorkeur tussen 180° en 220°.

Een efficiënte afvoer van warmte wordt voorts met name verkregen indien het materiaal van het warmtetransportsysteem volgens de uitvinding een warmtegeleidend materiaal omvat. Het materiaal dient een grote warmtegeleidbaarheid te bezitten, bij voorkeur van ten minste 0,5 W/mK en met meer voorkeur ten minste 1,2 W/mK, en is bij voorkeur gekozen uit een metaal, bij voorkeur ten minste een van aluminium en koper.

In het bijzonder is de efficiëntie optimaal indien het warmtegeleidend orgaan en het opneemorgaan van ten minste een van aluminium en koper zijn vervaardigd.

Een eenvoudige vereniging van de warmteafvoerinrichting met een dakpan kan worden verkregen wanneer het warmtegeleidend orgaan zich in een eerste hoofdvlak uitstrekt en nabij de ten minste ene voorziening, bijvoorbeeld de ten minste ene uitsparing voor het ophangorgaan, gelegen rand een opsluitorgaan omvat voor het daarin opnemen van een deel van de dakpan. Door de dakpan zodanig op te sluiten in het opsluitorgaan kan de combinatie van warmteafvoerinrichting en dakpan eenvoudig worden geplaatst op een dak. De dak-bedekker kan de combinatie van dakpan en warmteafvoerinrichting eenvoudig met een hand houden en plaatsen.

Het opsluitorgaan kan op voordelige wijze zijn gevormd van een van het warmtegeleidend orgaan afstaand stuitorgaan waartegen een rand van de dakpan wordt geplaatst en een op afstand van het warmtegeleidende orgaan aan het stuitorgaan gekoppelde schouder voor het tussen het warmtegeleidende orgaan en de schouder opsluiten van ten minste een deel van de dakpan. Bijvoorbeeld kan het in de gebruikstoestand op een dak meest naar boven gelegen deel van de dakpan in het opsluitorgaan worden opgesloten. Voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat de bovenliggende dakpan over de schouder heen kan worden geplaatst, waardoor de schouder niet zichtbaar is van buitenaf.

Een efficiënte uitvoeringsvorm wordt voorts verkregen wanneer het opneemorgaan is gekoppeld met het opsluitorgaan. Dit levert een optimale warmteoverdracht wegens het geringe aantal onderdelen en de korte weg die de warmte-energie aflegt van het warmtegeleidende orgaan naar het opneemorgaan en de daarin geplaatste leiding .

Een dakpan kan eenvoudig en nauwkeurig in het opsluitorgaan worden opgenomen indien de schouder in hoofdzaak parallel aan het hoofdvlak is gelegen.

Overigens heeft het de voorkeur dat de vorm van het warmtegeleidend orgaan en de schouder in hoofdzaak de vorm van de dakpan volgen. Hierdoor kan een optimale overdracht van warmte van de dakpan naar het warmtegeleidend orgaan worden verkregen. Voordeel van de uitvinding is daarom ook dat deze in hoofdzaak aan de vorm van elke soort dakpan kan worden aangepast. Zowel vlakke dakpannen als dakpannen met een enkele of zelfs meerdere welvingen kunnen van het warmtetransportsysteem volgens de uitvinding worden voorzien .

Een zeker en langdurig blijvend warmtegeleidend contact kan worden verkregen door ten minste een deel van het warmtetransportsysteem met een warmtegeleidende kit aan de dakpan te koppelen.

Een bijzondere toepassing is gelegen in het plaatsen van het warmtetransportsysteem volgens de uitvinding achter vlakke of gewelfde dan wel gebogen dakpanelen. Hierdoor kan het warmtetransportsysteem ook geschikt worden toegepast op andere dan schuine daken, zoals op dakterrassen en dergelijke.

Volgens een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het afvoeren van warmte vanaf een positie tussen een dak en een dakbedekking, in het bijzonder een dakpan, onder toepassing van het warmtetransportsysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de stap van het positioneren van de warmteafvoerinrichting tegen de dakbedekking, het in de ten minste voorziening plaatsen van een ophangnok van de dakbedekking, en het aan een panlat ophangen van de dakbedekking, zodanig dat het warmtegeleidend orgaan is gelegen tussen het dak en de dakbedekking, en het in het opneemorgaan positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie. Hiermee worden de voordelen verkregen zoals hiervoor genoemd.

Bij de werkwijze heeft het in het bijzonder de voorkeur dat deze de stap omvat van het op een dak positioneren van een rij dakpannen met een warmteafvoerinrichting onder ten minste enkele van de dakpannen, en het in de opneemorganen van de warmteafvoer-inrichtingen positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie. Door een zo groot mogelijk aantal dakpannen in een rij te voorzien van de warmteafvoerinrichting volgens de uitvinding kan en zo groot mogelijke hoeveelheid energie aan het dak worden onttrokken.

De uitvinding is niet slechts toepasbaar onder dakpannen, maar ook onder andere dakbedekkingen, zoals panelen, waaronder zonnepanelen. De uitvinding heeft derhalve tevens betrekking op een werkwijze omvattende de stap van het op een dak positioneren van een rij zonnepanelen met een warmteafvoerinrichting onder ten minste enkele van de zonnepanelen, en het in de opneemorganen van de warmteafvoerinrichtingen positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie.

Een verdere verbetering van de efficiëntie kan worden verkregen in de leiding opgewarmd fluïdum aan een warmtewisselaar toe te voeren. Met name heeft het de voorkeur het fluïdum aan een warmtepomp toe te voeren.

Een optimaal bedrijf verkrijgt men door het aan de leiding terugvoeren van uit de warmtewisselaar of warmtepomp afkomstig fluïdum, waardoor een uiterst efficiënte warmtewincyclus wordt verkregen.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening nader worden uitgelegd. De tekening toont hierbij in:

Fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een warmteafvoerin-richting volgens de uitvinding,

Fig. 2 een zijaanzicht in doorsnede van een deel van een warmteafvoerinrichting volgens de uitvinding,

Fig. 3 een perspectivisch aanzicht van een warmteafvoerinrichting volgens de uitvinding in combinatie met een dakpan.

In de figuren zijn dezelfde onderdelen middels dezelfde ver-wijzingscijfers aangeduid. Echter, de voor een praktische uitvoering van de uitvinding noodzakelijke onderdelen zijn niet alle getoond, vanwege de eenvoud van de weergave.

Fig. 1 toont een perspectivisch aanzicht van een warmteafvoerinrichting 1 volgens de uitvinding. De warmteafvoerinrichting 1 omvat een warmtegeleidend orgaan 2, in hoofdzaak in de vorm van een vlakke plaat 2 die tegen de achterzijde (dat is de dakzijde) van een dakpan kan worden geplaatst. Zoals bekend mag worden verondersteld, is een dakpan voorzien van (meestal) twee nokken waarmee de dakpan aan een panlat op het dak kan worden gehangen. De nokken steken uit vanaf een rand van de achterzijde van de dakpan. De warmteafvoerinrichting 1 omvat om die reden in de getoonde uitvoeringsvorm twee uitsparingen 3, 4 voor opname van de genoemde nokken. De uitsparingen 3, 4 zijn in de weergegeven uitvoeringsvorm in het warmtegeleidend orgaan 2 voorzien.

Naast de uitsparingen 3, 4 loopt het warmtegeleidend orgaan 2 door naar een opsluitorgaan 5 waarmee een dakpan tegen de warmteafvoerinrichting 1 kan worden opgesloten. Het warmtegeleidend orgaan 2 is op warmte overdragende wijze verbonden met het opsluitorgaan 5, en is bij voorkeur daar vast mee verbonden. Bijvoorbeeld kan het warmtegeleidende orgaan als een geheel met het opsluitorgaan 5 zijn vervaardigd.

Het opsluitorgaan 5 is gevormd van een van het vlak van het warmtegeleidende orgaan 2 afstaand stuitorgaan 6 en een daarmee verbonden schouder 7. Het warmtegeleidende orgaan 2, het stuitor-gaan 6 en de schouder 7 vormen een gedeeltelijke U waarbinnen een deel van de dakpan kan worden opgenomen.

Aan de van de schouder 7 af gelegen zijde van het stuitorgaan 6 is een opneemorgaan 8 voorzien waarin een deel van een leiding (niet getoond in Fig. 1) kan worden opgenomen. Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van een deel van de warmteafvoerinrichting 1 volgens de uitvinding. Het opneemorgaan 8 heeft een gedeeltelijk ronde vorm, waarbij het cirkelsegment dat door het materiaal van het opneemorgaan 8 wordt gevormd in deze uitvoeringsvorm groter is dan 180°. Hierdoor kan de leiding 9 vast worden geklemd in het opneemorgaan 8. Door de breedte van de opening tot het opneemorgaan 8 kleiner te houden dan de dikte van de leiding 9 wordt een adequate opsluiting van de leiding 9 in het opneemorgaan 8 gewaarborgd. In de figuren is de opening in het opneemorgaan 8 aan de bovenzijde getoond. Die opening kan echter ook van het stuitorgaan 6 af zijn gericht of juist naar beneden zijn gericht.

Fig. 3 geeft een perspectivische weergave van een warmteaf-voerinrichting 1 volgens de uitvinding waarbij een dakpan 10 in het opsluitorgaan 6 is opgesloten. Nokken 11, 12 van de dakpan 10 zijn opgenomen in de uitsparingen 3, 4. Omdat in de getoonde uitvoeringsvorm de nok 12 aan de zijkant van de dakpan 10 is gelegen, is ook de uitsparing 4 aan de zijkant van het warmtegeleidend orgaan 2 open.

De leiding 9 in het opneemorgaan 8 zal tijdens gebruik onder een volgende dakpan zijn gelegen, waardoor deze goed zal zijn beschermd tegen warmteverlies naar de omgeving toe.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren getoonde uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.

Claims (15)

1. Warmtetransportsysteem voor een dak, omvattende een warmteaf-voerinrichting met een warmtegeleidend orgaan en een daarmee in warmteoverdrachtstoestand gekoppelde opneemorgaan voor opname van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie, met het kenmerk, dat het warmtegeleidende orgaan is ingericht voor plaatsing tussen een dakbedekking en het dak, en dat het orgaan ten minste een voorziening, bijvoorbeeld een uitsparing, omvat voor opname van een op-hangorgaan van de dakbedekking.

2. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 1, waarbij de dakbedekking een dakpan is en het ophangorgaan een ophangnok van de dakpan is.

3. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 1, waarbij het warmtegeleidende orgaan is ingericht voor positionering tegen een dak-zijde van de dakbedekking en het opneemorgaan is gepositioneerd nabij de ten minste ene voorziening, bijvoorbeeld de ten minste ene uitsparing, voor het ophangorgaan.

4. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het opneemorgaan in doorsnede een cirkelsegment vormt tussen 180° en 260°, bij voorkeur tussen 180° en 220°.

5. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, waarbij deze een warmtegeleidend materiaal omvat met een warmtegeleidbaar-heid van ten minste 0,5 W/mK, bij voorkeur gekozen uit een metaal, bij voorkeur ten minste een van aluminium en koper.

6. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 5, waarbij het warmtegeleidend orgaan en het opneemorgaan van ten minste een van aluminium en koper zijn vervaardigd.

7. Warmtetransportsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het warmtegeleidend orgaan zich in een eerste hoofdvlak uitstrekt en nabij de ten minste ene voorziening, bijvoorbeeld de ten minste ene uitsparing voor het ophangorgaan, gelegen rand een opsluitorgaan omvat voor het daarin opnemen van een deel van de dakpan.

8. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 7, waarbij het opsluitorgaan is gevormd van een van het warmtegeleidend orgaan afstaand stuitorgaan en een op afstand van het warmtegeleidende orgaan aan het stuitorgaan gekoppelde schouder voor het tussen het warmtegeleidende orgaan en de schouder opsluiten van ten minste een deel van de dakpan.

9. Warmtetransportsysteem volgens conclusie 7 of 8, waarbij het opneemorgaan is gekoppeld met het opsluitorgaan.

10. Warmtetransportsysteem volgens een der conclusies 8-9, waarbij de schouder in hoofdzaak parallel aan het hoofdvlak is gelegen.

11. Werkwijze voor het afvoeren van warmte vanaf een positie tussen een dak en een dakbedekking, in het bijzonder een dakpan, onder toepassing van het warmtetransportsysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de stap van het positioneren van de warmteafvoerinrichting tegen de dakbedekking, het in de ten minste voorziening plaatsen van een ophangnok van de dakbedekking, en het aan een panlat ophangen van de dakbedekking, zodanig dat het warmtegeleidend orgaan is gelegen tussen het dak en de dakbedekking, en het in het opneemorgaan positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, omvattende de stap van het op een dak positioneren van een rij dakpannen met een warmteafvoerinrichting onder ten minste enkele van de dakpannen, en het in de opneemorganen van de warmteafvoerinrichtingen positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, omvattende de stap van het op een dak positioneren van een rij zonnepanelen met een warmteaf-voerinrichting onder ten minste enkele van de zonnepanelen, en het in de opneemorganen van de warmteafvoerinrichtingen positioneren van een leiding met daar doorheen stromend fluïdum voor het afvoeren van door het orgaan opgenomen warmte-energie.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 11, 12 en 13, voorts omvattende het toevoeren van in de leiding opgewarmd fluïdum aan een warmtewisselaar, bij voorkeur aan een warmtepomp.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, voorts omvattende de stap van het aan de leiding terugvoeren van uit de warmtewisselaar afkomstig fluïdum.