WO2008040422A1

WO2008040422A1 - Luftsonnenkollektoreinheit

Info

Publication number: WO2008040422A1
Application number: PCT/EP2007/007643
Authority: WO
Inventors: Hans Bommer; Wolfgang Schlott
Original assignee: Puren Gmbh
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-01
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Luftführungseinheit (10), die eine im Wesentlichen untransparente Deckschicht aufweist, die zumindest einen Grossteil einer Gesamtdeckschichtoberfläche bildet.

Description

Luftsonnenkollektoreinheit

Die Erfindung geht aus von einer Luftsonnenkollektoreinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorteile der Erfindung

Es wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Luftführungseinheit, die eine im Wesentlichen untransparente Deckschicht aufweist, die zumindest einen Großteil einer Gesamtdeckschichtoberfläche bildet, vorgeschlagen, wobei unter einem Großteil der Gesamtdeckschichtoberfläche zumindest 50% einer Oberfläche der Luftsonnenkollektoreinheit verstanden werden soll, die von einer Montagefläche abgewandt ist und insbesondere einer Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Weiter soll unter einer „Luftführungseinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Luft zu führen und die dazu vorgesehen ist, dass Luft durch Sonnenstrahlung innerhalb derselben vorteilhaft erwärmt werden kann. Unter "vorgesehen" soll speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter einer „im Wesentlichen untransparenten Deckschicht" soll eine Deckschicht mit einer Transmission von weniger als 20%, vorteilhafterweise von weniger als 10% und besonders vorteilhaft von weniger als 1% des eingestrahlten Lichts verstanden werden. Eine Absorption von mehr als 50% des eingestrahlten Lichts ist dabei vorteilhaft. Durch eine untransparente Deckschicht kann die Luftsonnenkol- lektoreinheit besonders strapazierfähig gestaltet werden und ist damit insbesondere in Gebieten mit extremen Wetterbedingungen und/der mit hoher Sonneneinstrahlung, wie beispielsweise in Wüstengebieten oder in wüstenähnlich Gebieten, einsetzbar. Insbesondere die Deckschicht ist der Sonneneinstrahlung und weiteren Wettereinflüssen ausgesetzt. Eine metallische Deckschicht ist als eine untransparente Deckschicht besonders vorteilhaft, da eine metallische Deckschicht eine vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Es sind aber auch andere untransparente Deckschichten, wie beispielsweise Kohlenstofffaserdeckschichten, denkbar.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Luftführungseinheit eine Sandwichbauweise aufweist. Unter einer „Sandwichbauweise" soll insbesondere eine Bauweise verstanden werden, die zwei beabstandet angeordnete Deckeinheiten umfasst, zwischen die eine Kerneinheit eingebracht ist. Durch eine Sandwichbauweise kann eine besonders belastbare und zugleich leichte Konstruktion erreicht werden, die insbesondere zur Abdeckung von Dachvorrichtungen wie Flachdächern oder Steildächern vorteilhaft ist. Als Deckeinheiten sind insbesondere metallische o- der im Wesentlichen metallische Schichten vorteilhaft. Als Kerneinheiten sind insbesondere Materialien mit einer geringen Dichte wie beispielsweise Balsaholz oder Schaummaterialien, wie insbesondere Polyurethan, vorteilhaft. Es sind aber auch andere Kerneinheiten denkbar. Ferner wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Isoliereinheit vorgeschlagen. Unter einer "Isoliereinheit" soll insbesondere eine Einheit zur Wärmeisolierung verstanden werden, die insbesondere zumindest im Wesentlichen aus einem Wärmedämmmaterial, wie vorzugsweise aus einem Schaummaterial, wie insbesondere Polyurethan, gebildet ist.

Vorzugsweise sind die Luftführungseinheit und die Isoliereinheit zumindest teilweise einteilig ausgeführt. Dadurch kann eine besonders leichte Konstruktion erreicht werden.

Weiter wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit Energieverwertungseinheit vorgeschlagen. Unter einer "Energieverwertungseinheit" soll ferner insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die Wärme der aufgewärmten Luft innerhalb der Luftführungseinheit nutzbar zu machen. Durch eine entsprechende Ausgestaltung können die Komponenten vorteilhaft aufeinander abgestimmt und es kann ein hoher Nutzen und Wirkungsgrad erreicht werden.

Vorzugsweise bildet die Luftführungseinheit eine Außenfläche, wodurch zusätzliche Bauteile vermieden und ein hoher Wirkungsgrad bei der Erwärmung der Luft erreicht werden kann, und zwar insbesondere, wenn die Luftführungseinheit eine untransparente Deckschicht aufweist, die durch die Sonnenstrahlung aufgeheizt wird und die dann eine Wärmeenergie an die in den Luftführungskanälen geführte Luft abgibt. Ferner können Gewicht, Montageaufwand und Kosten reduziert werden. Die Außenfläche der Luftsonnenkollektoreinheit bildet vorteilhafterweise eine Außenfläche eines Gebäudes, wie beispielsweise eine Wandaußenfläche oder besonders vorteilhaft eine Dachaußenfläche.

Dabei wird vorgeschlagen, dass die Außenfläche eine Strukturierung aufweist. Unter einer „Strukturierung" soll insbesondere zumindest eine Ausformung der Außenfläche, die durch Erhöhungen oder Vertiefungen gebildet sein kann, verstanden werden, die zumindest 70%, vorteilhaft mehr als 80% und besonders bevorzugt mehr als 90% der Außenfläche bedeckt. Durch eine Strukturierung kann eine optisch vorteilhafte Außenschicht realisiert werden, indem beispielsweise eine Dachziegelstruktur auf eine Dachaußenfläche aufgebracht wird. Insbesondere bei einer metallisch ausgebildeten Außenschicht der Luftführungseinheit kann eine Strukturierung einfach aufgebracht werden. Die Strukturierung kann dabei grundsätzlich einteilig mit der Luftfϋhrungseinheit oder durch weitere an der Luftführungseinheit befestigten Bauteile realisiert werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Luftführungseinheit eine zumindest teilweise transparente Deckschicht aufweist. Durch eine teilweise transparente Deckschicht kann ein Wirkungsgrad der Luftsonnenkollektoreinheit erhöht werden.

Weist die Luftführungseinheit mehrere, vorzugsweise parallele Luftführungskanäle auf, können vorteilhafte Strömungsgeschwindigkeiten erzielt und insbesondere kann eine vorteilhafte Montage der Luftführungseinheit erreicht werden. Unter mehreren „Luftführungskanälen" sollen dabei wenigstens zwei zumindest über einen Teilbereich strömungstechnisch getrennte Kanäle verstanden werden. Vorzugsweise sind die Luftführungskanäle zumindest im montierten Zustand über wenigstens einen Verbindungskanal, insbesondere über einen Querkanal verbunden, so dass die Einzelströmungen vorzugsweise in eine Hauptströmung überführt werden können .

Weist der Verbindungskanal in Strömungsrichtung eine sich verändernde Querschnittsfläche, insbesondere eine sich vergrößernde Querschnittsfläche auf, kann die Strömungsgeschwindigkeit im Verbindungskanal vorteilhaft eingestellt werden, wobei sich die Veränderung der Querschnittsfläche auf die Form und/oder insbesondere auf die Größe beziehen kann und gestuft und/oder vorteilhaft stufenlos ausgeführt sein kann.

Die aufgewärmte Luft kann an verschiedenen Seiten der Luftführungseinheit aus derselben herausgeführt werden, wie insbesondere an einer Seitenfläche an einer oberen Stirnseite und/oder besonders vorteilhaft über wenigstens eine in ihrem Bodenbereich angeordnete Ausnehmung, wodurch ein vorteilhafter Anschluss der Energieverwertungseinheit einfach erreicht werden kann.

Ist die Luftführungseinheit zumindest zum Großteil, d.h. aus mehr als 50%, aus einem Kunststoff hergestellt, kann diese konstruktiv einfach mit einem geringen Gewicht, kostengünstig und langlebig ausgeführt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Luftführungseinheit dazu vorgesehen ist, fest mit der Isoliereinheit verbunden zu werden bzw. im montierten Zustand fest mit der Isoliereinheit verbunden ist, wodurch wieder weitere Bauteile, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können, und zwar insbesondere, wenn die Luftführungseinheit direkt, d.h. ohne zwischengeschaltete Baueinheiten, mit der Isoliereinheit verbunden ist.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zwischen der Luftführungseinheit und der Isoliereinheit im montierten Zustand zumindest ein Kanal zur Wasserabführung angeordnet ist, wodurch vorteilhaft eine Kondenswasserabführung gewährleistet werden kann. Der Kanal kann dabei vorzugsweise von einem Freiraum zwischen der Luftführungseinheit und der Isoliereinheit gebildet sein, indem beispielsweise Abstandsmittel zwischen der Luftführungseinheit und der Isoliereinheit angeordnet sind, die von separaten Bauteilen und/oder auch von an die Luftführungseinheit und/oder an die Isoliereinheit angeformten Bauteilen gebildet sein können.

Weist die Isoliereinheit wenigstens eine Wärmedämmplatte mit wenigstens einem Befestigungselement auf, das zur Kopplung mit einer korrespondierenden Deckeinheit, wie insbesondere mit der Luftführungseinheit, vorgesehen ist, kann eine vorteilhafte Kopplung, insbesondere zumindest weitgehend ohne Wärmebrücken erreicht werden. Das Befestigungsmittel kann dabei verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen aufweisen, beispielsweise kann das Befestigungselement plattenförmig und/oder vorteilhaft stegförmig ausgebildet sein, wobei dieses bei einer stegförmigen Ausbildung vorteilhaft einen Winkel ungleich Null zu einer Seitenwand der Wärmedämmplatte einschließt. Zudem kann das Befestigungsmittel durch verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungen mit der Wärmedämmplatte verbunden sein, wie mit- tels kraftschlüssigen, formschlüssigen und/oder besonders vorteilhaft mittels Stoffschlüssigen Verbindungen. Ferner ist vorteilhaft das Befestigungselement zumindest teilweise in die Wärmedämmplatte eingelassen, wodurch ein unerwünschter Überstand über die Wärmedämmplatte zumindest weitgehend vermieden werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Isoliereinheit zumindest einen Luftführungskanal aufweist, wodurch wiederum ein vorteilhafter An- schluss der Energieverwertungseinheit erreicht werden kann, und zwar insbesondere, wenn der Luftführungskanal, insbesondere mit seiner Haupterstreckung, einen Winkel ungleich Null zu einer Oberseite einer Wärmedämmplatte der Isoliereinheit einschließt und somit die aufgewärmte Luft durch wenigstens eine Teilschicht der Isoliereinheit hindurchgeführt werden kann. Der Winkel weist dabei vorzugsweise zwischen 60° und 120° und besonders vorteilhaft im Wesentlichen 90° auf. Der Luftführungskanal kann von einer Deckseite und/oder einer Seitenwand einer Wärmedämmplatte gebildet sein und/oder kann vorteilhaft in eine Wärmedämmplatte eingebracht und/oder an eine Wärmedämmplatte angeformt sein. Der Luftführungskanal kann dabei vorteilhaft zumindest teilweise von einer Ausnehmung der Wärmedämmplatte gebildet sein, in die ein zusätzliches Kanalelement eingesetzt sein kann oder auch nicht.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Energieverwertungseinheit wenigstens einen Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe aufweist, wodurch die Wärmeenergie der aufgewärmten Luft besonders flexibel genutzt werden kann, und zwar insbesondere vorteilhaft zur Wassererwärmung. Weist die Energieverwertungseinheit wenigstens einen Heizkanal, insbesondere zur Führung der aufgewärmten Luft, auf, kann die Wärme vorteilhaft direkt genutzt werden. Der Heizkanal ist dabei vorzugsweise dazu vorgesehen, zumindest teilweise in eine Gebäudedecke, eine Gebäudewand und/oder in einen Gebäudeboden integriert zu werden. Der Heizkanal kann dabei von einem Rohr oder von einem Zwischenraum mehrschichtig aufgebauter Gebäudedecken, -wände und/oder -böden gebildet sein .

Ferner kann die Flexibilität erhöht werden, wenn die Energieverwertungseinheit wenigstens eine Einheit zur Stromgewinnung aufweist .

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Luftsonnenkollektorein- heit wenigstens eine Kälteeinheit aufweist. Durch eine Kälteeinheit kann vorteilhaft eine mittels der Luftsonnenkollek- toreinheit erzeugte Wärmeenergie dazu genutzt werden, Wärme einem bestimmten Bereich, insbesondere einem Gebäudebereich, zu entziehen, wodurch eine Klimatisierung mittels der Luft- sonnenkollektoreinheit möglich wird. Die Kälteeinheit weist dabei vorzugsweise zumindest eine Verdampfungseinheit auf, grundsätzlich sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einheiten und Verfahren denkbar.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Luftsonnenkollektoreinheit wenigstens ein Adapterelement aufweist, das zur Kopplung, insbesondere zur direkten Kopplung, mit der Luftführungseinheit im Bereich deren Luftaustritt vorgesehen ist, wodurch ein vorteilhaft einfacher Anschluss an die Luftführungseinheit erreicht werden kann. Insbesondere können Strömungsverluste und Energieverluste einfach am Luftaustritt der Luftführungseinheit zumindest weitgehend vermieden werden. Das Adapterelement wird dabei vorzugsweise von einem Kunststoff, besonders vorteilhaft von einem Schaum wie von einem Integralschaum, gebildet. Ist das Adapterelement als Isolierelement ausgebildet, können vorteilhaft weitere Isolierelemente und aufwendige zusätzliche Isolierkonstruktionen vermieden werden.

Weiter wird eine Unterbaueinheit vorgeschlagen, die eine in zumindest eine Richtung abnehmende Höhe aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Neigung der Luftsonnenkollektoreinheit erreicht werden. Eine solche Unterbaueinheit ist insbesondere für eine Flachdachkonstruktion, die eine unvorteilhafte Neigung einer Dachfläche gegen eine Sonne aufweist, vorteilhaft.

Vorteilhafterweise ist die Unterbaueinheit keilförmig ausgebildet. Unter „keilförmig" soll verstanden werden, dass die Unterbaueinheit zwei im Wesentlichen ebene Flächen aufweist, die in einem Winkel größer 0° und kleiner 90° zueinander stehen. Eine keilförmig ausgebildete Unterbaueinheit weist eine für eine Anordnung der Luftsonnenkollektoreinheit vorteilhaft ebene Fläche auf. Es sind grundsätzlich aber auch andere Unterbaueinheiten mit einer in zumindest eine Richtung abnehmenden Höhe denkbar, wie beispielsweise gestuft ausgebildete Unterbaueinheiten .

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Unterbaueinheit einen Grundköper aufweist, der zumindest teilweise aus einem Isoliermaterial gebildet ist. Unter einem „Isoliermaterial" soll insbesondere ein Schaummaterial, wie beispielsweise Polyu- rethan, verstanden werden. Dadurch lässt sich eine besonders leichte und flexibel einsetzbare Unterbaueinheit realisieren, die gleichzeitig insbesondere zu einer Isolierung vorgesehen werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass die Isoliereinheit und der Grundköper der Unterbaueinheit aus einem gleichen Material ausgebildet sind und insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Unterbaueinheit zumindest teilweise einteilig mit der Isoliereinheit ausgeführt ist, d.h. die Isoliereinheit weist zumindest teilweise eine keilförmige Form auf. Dadurch können Herstellungskosten und Material eingespart werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gebäudes mit einer erfindungsgemäßen Luftsonnenkollektoreinheit, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur

1,

Fig. 3 die Luftsonnenkollektoreinheit bei der Montage, Fig . 4 eine Seitenansicht eines Gebäudes mit einer alternativen Luftsonnenkollektoreinheit,

Fig . 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 4,

Fig . 6 Einzelteile einer weiteren alternativen Luftsonnenkollektoreinheit,

Fig . 7 eine auf einem Flachdach angeordnete Luftson- nenkollektoreinheit mit einer Unterbaueinheit,

Fig . 8 Schnitt durch eine Luftführungseinheit,

Fig . 9 Schnitt durch eine Luftführungseinheit mit einteilig ausgeführter Isoliereinheit,

Fig. 10 Schnitt durch eine Luftführungseinheit mit aufgesetzten Luftführungskanälen,

Fig. 11 Schnitt durch eine alternative Luftführungseinheit mit aufgesetzten Luftführungskanälen und

Fig. 12 Schnitt durch eine Luftführungseinheit mit einer weiteren Ausgestaltung von aufgesetzten Luftführungskanälen .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Gebäudes mit einem Dach und mit einer auf dem Dach montierten erfindungsgemäßen Luftsonnenkollektoreinheit . Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine aus Kunststoff hergestellte Luftführungseinheit 10, eine Isoliereinheit 12 und eine Energieverwertungseinheit 14 (Figuren 1, 2 und 3) . Die Luftführungseinheit 10 bildet mit einer untransparenten Deckschicht 18 eine Außenfläche 16 und umfasst mehrere, im Wesentlichen baugleiche Luftführungs- kanäle 20. Die Außenfläche 16 bildet im Wesentlichen die gesamte Außenfläche des Dachs, d.h. zumindest mehr als 70%, vorteilhaft mehr als 80% und besonders bevorzugt mehr als 90%.

Die Luftführungskanäle 20 verlaufen von einem unteren Dachrand 54 bzw. von einer Dachtraufe parallel zu einer Dachstirnseite 56 zu einem Dachfirst 58. Die Luftführungskanäle 20 werden von einzelnen Elementen gebildet, die bei der Montage durch eine Steckklappbewegung mittels angeformter Formschlusselemente 60, 62 miteinander gekoppelt werden (vgl. Figur 3) . Ferner sind an den die Luftführungskanäle 20 bildenden einzelnen Elementen laschenartige Befestigungsmittel 64 angeformt, die quer über die Elemente überstehen und sich ü- ber deren gesamte Länge erstrecken. Möglich ist jedoch auch, dass die Befestigungsmittel 64 über der Länge der Elemente nur abschnittsweise angeordnet sind. Mittels der Befestigungsmittel 64 werden die die Luftführungskanäle 20 bildenden Elemente mit der Isoliereinheit 12 verschraubt, und zwar werden Schrauben 66 durch die Befestigungsmittel 64 in in Wärmedämmplatten 32, 34 der Isoliereinheit 12 eingelassene Befestigungselemente 36 eingeschraubt. Grundsätzlich sind auch andere, insbesondere auch durch die Isoliereinheit 12 hindurchgehende Befestigungen denkbar. Die Befestigungsmittel 64 sind von quer zu den Luftführungskanälen 20 verlaufenden Holzleisten gebildet, die Stoffschlüssig mit den Wärmedämmplatten 32, 34 verbunden sind und die bündig mit einer Oberseite der Wärmedämmplatten 32, 34 abschließen. Die Wärmedämmplatten 32, 34 sind untereinander in Stoßbereichen mit Winkelprofilen 68 verbunden, mittels denen die Wärmedämmplatten 32 mit einem Dachbalken 70 verschraubt sind. Die Winkelprofile 68 dienen dazu, auf die Isoliereinheit 12 wirkende Schub- und Sogkräfte aufzunehmen. Die Luftführungseinheit 10 und die Isoliereinheit 12 sind vollständig wärmebrückenfrei befestigt.

Die Luftführungseinheit 10 wird mit Abstand zu der Isoliereinheit 12 montiert, so dass sich zwischen der Luftführungseinheit 10 und der Isoliereinheit 12 im montierten Zustand ein Kanal 30 zur Kondenswasserabführung ausbildet. Die Wärmedämmplatten 32, 34 der Isoliereinheit 12, die eine Vollflä- chendämmung bildet, sind im montierten Zustand betrachtet von unten nach oben wasserdurchlässig und weisen an ihrer Oberseite membranartige Folien 72, 74 auf, die sich über Grundkörper 76, 78 aus Polyurethan der Wärmedämmplatten 32, 34 hinaus erstrecken, so dass im montierten Zustand eine Überlappung in den Stoßbereichen der Wärmedämmplatten 32, 34 erreicht werden kann. Kondenswasser kann damit von unten nach oben durch die Grundkörper 76, 78 und die Folien 72, 74 diffundieren und über den Kanal 30 auf den Folien 72, 74, die nur in eine Richtung wasserdurchlässig sind, über die Dachschräge nach unten abgeführt werden. Die Isoliereinheit 12 kann zusätzlich oder alternativ auch Stahlsandwichelemente aufweisen, die insbesondere zumindest eine obere und meistens eine untere Blechschicht umfassen.

Im Bereich des Dachfirsts 58 weisen die die Luftführungskanäle 20 bildenden Elemente in ihren Bodenbereichen 26 jeweils eine Ausnehmung 28 zur Abführung von aufgewärmter Luft 50 aus der Luftführungseinheit 10 in einen die Luftführungskanäle 20 verbindenden Verbindungskanal 22 auf. Der Verbindungskanal 22 ist in die Wärmedämmplatten 34 der Isoliereinheit 12 eingebracht, verläuft parallel zum Dachfirst 58 und weist in Strö- mungsrichtung 24 eine zunehmende Querschnittsfläche auf. Der Verbindungskanal 22 ist nach unten mittels Wärmedämmplatten 80 der Isoliereinheit 12 abgeschlossen, die an einer Unterseite der Wärmedämmplatten 34 anschließen und die sich über die gesamte Breite der Luftsonnenkollektoreinheit erstrecken. Um zu vermeiden, dass aufgewärmte Luft 50 in den Kanal 30 strömt, sind vorzugsweise im Bereich des Verbindungskanals 22 zwischen der Luftführungseinheit 10 und der Isoliereinheit 12 Abschirmmittel 90, 92 angeordnet, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Verbindungskanals 22 erstrecken.

In der an eine Stirnseite 82 anschließenden Wärmedämmplatte 80 ist eine einen Luftführungskanal 38 der Isoliereinheit 12 bildende Ausnehmung eingebracht, wobei der Luftführungskanal 38 ca. einen Winkel 40 von 90° zu einer Oberseite der Wärmedämmplatte 80 einschließt.

Über den Luftführungskanal 38 wird die erwärmte Luft 50 der Energieverwertungseinheit 14 zugeführt, die vorzugsweise mit geringem Abstand, d.h. vorzugsweise mit einem Abstand kleiner als 2 m, zu dem Luftführungskanal 38 angeordnet ist. Die E- nergieverwertungseinheit 14 weist einen Wärmetauscher 42, insbesondere zur Erwärmung von Wasser, eine Wärmepumpe 44 und eine Einheit 48 zur Stromgewinnung aus der Wärmeenergie der erwärmten Luft 50 auf. Weiter umfasst die Energieverwertungseinheit 14 eine als eine Absorptionskälteeinheit ausgebildete Kälteeinheit 46, die mittels eines temperaturabhängigen De- sorptions- und Absorptionsprozesses eines Ammoniak/Wasser- Gemischs kühlt. Zudem umfasst die Energieverwertungseinheit 14 einen Erdspeicher 94, der bei überschüssiger Energie mit Wärmeenergie aufgeladen wird. Ferner umfasst die Energieverwertungseinheit 14 ein System mit Heizkanälen 120, die in Gebäudewänden 84 und in einem Gebäudeboden 86 integriert sind. In die Heizkanäle 120 kann aufgewärmte Luft 50 aus der Luftführungseinheit 10 eingeleitet werden und die aufgewärmte Luft 50 kann vorteilhaft zur Heizung des Gebäudes genutzt werden. Die Energieverwertungseinheit 14 weist eine Steuer- und Regeleinheit 88 auf, mittels der automatisiert abhängig von verschiedenen Parametern, wie insbesondere Außentemperatur, gewünschte Innentemperatur usw., ein Heizbetrieb gesteuert und geregelt wird, mittels der jedoch auch manuell der Heizbetrieb gesteuert werden kann .

In den Figuren 4 bis 6 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 4 bis 6 die Buchstaben a und b hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 verwiesen werden kann.

Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine aus Kunststoff hergestellte Luftführungseinheit 10a, eine Isoliereinheit 12a und eine Energieverwertungseinheit 14a (Figuren 4 und 5) . Luftführungskanäle 20a der Luftführungseinheit 10a enden mit einem Abstand vor einem senkrecht ausgerichteten Isolierelement 9βa der Isoliereinheit 12a, welches an seinem oberen En- de an eine Oberlichteinheit 98a anschließt. Im Bereich zwischen den Luftführungskanälen 20a und dem Isolierelement 9βa umfasst die Luftsonnenkollektoreinheit bzw. die Isoliereinheit 12a auf den Luftführungskanälen 20a bzw. auf der Luftführungseinheit 10a aufsitzende und an das Isolierelement 96a anschließende Isoliereinheiten 100a, die jeweils für mehrere Luftführungskanäle 20a einen Kanal 102a ausbilden, über den erwärmte Luft 50a jeweils über einen Kanal 104a in Wärmedämmplatten 34a in ein Kanalsystem 106a und über das Kanalsystem 106a der Energieverwertungseinheit 14a zugeführt wird. Die von den Isoliereinheiten 100a gebildeten Kanäle 102a sind in Strömungsrichtung untereinander vor dem Kanal 104a mittels Trennwänden 110a der Isoliereinheiten 100a entkoppelt.

Alternativ und/oder zusätzlich zu den Kanälen 104a in den Wärmedämmplatten 34a könnte die erwärmte Luft 50a über einen oder vorzugsweise über mehrere, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung innerhalb der Luftführungskanäle 20a der Luftführungseinheit 10a ausgerichtete, zumindest im Wesentlichen ohne Umlenkung ausgeführte Kanäle 108a, wie insbesondere durch ein Isolierelement 96a und/oder ein Stützelement (Zarge) eines Oberlichts, in einen Gebäudeinnenraum und von dort aus vorzugsweise in die Energieverwertungseinheit 14a geführt werden, wie dies in Figur 5 angedeutet ist.

In Figur 6 sind Einzelteile einer weiteren alternativen Luftsonnenkollektoreinheit dargestellt. Die Luftsonnenkollektoreinheit entspricht im Wesentlichen bis auf die dargestellten Einzelteile dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3. Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst Adapterelemente 112b aus einem Kunststoffschäum, die als Isoliermittel dienen und die auf eine Luftführungseinheit 10b im Bereich deren Luftaustritt 114b direkt mittels eines Steckanschlusses 116b zur Herstellung einer Steckverbindung aufgesteckt sind.

Die Adapterelemente 112b weisen eine Strömungsumlenkung 118b auf und dienen dazu, Luft 50b aus der Luftführungseinheit 10b zu einer Energieverwertungseinheit 14b zu leiten.

Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Luftsonnenkollektoreinheit, die auf einem Flachdach angeordnet ist. Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine keilförmige Unterbaueinheit 122c. Durch die Unterbaueinheit 122c wird ein Winkel, den insbesondere eine Luftführungseinheit 10c zu einem mittleren Sonnenstand einnimmt, vorteilhaft verändert und die Effizienz der Sonnenkollektoreinheit wird gesteigert.

Ein Grundkörper 124c der Unterbaueinheit 122c ist aus Polyurethan, dem gleichen Material wie Grundkörper 76c, 78c von Wärmedämmplatten 32c, 34c einer Isoliereinheit 12c, die auf dem Grundkörper 124c befestigt ist. Alternativ können der Grundkörper 124c und die Isoliereinheit 12c einteilig ausgeführt werden, wodurch Material und Montageaufwand reduziert werden können. Eine Energieverwertungseinheit 14c mit einem Wärmetauscher 42c, einer Wärmepumpe 44c, einer Kälteeinheit 46c und einer Einheit 48c zur Stromerzeugung ist ebenfalls auf dem Flachdach angeordnet.

Figur 8 zeigt einen Querschnitt der Luftführungseinheit 10 in Figur 2, die Lüftführungseinheiten 10a, 10b, 10c in den Figuren 5, 6 und 7 können analog aufgebaut sein. Die metallisch ausgebildete Deckschicht 18 der Luftführungseinheit 10 bildet eine Deckeinheit für eine Sandwichbauweise der Luftführungseinheit 10, der metallisch ausgebildete Boden 52 bildet eine weitere Deckeinheit. In einen Zwischenraum 126 zwischen der Deckschicht und der Bodenschicht ist eine Kerneinheit eingebracht, die aus einer trapezartig geformten Zwischenschicht 128 besteht. Auch eine wellenartig geformte Zwischenschicht wie beispielsweise Wellblech ist denkbar. Die Zwischenschicht 128 unterteilt den Zwischenraum 126 zwischen der Deckschicht 18 und dem Boden 52 in die Luftführungskanäle 20. Wird durch eine Sonneneinstrahlung die Deckschicht 18 aufgeheizt, wird die entstehende Wärmeenergie über die metallische Deckschicht 18 an die in den Luftführungskanälen 20 strömende Luft abgegeben und die Luft wird aufgeheizt.

Figur 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Luftführungseinheit 10d. In einen Zwischenraum 126d zwischen einer metallischen Deckschicht 18d und einem metallischen Boden 52d ist ein isolierendes Schaummaterial wie beispielsweise Polyurethan eingebracht. Weiter sind in dem Zwischenraum 126d Luftführungskanäle 2Od aus einem metallischen Material angeordnet, die mit der Deckschicht 18d verbunden sind, wodurch zwischen der mit einer Sonneneinstrahlung beaufschlagten Deckschicht 18d und den Luftführungskanälen 2Od eine Wärmebrücke entsteht, durch eine Wärmenergie von der Deckschicht 18d an die in den Luftführungskanälen 2Od strömende Luft abgegeben werden kann. Das Schaummaterial verbindet die Deckschicht 18d und den Boden 52d beabstandet und weitgehend wär- mebrückenfrei, wodurch der Boden 52d gegenüber der Deckschicht 18d isoliert ist. Die Luftführungseinheit 10d bildet einen Teil einer Isoliereinheit 12d. Figur 10 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Luftführungseinheit 1Oe, die eine Strukturierung einer Deckschicht 18e aufweist. In einem Querschnitt bildet die Luftführungseinheit 1Oe im Wesentlichen drei Schichten auf, die metallisch ausgebildet sind. Parallel zu einem Boden 52e ist eine Zwischenschicht 128e angeordnet, ein Zwischenraum 126e zwischen dem Boden 52e und der Zwischenschicht 128e ist mit einem Schaummaterial gefüllt und bildet einen Teil einer Isoliereinheit 12e. Auf der Zwischenschicht 128e ist die metallische Deckschicht 18e befestigt, die im Querschnitt eine quaderartige Strukturierung aufweist und die mit der Zwischenschicht 128e Luftführungskanäle 20e bildet.

Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Luftführungseinheit 10f, bei der eine Deckschicht 18f und eine Zwischenschicht 128f trapezartig ausgeformt sind. Die Deckschicht 18f und die Zwischenschicht 128f sind gegeneinander verschoben, wodurch die trapezartigen Ausformungen Zwischenräume bilden, die als Luftführungskanäle 2Of verwendet werden. An der Zwischenschicht 128f ist ein Boden 52f befestigt, in Zwischenräume 126f zwischen dem Boden 52f und der Zwischenschicht 128f ist als Kerneinheit ein Schaummaterial eingebracht, das die Luftführungseinheit 10f für Belastungen senkrecht zur Deckschicht verstärkt.

Figur 12 zeigt einen Schnitt durch eine Luftführungseinheit 10g mit einer weiteren Ausgestaltung von aufgesetzten Luftführungskanälen 20g, die besonders einfach herzustellen sind. Die Luftführungskanäle 20g unterscheiden sich von den in Figur 10 gezeigten Luftführungskanälen 20e dadurch, dass eine Deckschicht 18g im Querschnitt eine trapezartige Strukturie- rung aufweist, die mit einer Zwischenschicht 128g die Luftführungskanäle 20g bildet. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sie einfach herzustellen ist und eine gute Effizienz aufweist.

Bezugszeichen

10 Luftführungseinheit 56 Dachstirnseite

12 Isoliereinheit 58 Dachfirst

14 Energieverwertungsein- 60 Formschlusselement heit 62 Formschlusselement

16 Außenfläche 64 Befestigungsmittel

18 Deckschicht 66 Schraube

20 Luftführungskanal 68 Winkelprofil

22 Verbindungskanal 70 Dachbalken

24 Strömungsrichtung 72 Folie

26 Bodenbereich 74 Folie

28 Ausnehmung 76 Grundkörper

30 Kanal 78 Grundkörper

32 Wärmedämmplatte 80 Wärmedämmplatte

34 Wärmedämmplatte 82 Stirnseite

36 Befestigungselement 84 Gebäudewand

38 Luftführungskanal 86 Gebäudeboden

40 Winkel 88 Steuer- und Regelein

42 Wärmetauscher heit

44 Wärmepumpe 90 Abschirmmittel

46 Kälteeinheit 92 Abschirmmittel

48 Einheit 94 Erdspeicher

50 Luft 96 Isolierelement

52 Boden 98 Oberlichteinheit

54 Dachrand 100 Isoliereinheit 102 Kanal 116 Steckanschluss

104 Kanal 118 Strömungsumlenkung

106 Kanalsystem 120 Heizkanal

108 Kanal 122 Unterbaueinheit

110 Trennwand 124 Grundkörper

112 Adapterelement 126 Zwischenraum

114 Luftaustritt 128 Zwischenschicht

Claims

Ansprüche

1. Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Luftführungseinheit (10) , die eine im Wesentlichen untransparente Deckschicht aufweist, die zumindest einen Großteil einer Gesamtdeckschichtoberfläche bildet.

2. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit eine Sandwichbauweise aufweist.

3. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Isoliereinheit (12).

4. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit und die Isoliereinheit zumindest teilweise einteilig ausgeführt sind.

5. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Energieverwertungseinheit (14) .

6. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) eine Außenfläche (16) bildet.

7. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche eine Strukturierung aufweist.

8. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) eine zumindest teilweise transparente Deckschicht (18) aufweist.

9. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) mehrere Luftführungskanäle (20) aufweist.

10. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungskanäle (20) zumindest im montierten Zustand über wenigstens einen Verbindungskanal (22) verbunden sind.

11. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (22) in Strömungsrichtung (24) eine sich verändernde Querschnittsfläche aufweist.

12. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) in ihrem Bodenbereich (26) wenigstens eine Ausnehmung (28) zur Abführung aufgewärmter Luft (50) aufweist.

13. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) zumindest zum Großteil aus Kunststoff hergestellt ist.

14. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) im montierten Zustand fest mit der Isoliereinheit (12) verbunden ist.

15. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Luftführungseinheit (10) und der Isoliereinheit (12) im montierten Zustand zumindest ein Kanal (30) zur Wasserabführung angeordnet ist.

16. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliereinheit (12) wenigstens eine Wärmedämmplatte (32, 34) mit wenigstens einem Befestigungselement (36) aufweist, das zur Kopplung mit einer korrespondierenden Deckeinheit vorgesehen ist.

17. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (36) zumindest teilweise in die Wärmedämmplatte (32, 34) eingelassen ist.

18. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 14 und Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinheit (10) im montierten Zustand an dem Befestigungselement (36) befestigt ist.

19. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliereinheit (12) zumindest einen Luftführungskanal (38) aufweist.

20. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (38) in eine Wärmedämmplatte (34, 80) der Isoliereinheit (12) eingebracht und/oder an die Wärmedämmplatte angeformt ist.

21. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (38) einen Winkel (40) ungleich Null zu einer Oberseite einer Wärmedämmplatte (34, 80) der Isoliereinheit (12) einschließt.

22. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwertungseinheit (14) wenigstens einen Wärmetauscher (42) und/oder wenigstens eine Wärmepumpe (44) aufweist .

23. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwertungseinheit (14) wenigstens einen Heizkanal (120) umfasst.

24. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwertungseinheit (14) wenigstens eine Einheit (48) zur Stromgewinnung aufweist.

25. Luftsonnenkollektoreinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwertungseinheit (14) wenigstens eine Kälteeinheit (46) aufweist.

26. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Adapterelement (112), das zur Kopplung mit der Luftführungseinheit (10) im Bereich deren Luftaustritt (114) vorgesehen ist.

27. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (112) einen Steckanschluss (116) zur Herstellung einer Steckverbindung mit der Luftführungseinheit (10) aufweist.

28. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (112) wenigstens eine Strömungsumlen- kung (118) aufweist.

29. Luftsonnenkollektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Unterbaueinheit (122), die eine in zumindest eine Richtung abnehmende Höhe aufweist.

30. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbaueinheit (122) keilförmig ausgebildet ist.

31. Luftsonnenkollektoreinheit nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbaueinheit (122) einen Grundkörper (124) aufweist, der zumindest teilweise aus einem Isoliermaterial gebildet ist.