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DE20308205U1 - Moduldach, insbesondere für Hallen und Wohngebäude - Google Patents

Moduldach, insbesondere für Hallen und Wohngebäude

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DE20308205U1
DE20308205U1 DE20308205U DE20308205U DE20308205U1 DE 20308205 U1 DE20308205 U1 DE 20308205U1 DE 20308205 U DE20308205 U DE 20308205U DE 20308205 U DE20308205 U DE 20308205U DE 20308205 U1 DE20308205 U1 DE 20308205U1
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Description

Moduldach, insbesondere für Hallen und Wohngebäude
Die Erfindung betrifft ein Moduldach, insbesondere für Hallen und Wohngebäude, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Beim Beheizen von Wohngebäuden oder von Hallen ist es seit langem üblich, einen Teil der Heizenergie durch Sonnenenergie zu ersetzen, um den Bedarf an Primärenergie soweit wie möglich zu reduzieren.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, auf Gebäuden thermische Solarkollektoren anzubringen, die als Solarmodule auf den Dächern der Gebäude angeordnet werden. In den Solarmodulen befinden sich Rohrleitungen, die von einem Wärmetransportmedium, insbesondere Wasser, durchströmt werden, welches nach dem Erhitzen im Solarmodul seine aufgenommene Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Brauchwassersystem oder an das Heizungssystem des Gebäudes abgibt.
Abgesehen von den vergleichsweise hohen Anschaffungs- und auch Installationskosten der thermischen Solarmodule weisen diese den Nachteil auf, dass sie sich in der Regel optisch nicht in das Erscheinungsbild von Gebäudedächern eingliedern. Zudem sind die bei den thermischen Solarmodulen aus Glas oder aus Keramik gefertigten Außenflächen starken Witterungseinflüssen ausgesetzt, und unterliegen demgemäss einem starken Alterungsprozess, der einen Austausch der Module mitunter schon nach nur wenigen Betriebsjahren erforderlich macht.
Weiterhin, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Gebäudedächer, insbesondere von Fabrikhallen und Werkhallen, sowie auch von Wohngebäuden als Moduldächer auszubilden, die einen Modul-Grundkörper aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, beispielsweise aus PE-Schaum, besitzen, der zumindest auf seiner der Witterung ausgesetzten Außenseite durch ein Stützprofil aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, begrenzt wird, welches mit längsstegartigen Erhebungen versehen ist, um die Stabilität des Moduldachs zu erhöhen und einen gerichteten Ablauf von Regenwasser zu begünstigen.
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Derartige Moduldächer werden beispielsweise von der Firma Hösch-Siegerland-Werke GmbH vertrieben, und zeichnen sich durch eine im Vergleich zu herkömmlichen Ziegeldächern hohe Lebensdauer und einen hohen Grad an thermischem Isolationsvcrmögen aus. Zudem lassen sich die Moduldächer in kürzester Zeit installieren, und besitzen bei einem vergleichsweise geringen Gewicht eine hohe Festigkeit.
Weiterhin ist aus der DE 36 43 668 Al ein sandwichartiger Wärmespeicher bekannt, der aus mehreren übereinander angeordneten einzelnen Wärmetauschern besteht. Jeder der Wärmetauscher umfasst ein wellenlinienförmiges Stützprofil, in dessen Wellentälern Rohrleitungen verlaufen, die in einen Grundkörper aus einer betonartigen Masse eingebettet sind, der mit Kunststoffen sowie mit Metallpartikeln oder weiteren Zuschlagsstoffen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmespeicherkapazität vermischt ist. Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die Wärmeenergie von außen her unmittelbar über die im Wesentlichen plane Außenseite des Grundkörpers eingestrahlt, um diesen insgesamt zu erhitzen, und aufgrund der hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit sowie der Wärmespeicherfähigkeit des Betonmaterials die Wärmeenergie letztendlich den tief unterhalb der Außenseite angeordneten Rohren zuzuführen, in denen ein Wärmeträgermedium zirkuliert.
Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Moduldach zu schaffen, welches kostengünstig gefertigt und ohne Beeinträchtigung des optischen Eindrucks eines Gebäudes als Solarmodul zum Erhitzen eines Wärmetransportmediums eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Moduldach weist den Vorteil auf, dass es eine hohe Alterungsbeständigkeit besitzt, und zudem einen trotz des einfachen konstruktiven Aufbaus hohen Wirkungsgrad aufweist, welcher sich auch bei einer Verschmutzung der Außenfläche im Laufe der Jahre nur unwesentlich verändert.
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Des weiteren bietet das erfindungsgemäße Moduldach den Vorteil, dass es sich in einfacher Weise an Stelle von herkömmlichen Ziegeldächern bei bestehenden Wohngebäuden nachrüsten lässt, so dass sich in kürzester Zeit eine stabile Dachfläche erzeugen lässt, die gleichzeitig bei Bedarf auch als Wärmequelle genutzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die farbliche Gestaltung des Daches - anders als bei Ziegeldächern - durch einen entsprechenden Anstrich auch im Nachhinein geändert werden kann.
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Das erfindungsgemäße Moduldach eignet sich insbesondere im Zusammenhang mit dem Betrieb einer Wärmepumpe zur Beheizung von Gebäuden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische räumliche Schnittdarstellung durch zwei aneinander-
gefügte Dachmodule einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Moduldachs, bei der die Rohrleitungen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen,
Fig. 2 eine ebene Querschnittsansicht der Dachmodule von Fig. 1,
Fig. 3 eine ebene Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform zweier
zusammengefügter erfindungsgemäßer Dachmodule, bei denen die Rohrleitungen innerhalb der längsstegartigen Erhebungen eine im Wesentlichen kreisrunde Querschnittsform besitzen,
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Fig. 4 eine schematische räumliche Blockdarstellung einer weiteren
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduldachs, bei welchem das
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Stützprofil eine wellenlinienförmige Gestalt besitzt, und bei der die Rohrleitungen einen im Wesentlichen ellipsenförmigen, an die Wellenform angepassten Querschnitt ausweisen,
Fig. 5 eine vergrößerte ebene Schnittdarstellung durch einen Wellenberg des
Moduldachs von Fig. 4,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßOen Moduldachs, bei
dem die Rohrleitungen durch unmittelbar unterhalb des Stützprofils angeordnete Doppelstegbleche gebildet werden,
Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Moduldachs, bei der die Rohrleitung durch eine unterhalb des Stützprofils angeordnete mäanderförmig oder schlangenlinienförmig verlaufende einzelne Rohrleitung gebildet wird, und
Fig. 8 eine Aufsicht auf das Moduldach von Fig. 7.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Moduldach 1 für ein nicht näher gezeigtes Gebäude mehrere Dachmodule 2, von denen ein erstes Dachmodul 2a sowie ein an dieses angefügtes zweites Dachmodul 2b exemplarisch gezeigt sind.
Jedes der Dachmodule 2 besteht aus einem Modul-Grundkörper 4, der aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem bekannten PU-Schaum, gefertigt ist.
Der Modul-Grundkörper 4 ist auf seiner der Witterung ausgesetzten Außenseite 6 mit einem Stützprofil 8 aus Metallblech, beispielsweise aus Aluminiumblech, verzinktem Stahlblech oder einem sonstigen Metallblech mit einer Stärke im Bereich von vorzugsweise 0,5 bis 2 mm überzogen, welches mit dem Grundkörper 4 infolge der zwischen dem geschäumten Kunststoffmaterial und der Innenseite K) des Stützprofils 8 entstehenden Klebwirkung verbunden ist.
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Das Stützprofil 8 kann in bekannter Weise durch Tiefziehen erzeugt werden, und weist eine Struktur auf, die eine Vielzahl von längsstegartigen Erhebungen 12 umfasst.
Die Dachmodule 2 sind hierbei auf dem Dach eines Gebäudes vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die längsstegartigen Erhebungen 12 entlang der Dachneigung vom Dachfirst zur unteren Dachkante erstrecken, wobei es auch vorgesehen sein kann, dass die längsstegartigen Erhebungen in einem Winkel abweichend von 90° schräg zur Kante des Dachfirsts verlaufen.
Gemäß der Erfindung ist auf der Innenseite des Stützprofils, vorzugsweise innerhalb einer jeden längsstegartigen Erhebung 12, eine Rohrleitung 14 angeordnet, die aus thermisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer oder aus einem anderen Weichmetall, besteht, und die von einem nicht näher dargestellten Wärmetransportmedium durchströmt wird. Als Wärmetransportmedium kann insbesondere Wasser mit geeigneten Zusätzen verwendet werden.
Die Rohrleitungen 14 können hierzu an den Stirnseiten der Dachmodule 2 mit nicht näher dargestellten Verbindungsstücken, z.B. in Form von Muffen, versehen sein, die in bekannter Weise ein Ineinanderschieben der Rohrleitungen eines ersten Dachmoduls 2 in die Rohrleitungen 14 eines zweiten stirnseitig angesetzten Dachmoduls unter Erhalt einer flüssigkeitsdichten Verbindung erlauben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die entlang der längsstegartigen Erhebungen 12 verlaufenden Rohrleitungen 14 in erfindungsgemäßer Weise über die gesamte Länge der Dachfläche von der Dachkante bis zum Dachfirst erstrecken können, wodurch sich eine vergleichsweise große Wegstrecke und damit Verweilzeit ergibt, in der das Wärmetransportmedium durch die Einwirkung des Sonnenlichts erwärmt wird, welches auf die Außenseite 6 des Stützprofils 8 auftrifft.
Die Rohrleitungen 14 sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise in direktem thermischen Kontakt mit der Innenseite K) des Stützprofils 8, wozu die Rohrleitungen 14 an der Innenseite 6 gemäß der Darstellung von Fig. 2, 3 und 5 beispielsweise in die unterhalb einer jeden längsstegartigen Erhebung 12 verlaufenden komplementären Vertiefung eingelegt, und dort durch Verschweißen oder Verlöten fixiert werden.
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1&igr;&udigr;)5.2&Ogr;&Ogr;3
Um einen besonders guten Wärmeübergang zwischen dem Stützprofil 8 und den Rohrleitungen 14 zu erhalten, ist es gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Rohrleitungen 14 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen der Kontur der Innenseite 6 des Stützprofils 8 im Bereich der längsstegartigen Erhebungen 12 entspricht.
Im Falle der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung mit Rohrleitungen 14, die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, kann hierzu eine entsprechend ausgestaltete geschlossene Rohrleitung 14 mit viereckigem Querschnitt unmittelbar in die entsprechend rechteckig oder rechtwinklig geformte Innenseite K) unterhalb einer längsstegartigen Erhebung 12 eingelegt werden.
In gleicher Weise kann anstelle einer rechtecksförmigen Querschnittsform der Rohrleitungen 14 gemäß den Figuren 1 und 2 eine kreisförmige der ovale Querschnittsform gewählt werden, wie sie beispielsweise in den Figuren 3, bzw. 4 und 5 gezeigt ist.
Gemäß der Ausführungsform von Fig. 3 können hierbei beispielsweise auch zwei Rohrleitungen 14 mit kreisförmigem Querschnitt innerhalb einer längsstegartigen Erhebung 12 angeordnet sein, wobei die Rohrleitungen 14 vorzugsweise im Bereich der abgewinkelten Ecken der längsstegartigen Erhebungen 12 fixiert sind, um eine möglichst große Kontaktfläche für den Wärmeübergang zwischen Stützprofil 8 und Rohrleitung 14 zu erhalten. Die Ausführungsform von Fig. 1 bis 3 weist weiterhin den Vorteil auf, dass aufgrund der geneigt angeordneten seitlichen Flächen 16 der längsstegartigen Erhebungen 12 auch bei seitlich schräg einfallender Sonnenstrahlung eine wirkungsvolle Erwärmung sichergestellt ist.
Um eine möglichst großflächige und dauerhafte Anlage der Außenwand der Rohrleitungen 14 an der Innenseite K) des Stützprofils 8 zu erhalten, werden die Leitungen in vorteilhafter Weise bereits vor dem Schäumen des Grundkörpers 4 in die komplementären Vertiefungen auf der Innenseite K) der längsstegartigen Erhebungen 12 eingelegt, und anschließend aufgrund des beim Ausschäumen entstehenden Drucks gegen die Innenseite K) des Stützprofils 8 gepresst. Nach dem Aushärten des geschäumten Kunststoffmaterials werden die Rohrleitungen 14 weiterhin mit einem gewissen Druck gegen die Innenfläche K) des Stütz-
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profils 8 gedrängt, und gleichzeitig durch die Matrix des geschäumten Kunststoffmaterials in ihrer Lage fixiert. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Fertigungsweise, da ein Verlöten oder Verschweißen der Rohrleitungen nicht erforderlich ist
Aufgrund der durch das geschäumte Kunststoffmaterial erzeugten hohen thermischen Isolalionswirkung zum Zentrum des Modul-Grundkörpers 4 hin, ergibt sich bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Vorteil, dass die entstehende Wärme, die sich aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Metall-Werkstoffs des Stützprofils 8 und dessen geringer Wandstärke sehr gut innerhalb der Fläche des Stützprofils 8 ausbreitet, mit sehr hoher Effizienz über die Wandungen der Rohrleitungen 14 auf das kühlere Wärmetransportmedium übertragen wird. Aufgrund der Wirkungsweise der Rohrleitungen 14 als Wärmesenken in Verbindung mit der sehr guten Wärmeleitfähigkeit des metallenen Materials der Stützprofile 8 ergibt sich in vorteilhafter Weise ein vergleichsweise guter Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Moduldachs bei geringen Materialkosten.
Im Bereich des Dachfirsts oder auch im Bereich des unteren Bereichs der Dachkante können die parallel zueinander verlaufenden Rohrleitungen 14 über eine in den Zeichnungen aus darstellungstechnischen Gründen nicht näher gezeigte, in Querrichtung verlaufende Sammelleitung zusammengeführt werden, über die kühles Wärmetransportmedium im unteren Bereich des Daches zugeführt und im oberen Bereich des Daches, vorzugsweise im Bereich des Dachfirsts, abgeführt und einer Heizeinrichtung oder einer Wärmepumpe zugeführt wird. Durch den Einsatz einer Sammelleitung ergibt sich der Vorteil, dass im Falle einer Leckage in einer der Rohrleitungen eines Dachmoduls 2 diese durch Herausnehmen des Dachmoduls und Verschließen der betreffenden Leitung - beispielsweise mittels eines geeigneten Pfropfens - in kürzester Zeit stillgelegt werden kann, ohne das gesamte Dachmodul austauschen zu müssen.
Gemäß der weiterhin in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann das Stützprofil 8 eine wellenlinienartige Form aufweisen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Rohrleitungen 14 vorzugsweise zentral in jedem Wellenberg des Stützprofils 8 angeordnet, und besitzen eine in Fig. 5 gezeigte elliptische oder ovale Querschnittsform, die der Kontur der Wellenlinienform angepasst ist, so dass eine möglichst
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grof3e Kontaktfläche entsteht. Diese Ausführungsform der Erfindung lässt sich besonders kostengünstig herstellen und verarbeiten.
Gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Rohrleitungen 14 durch Doppelstegbleche gebildet werden, die z.B. mittels Laserschweißen oder Kleben unmittelbar von unten her an der Innen- oder Unterseite K) des Stützprofils 8 befestigt sind. Die Doppelstegbleche besitzen hierbei in vorteilhafter Weise eine Breite, die ein Vielfaches, z.B. das 10-fache der Höhe beträgt, so dass sich flache Kanäle mit einer sich im Wesentlichen großflächig in Querrichtung zu den Längsstegen 12 des Stützprofils 8 erstreckenden Breite ergeben. Hierdurch lässt sich infolge der geringen Höhe der Kanäle/Rohrleitungen 14 von beispielsweise 5 bis K) mm, ein sehr guter Wärmeübergang über den Querschnitt einer jeden Rohrleitung 14 hinweg erzielen, wodurch bei einem vergleichsweise großen Volumenstrom ein hoher Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Moduldachs 1 erhalten wird.
Nach der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann die Rohrleitung als eine einzelne Rohrleitung 14 ausgestaltet sein, welche sich in Querrichtung zu den längsstegartigen Erhebungen 12 mäanderförmig oder schlangenlinienförmig vorzugsweise über im Wesentlichen die gesamte Breite eines Dachmoduls 2a hinweg erstreckt. Die mäanderförmige Rohrleitung 14 wird hierbei ebenfalls in vorteilhafter Weise bereits bei der Herstellung des Dachmoduls 2a in der zuvor beschriebenen Weise auf die Innenseite K) des Stützprofils 8 aufgelegt, und beim Schäumen des Kunststoffmaterials durch die entstehenden Kräfte unter Erzeugung eines guten Wärmeübergangs gegen die Innenseite K) gepresst. Die beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich aufgrund der gegenüber den anderen Ausführungsformen vergleichsweise großen überdeckten Fläche sowie des geringen Durchflusses eine vergleichsweise große Temperaturerhöhung des Wärmetransportmediums ergibt.
Die Dachmodule 2a und 2b können beispielsweise mit Hilfe von federelastischen Klemmmittcln, beispielsweise einer V-förmig ausgebildeten Klemmspange 16 in kürzester Zeit aneinander geklemmt werden, welche über nicht näher bezeichnete hakenförmige Vorsprünge 18 in entsprechend ausgebildete nutenartige Vertiefungen oder Vorsprünge 20
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eingreifen. Hierdurch wird eine sehr schnelle Montage und Demontage auch von großen Dachflächen ermöglicht.
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Bezu«szeichenliste:
1 erhndungsgemäßes Moduldach
2 Dachmodule
2a erstes Dachmodul
2 b zweites Dachmodul
4 Modul-Grundkörper
6 Außenseite
8 Stützprofil
K) Innenseite des Stützprofils
12 längsstegartige Erhebung
14 Rohrleitung
16 Klemmspange
18 Vorsprung
20 nutenartige Vertiefung
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Claims (12)

1. Moduldach (1), insbesondere für Hallen und Wohngebäude, mit einem Modul-Grundkörper (4) aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, der zumindest auf seiner der Witterung ausgesetzten Außenseite (6) ein das Kunststoffmaterial abdeckendes, mit längsstegartigen Erhebungen (12) versehenes Stützprofil (5) aus Metall aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (10) des Stützprofils (8) eine Rohrleitung (14) aus einem thermisch leitenden Material angeordnet ist, die sich in unmittelbarem Kontakt mit der Innenseite (10) des Stützprofils (8) befindet, und die von einem Wärmetransportmedium durchströmt wird.
2. Moduldach nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) an der Innenseite (10) durch eine Schweiß- oder Lötverbindung fixiert ist.
3. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) sich entlang der Innenseite einer jeden längsstegartigen Erhebung (12) erstreckt.
4. Moduldach nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die längsstegartige Erhebung (12) auf ihrer Innenseite (10) eine der Krümmung der Rohrleitung (14) angepasste Krümmung aufweist.
5. Moduldach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) in Querrichtung zu den längsstegartigen Erhebungen (12) schlangenlinienförmig verläuft.
6. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung durch den beim Aufschäumen des Kunststoffmaterials von diesem erzeugten Druck großflächig gegen die Innenseite (10) des Stützprofils (8) gedrängt wird.
7. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) aus einem plastisch verformbaren Metall, insbesondere aus Kupfer, mit einer geringen Wandstärke besteht.
8. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist.
9. Moduldach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (14) durch ein Doppelstegblech gebildet wird, welches unmittelbar an der Innenseite (10) des Stützkörpers (8) befestigt ist.
10. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützprofil (5) aus verzinktem Stahlblech oder aus Aluminium mit einer Stärke im Bereich von 0,5 bis 2 mm besteht.
11. Moduldach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul-Grundkörper (4) zwei oder mehrere längsstegartige Erhebungen (12) aufweist, in denen jeweils mindestens eine Rohrleitung (14) verläuft, und dass die Enden der Rohrleitungen (14) über eine jeweilige Sammelleitung miteinander verbunden sind.
12. Moduldach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul-Grundkörper (4) und/oder das Stützprofil (8) an seinen Rändern mit nutenartigen Vertiefungen oder Vorsprüngen (20) versehen ist, über die der Modul- Grundkörper (4) mit Hilfe von federelastischen Klemmmitteln (16) mit weiteren Modul-Grundkörpern verbindbar ist.
DE20308205U 2003-05-22 2003-05-22 Moduldach, insbesondere für Hallen und Wohngebäude Expired - Lifetime DE20308205U1 (de)

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DE (1) DE20308205U1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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