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"Dach- und Wandeindeckung, insbesondere für wärmeisolierte
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Wohnhauswände oder -dScher" Die Erfindung betrifft eine Dach- und
Wandeindeckung, insbesondere für wärmeisolierende Wohnhauswände oder -dächer, bestehend
aus brettartigen Kunststoff-Hohlprofilen mit mehreren in Längsrichtung durchlaufenden
Profilkammern und formschlüssig ineinanderschiebbaren Randprofilen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dach- und Wandeindeckung
der genannten Art so weiterzubilden, daß diese für gewöhnliche, insbesondere aber
für wärmeisolierte Wände und Dächer geeignet ist und zugleich auf einfache und in
der Anschaffung und im Unterhalt billige Weise eine zufriedenstellende Ausnutzung
der auf die Eindeckung einfallenden Sonnenenergie gestattet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
eine der Profilkammern einzelner oder aller Kunststoff-Hohlprofile einenends zur
Innen- oder Außenatmosphäre
hin offen ausgebildet und andernends
an die Eingangsseite einer Wärmepumpe, insbesondere einer Wärmepumpen-Raumheizung,
angeschlossen ist.
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Eine Wärmepumpe ist bekanntlich eine Maschine, die im linkslaufenden
Kreisprozeß zwischen der Umgebungstemperatur und einer höheren Temperatur arbeitet
und bei der höheren Temperatur eine Wärmemenge abgibt, die zur Heizung ausgenützt
werden kann. Die Erhöhung der Temperatur wird durch Aufwendung mechanischer Energie
mit Hilfe der Wärmepumpe erreicht. Der Wärmepumpe ist dabei ein Wärmetauscher nachgeschaltet,
der die abgegebene Wärmemenge aufnimmt und einem Verbraucher zuführt. Eine Wärmepumpenheizung
ist dabei besonders wirtschaftlich, wenn bei relativ niedriger Heizmitteltemperatur
gearbeitet wird und dafür große Heizflächen eingesetzt werden. So bieten günstige
Voraussetzungen für die Wärmepumpenheizung Decken-, FuRboden- und Luftheizungen.
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Wegen der relativ niedrigen Temperatur des Heizmittels werden große
Mengen an Heizmittel benötigt.
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Bei der neuen Dach- und Wandeindeckung wird mit sehr einfachen Mitteln
die Möglichkeit geschaffen, neben der Wärmeisolierung der mit der Eindeckung bedeckten
Flächen zugleich die von der Eindeckung aufgenommene Wärme von der Sonnenenergie
in einfacher Weise in den Wärmepumpenkreis einzubringen, wobei große Mengen von
auf relativ hohe Temperatur angewärmte Luft zur Verfügung gestellt
werden
können. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Eindeckung zugleich mehrere Funktionen
erfüllt, nämlich, z.B. bei Dächern, die Funktion der eigentlichen Dacheindeckung,
wie sie sonst von Schindeln oder dgl. übernommen wird, eine hervorragende Wärme
isolierung durch die in den Profilen vorgesehenen hohlen Profilkammern und schließlich
die Funktion der großflächigen Aufdie nahme und Weiterleitung eines Fluids, welches/durch
die Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme von den Profilen abführt. Besonders einfach
und billig gestaltet sich die Anordnung dabei dadurch, daß als die Wärme aufnehmendes
Fluid Luft verwendet wird, die durch zahlreiche über die ganze Wandfläche verteilte
parallele Profilkammern mit geringer Strömungsgeschwindigkeit gesaugt und dem Eingang
der Wärmepumpe zugeführt wird. In einigen Fällen kann diese Luft-Wärmepumpen-Anordnung
ergänzt werden durch einen flüssigen Wärmeträgerkreislauf, in dem durch ausgewählte
Profilkammern einzelner oder mehrerer Kunststoff-Hohlprofile ein flüssiger Wärmeträger
geleitet und einem gesonderten Wärmetauschkreis zugeleitet wird.
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Zur Verstärkung der Absorption von Sonnenenergie sind die Kunststoff-Hohlprofile
vorteilhafterweise aus einem durch einen Füllstoff oder dgl. durch und durch dunkel,
insbespndere schwarz, gefärbten Kunststoff hergestellt.
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Erfahrungsgemäß bildet sich unmittelbar vor oder auf einer dunklen
Wand- oder Dachfläche häufig eine mehr oder weniger stehende
Luftschicht
von relativ hoher Temperatur. Mit besonderem Vorteil kann auch diese Luftschicht
für die Wärmegewinnung herangezogen werden, indem den Hohlprofilen oder der Eindeckung
Einrichtungen zum Absaugen dieser unmittelbar über der Außenfläche der Eindeckung
liegenden Luftschicht zugeordnet sind. Dabei ist zweckmäßigerweise eine getrennte
Absaugung dieser Luft unabhängig von der Absaugung des durch die Hohlprofilkammern
strömenden Wärmeträgers vorgesehen, um diese Außenluftansaugung bei Bedarf abzuschalten
oder einzuschalten, und zwar in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung. Die Ein-
und Ausschaltung oder auch Drosselung kann dabei automatisch durch Wärmefühler oder
dgl. und durch die Wärmefühler gesteuerte Schieber im Strömungsweg dieser Außenluft
erfolgen.
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Die Ansaugung der aufgeheizten Außenluft unmittelbar von der Außenfläche
der Abdeckung kann vermieden werden, wenn man bevorzugt die Kunststoff-Hohlprofile
so ausbildet, daß die außenliegende Wand des Hohlprofils aus einem die Sonnenstrahlen
wenig absorbierenden Kunststoff, insbesondere einem durchscheinenden, hellen oder
durchsichtigen Kunststoff, und die innenliegende Hohlprofilwand aus einem die Sonnenstrahlung
stark absorbierenden Kunststoff, insbesondere einem durch Füllstoff oder dgl. durch
und durch dunkel eingefärbten Kunststoff,bestehen. In diesem Fall kann die Sonnenstrahlung
die Außenwandung der Hohlprofile bei geringer Wärmeabsorption passieren, so daß
die eigentliche Strahlenabsorption und Abgabe von Wärme im Bereich der unteren Hohlprofilwand
erfolgt.
Dadurch läßt sich die Wirkung der Wärmeaufnahme, insbesondere des Wärmeübergangs
auf den Wärmeträger wesentlich verbessern.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 im senkrechten Schnitt eine Dacheindeckung gemäß
der Erfindung in bevorzugter Aus führungs form Fig. 2 im Ausschnitt und perspektivischer
Darstellung Einzelheiten der Dacheindeckung nach Fig. 1, Fig. 3 im Ausschnitt und
in perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Auaführungsform der verwendeten
brettartigen Hohlprofile und eines Verlängerungs- oder Verbindungsstückes, Fig.
4 im größeren Maßstab einen Längsschnitt durch ein Abschluß-oder Verbindungsprofil,
Fig. 5 im Ausschnitt und in perspektivischer Darstellung ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
für das Hohlprofil, Fig. 6 im Querschnitt ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des Hohlprofils und Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Wärmepumpen-Rausheizung.
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In Fig. 1 ist eine Dach- und Wandeindeckung gemäß der Erfindung dargestellt.
Die Dacheindeckung 1 weist auf einer üblichen, nicht
näher dargestellten
Unterlage, von der nur Nagelleisten 2 dargestellt sind, zwei Dachflächen 3 und 4
auf, die jeweils aus brettartigen Kunststoff-Hohlprofilen gebildet sind. Jedes Hohlprofil
5 weist gemäß Fig. 3 eine nach außen weisende, im Querschnitt konkave Außenfläche
6 und eine nach unten zur Unterlage weisende, im Querschnitt ebenfalls konkave Unterseite
7 auf. Auf der Unterseite sind nahe den Längsrändern zwei ebene Gleitflächen 8 und
9 vorgesehen, mit denen das Hohlprofil auf den Nagelleisten 2 oder nicht näher dargestellten
nagelbaren Klemmelementen aufliegt.
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Jedes Hohlprofil weist mehrere in Längsrichtung durchlaufende Profilkammern
10 auf, die durch Stege voneinander getrennt sind.
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An einer Längsseite ist ein, vorzugsweise hohles, federartiges Randprofil
11 und auf der anderen Längsseite ein durch zwei hohle Lippen 13 und 14 begrenztes
nutenartiges Profil 12 vorgesehen.
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Die Randprofilabschnitte benachbarter Kunststoff-Hohlprofile greifen
nut/federartig ineinander. Auf den Begrenzungsflächen verlaufende Feinzahnungen
sorgen für einen formschlüssigen Eingriff. Eine Längsseite, vorzugsweise die nutenartige
Längsseite jedes Hohlprofils, wird direkt oder mittels nagelbarer Klemmelemente
(nicht gezeigt) auf den Leisten 2 festgelegt.
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Im dargestellten Beispiel ist angenommen, daß jedes Hohlprofil aus
einem mittels Füllstoff durch und durch dunkel gefärbten, vorzugsweise schwarzen,
Kunststoff besteht.
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Die unteren Enden der Hohlprofile sind, vorzugsweise zur äußeren
Umgebungsatmosphäre
hin, offen, so daß im Bereich der unteren Dachkante die Außenluft bei 20 in die
Profilkammern 10 eintreten kann. Die Hohlprofile 5 enden kurz vor der Firstlinie
des Daches und sind auch an diesen Enden offen. Die offenen Enden der Hohlprofile
werden im Bereich des Firstes durch parallel zum First verlaufende Gehäuse 22 eingeschlossen,
die eine Luftsammelkammer 21 begrenzen. An den Längsrändern des Gehäuses 22 sind
jeweils Halteabschnitte 24 bzw. 38 für nachgiebige Dichtleisten 25 bzw.
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39 vorgesehen, die abdichtend und elastisch auf der Oberseite bzw.
der Unterseite der Abdeckung anliegen und die Luftsammelkammer 21 nach außen und
nach innen abdichten, ohne die Wärmedehnungsbewegungen der Hohlprofile 5 zu behindern.
Die Hohlprofile können aufgrund ihrer Ausbildung und des gegenseitigen Eingriffes
sowohl quer zu ihrer Längsrichtung als auch in Längsrichtung relativ zueinander
W&rmeausdehnungsbewegungen folgen, ohne daß unnötige Spannungen in den Kunststoff-Hohlprofilen
auftreten.
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Die beiden Luftsammelkammern 21 der beiden Dachflächen 3 und 4 sind
vorzugsweise voneinander getrennt und weisen gesonderte Anschlußstutzen 36 und 37
für eine Absaugleitung auf. Diese führt zur Eingangsseite einer Wärmepumpe, die
über einen Wärmetauscher an ein Raumheizungesystem angeschlossenist. Es kann sich
dabei um ein beliebiges bekanntes Raumheizsystem handeln.
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Die bei 20 in die Profilkammern 10 eintretende Luft wird mit geringer
Geschwindigkeit
durch die Profilkammern 10 nach oben in die Sammelkanäle 21 gesaugt und zur Wärmepumpe
geleitet. Die Luft wärmt sich dabei in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung im
starken Maße auf. Da praktisch alle Profilkammern sämtlicher Hohlprofile an die
Wärmepumpe angeschlossen sein können, steht eine große aufgeheizte Luftmenge zur
Verfügung, aus der über die Wärmepumpe Wärme gewonnen und an den Raumheizungskreis
abgegeben werden kann. Der Raumheizungskreis kann auch entsprechende Zwischenspeicher
zur Speicherung der Wärme für kühlere Tageszeiten aufweisen.
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In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, auch ein die Wärme von
den liohlprofilen aufnehmendes flüssiges Wärmeträgermedium zu verwenden. In diesem
Fall können einige der Profilkammern 10 direkt oder durch Einlegung von Schläuchen
oder Rohren 45 (vgl. Fig. 3) an den Kreislauf eines durch Pumpe in Bewegung gehaltenen
flüssigen Wärmeträgers angeschlossen sein.
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Die unteren offenen Enden der Hohlprofile 5 können statt zur Außenatmosphäre
hin offen gestaltet, auch zu einem Innenraum des hauses hin in offener Verbindung
stehen, um die Innenluft durch die llohlprofile zu führen und dabei unter Ausnutzung
der Sonnenenergie aufzuheizen.
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In der gleichen Weise können die llohlprofile statt für eine Dacheindeckung
auch für eine Wandabdeckung benutzt werden. Sofern die
betreffende
Wand der Sonneneinstrahlung auagesetzt ist, kann die von den Hohlprofilen absorbierte
Wärme in der gleichen Weise, wie in Fig. 1 angedeutet, über einen Luftkreislauf
von einer Wärme pumpe aus--genutzt werden.
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Häufig ist bei Sonneneinstrahlung zu beobachten, daß sich eine unmittelbar
über der Dachaußenseite oder Wandaußenseite liegende Luft schicht stark erwärmt
und nahezu auf der Wandoberfläche ruht.
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Um auch diese Wärme auszunutzen, kann die Eindeckung mit Einrichtungen
zum Ansaugen der Warmluftschicbt ausgerüstet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgt die Ansaugung der
äußeren Warmluftschicht durch eine Haube 31, die entlang des Dachfirstes angeordnet
ist und die Außenseite der Dachflächen 3 und 4 mit Abstand übergreift. Dadurch wird
ein Eintrittskanal 33 für die Warmlurtschicht gebildet. Die Haube 31 wird im dargestellten
Beispiel durch T-frmige Leisten 23 abgestützt, die an den äußeren Halterungen 24
der Gehäuse 22 angeordnet oder angeformt sind. Der äußere Flansch 28 dient zur Abstützung
der Haube 31, während der Steg 26 mit Durchbrechungen 27 für den Durchtritt der
Warmluft versehen ist. Dem Steg 26 kann ein wahlweise oder automatisch durch Temperaturfühler
betätigbarer Schieber 29 zugeordnet sein, der ebenfalls Öffnungen 30 aufweist. Mit
diesem Schieber läßt sich der Lufteintritt unter der Haube 31 freigeben, drosseln
oder ganz absperren. Zwischen den Stegen 26 der beiden Gehäuse 21 bildet sich ein
Sammelkanal 34 für die angesaugte
Warmluft. Dieser Sammelkanal
weist einen gesonderten Absaugstutzen 35 auf, der an die Wärmepumpe anschließbar
ist. Wenn den Stutzen 35,36 und 37 jeweils gesonderte Ventilklappen oder dgl.
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Ventileinrichtungen zugeordnet sind, können die Schieber 29 entbehrt
werden. Die Einstellung der Ventilklappen gestattet eine optimale Mischung der Luftanteile
aus den verschiedenen Ansaugen bereichen vor der Zuführung zu der Wärmepumpe. Die
Haube 31 kann einen gelenkartigen Abschnitt 32 aufweisen, so daß ein und dieselbe
Haube an unterschiedliche Dachneigungen leicht angepaßt werden kann.
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Um die Hohlprofile 5 in Längsrichtung aneinander anschließen zu können
bzw. mit Anschlußstutzen für ein flüssiges WSrmeträgermedium zu versehen, sind hohle
Schiebeprofile 40 bzw. 50 (vgl, Fig. 3 und 4) vorgesehen. Diese weisen einen Mittelabschnitt
41 bzw. 55 auf, dessen Umriß und Querschnitt identisch mit dem Umriß und Querschnitt
der Hohlprofile ist. Von diesem Mittelabschnitt springen wenigstens nach einer Seite,
vorzugsweise nach beiden Seiten, steckerförmige Abschnitte 42,43 vor, deren Querschnitt
dem Öffnungsquerschnitt der Profilkammern entspricht. Auf diese Weise lassen sich
die Enden der Hohlprofile 5 auf die steckerförmigen Abschnitte unter Zwischenschaltung
eines Bindemittels schieben, so daß eine abdichtende, feste Verbindung hergestellt
werden kann. Die hohlen Abschluß- oder Verbindungsprofile 40 bzw.
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50 behindern die Durchströmung der Profilkammern nicht.
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Wenn die Profile, wie das Profil 40, nur zur Verbindung oder Verlängerung
der Hohlprofile dient, ist der Mittelabschnitt 41 nur in Längsrichtung schmal ausgebildet.
Dienen jedoch die Profile, wie das Profil 50, auch zum Anschluß von Leitungsverbindungen,
so ist der Mittelabschnitt 55 entsprechend breit ausgebildet. In die untere Wand
der bei 56 hohl ausgebildeten Anschlußprofile ist, wie Fig. 4 zeigt, ein Anschlußstutzen
58,59 mittels Schraubring 57 abdichtend eingesetzt. An das Verbindungsprofil 50
kann mittels steckerförmigen Ansätzen 55a und 55b jeweils ein Hohlprofil 51 bzw.
53 angeschlossen sein, deren Profilkammern 52 bzw. 54 mit dem hohlen Inneren 56
des Verbindungsprofils 50 in Verbindung stehen. Das Verbindungsprofil kann aber
auch einseitig durch einen Stopfen, wie bei 60 in Fig. 4 angedeutet, abgeschlossen
sein.
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Zum Ansaugen von Außenluft unmittelbar über der Außenseite der Hohlprofile
können die Hohlprofile selbst oder aber Verbindungsprofile, wie die Profile 40 oder
50 nach Fig. 3 und 4, mit nach außen erkerartig vorspringenden Ansätzen 63 versehen
sein, wie dies bei dem Hohlprofil 61 gemäß Fig. 5 angedeutet ist. Das Hohlprofil
61 weist die erkerartigen Ansätze 63 auf der Oberseite 62 auf. Die Ansätze 63 steigen
tangential aus der Oberfläche 62 des Hohlprofils 61 nach außen und enden in einer
hinterschnittenen Stirnwand 62a. In dieser hinterschnittenen Stirnwand sind Öffnungen
64 oder aber geschwächte Wandbereiche entsprechender Umrißgestalt vorgesehen, welche
wahlweise leicht eingedrückt oder mit
einem Werkzeug ausgeschnitten
werden können, um selektiv bestimmte Öffnungen 64 freizulegen. Die Öffnungen 64
münden in Hohlkammern des Vorsprungs 63 und stehen mit den Profilkammern 65 des
Hohlprofils 61 in strömungsmäßiger Verbindung. Auf diese Weise kann ein bestimmter
Anteil der unmittelbar auf der Außenseite des Hohlprofils ruhenden Luftschicht in
das Innere des Hohlprofils eingesaugt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man jedes Hohlprofil
aus Kunststoffen von unterschiedlichem Strahlenabsorptionsvermögen herstellt. Ein
Beispiel hierfür zeigt Fig. 6. Das Hohlprofil 70 weist im wesentlichen den gleichen
Querschnitt auf, wie das Hohlprofil nach Fig. 3. Die Oberfläche 71 und die Unterseite
72 sind jeweils konkav eingezogen. Die die Oberseite 71 bildende Wand 75 besteht
aus einem Kunststoff, der nur ein geringes Strahlenabsorptionsvermögen aufweist.
Es kann sich dabei um ein PVC von merklicher oder guter Lichtdurchlässigkeit handeln.
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Die untere Hälfte des Profilquerschnitts besteht aus einem stark absorbierenden
Kunststoff, z.B. einem PVC, das durch Füllstoffe dunkel, insbesondere schwarz, eingefärbt
ist. Die Grenze zwischen den beiden die Strahlung unterschiedlich absorbierenden
Wandbereichen 74 und 75 kann, beispielsweise wie bei 73 strichpunktiert angedeutet,
entlang einer im wesentlichen horizontalen Ebene verlaufen, welche die Profilkammern
durchtrennt. Bei dieser Ausführungsform wird die Strahlenenergie hauptsächlich im
unteren Bereich des Profilquerschnitts absorbiert und an den Wärmeträger
(Luft
oder Flüssigkeit) abgegeben. Die Außenwand 75 der Hohlprofile erwärmt sich dabei
nur relativ wenig. Das gleiche gilt für die außen auf der Außenfläche 71 liegende
Luftschicht.
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In Fig. 7 ist schematisch der Aufbau einer nach dem System der Erfindung
aufgebauten Raumheizung wiedergegeben. Bei 80 ist eine aus mehreren brettartigen
Kunststoff-Hohlprofilen 81a bis 81c aufgebaute Dach- oder Wandeindeckung wiedergegeben,
bei der bei 82 Luft in die Profilkammern der Hohlprofile eintreten kann. Die Luft
wird am anderen Ende der Hohlprofile abgesaugt, gesammelt und über Leitung 83 dem
Eintritt einer Wärmepumpe 84 zugeführt, die durch z.B. einen Elektromotor 85 angetrieben
wird. Die dabei erzeugte Wärme wird in einem Wärmetauscher 86 an einen Wårmeträger
eines Kreislaufes abgegeben, während die ursprünglich angesaugte Luft bei 87 ins
Freie oder zur weiteren Verwendung abgeführt wird. Der Wärmekreislauf kann einen
Wärmespeicher 88 aufweisen. Dieser gehört zur Raumheizung 91. Der Wärmeträger, z.B.
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ein flüssiger Wärmeträger, wird durch die Pumpe 89 in Umlauf gehalten
und durchströmt die Raumheizkörper 90. Nach Verlassen der Raumheizkörper 90 gelangt
der Wärmeträger wieder in den Wärmetauscher 86.
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Die durch die Wärmepumpe 84 erzeugte und abgegebene Wärme kann aber
auch an die Luft einer Luftraumheizung abgegeben werden.