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DE10203338A1 - Tragendes Solarenergiedachelement - Google Patents

Tragendes Solarenergiedachelement

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DE10203338A1
DE10203338A1 DE10203338A DE10203338A DE10203338A1 DE 10203338 A1 DE10203338 A1 DE 10203338A1 DE 10203338 A DE10203338 A DE 10203338A DE 10203338 A DE10203338 A DE 10203338A DE 10203338 A1 DE10203338 A1 DE 10203338A1
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Juergen Ruck
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Abstract

Übliche Dächer sind aufwendige Konstruktionen, die isoliert, von innen verschalt und von außen eingedeckt werden müssen. Solarenergiekollektoren müssen zusätzlich angebracht werden. Das tragende Solarenergiedachelement soll hier in jeder Hinsicht deutliche Verbesserungen erbringen, da dieses vorgefertigt werden kann und die Kollektoren, Isolierung und Eindeckung bereits integriert sind. Bauseitig wird nur noch die Endmontage an den Auflagepunkten notwendig. DOLLAR A Um dem Solarenergiedachelement seine tragenden Eigenschaften zu verleihen, werden ein mit Solarzellen (2) beschichteter, thermischer Kollektor (1) und ein isolierender Stützkern (3), der mit spannungsaufnehmenden Verstärkungsschichten (4, 4a) belegt ist, in Verbundbauweise zusammengefügt. Zusätzlich kann an diesem Dachelement eine fertige, dekorative Innenverkleidung (5) an dessen Innenseite bereits bei der Herstellung angebracht werden, die ebenfalls zur Erhöhung der Festigkeit beiträgt. Die Verbindung der Elemente wird durch die Anschlussblende (7) und die Anschlussprofile (8, 8a) hergestellt, in denen sich auch ein Installationskanal (6) unterbringen lässt. DOLLAR A Das tragende Solarenergiedachelement kann kostensparend zur Dachbedeckung von Häusern oder auch als Wandbauteil oder Fassadenverkleidung bei gleichzeitiger Solarenergiegewinnung verwendet werden.

Description

  • Die Gewinnung von Strom oder Wärme aus Solarenergie, insbesondere im Immobilienbereich geschieht üblicherweise in zweierlei, voneinander unabhängigen, Systemen. Dies sind thermische oder fotovoltaische Kollektoren, die Licht, bzw. Strahlungswärme der Sonne jeweils in Wärme und Strom wandeln. Diese Komponenten werden dann an die entsprechende technische Peripherie angeschlossen, um die gewonnene Energie aufzubereiten und nutzbar zu machen. In beiden Fällen benötigen die Kollektoren oder Solarzellen zusätzlich eine tragende Dachkonstruktion zur Montage und eine geeignete Isolation.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energiegewinnung, Isolierung, Dacheindeckung und tragfähige Unterkonstruktion in einem Bauteil zu vereinen und die Möglichkeit der Vorfabrikation mit einzuschließen. Diese Aufgaben werden mit einem tragenden Solarenergiedachelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass durch flächiges Verbinden von Solarzellen, Kollektoren, Isolierung und Verstärkungsschicht, eine mehrschichtige, multifunktionelle Verbundplatte hergestellt wird, die als tragendes, fertiges Dachelement eingesetzt werden kann. Durch direktes Aufbringen der fotovoltaisch arbeitenden Solarzellen auf die thermisch arbeitenden Sonnenkollektoren, wird zusätzlich ein Synergieeffekt generiert, bei dem die fotovoltaische Abwärme in den thermischen Kollektor abgeführt wird und genutzt werden kann, was gleichzeitig die Kühlung der fotovoltaischen Solarzellen bewirkt und deren Wirkungsgrad steigert. Über entsprechende Anschlüsse und Leitungen werden die gewonnenen Energien nun in die peripheren Systeme bekannter Bauart abgeführt, aufbereitet und den Strom- und Heizkreisläufen zugeführt.
  • Stabilität und Tragfähigkeit des tragenden Solarenergiedachelements kann individuell durch Wölbung der Konstruktion, durch Dimensionsänderung der Verstärkungsschichten und Verstärkungsholme oder Profilierung der Verstärkungsschichten und Holme oder durch andere innere und äußere Armierungen des isolierenden Stützkerns beeinflusst werden. Weiterhin besteht durch Ausformung von Hohlräumen innerhalb der einzelnen Elemente oder entlang deren Kanten und Seitenflächen, die Möglichkeit Kabel oder andere Leitungen zu verlegen. Durch bauseitiges, aneinandergereihtes befestigen und verbinden der vorgefertigten, tragenden Solarenergiedachelemente an First- und Traufpfette, oder am Mauerwerk, entsteht so ein Komplettes Solarenergiedach. Die Fugen zwischen den einzelnen tragenden Solarenergiedachelementen können hierbei mit Blenden überdeckt und zusätzlich verklebt oder verschäumt werden. Durch fabrikseitiges Aufbringen einer dekorativen Innenverkleidung an der Unterseite der Konstruktion, spart man eine spätere, aufwendigere, bauseitige Verschalung oder Verputzung. Wählt man für diese dekorative Innenverkleidung zug- oder biegefeste Materialien, so können Verstärkungsschichten oder isolierender Stützkern entsprechend reduziert werden. Grundsätzlich dienen die Verstärkungsschichten der Aufnahme von Zug- und Druckspannungen, wobei der Isolierende Stützkern, was die Statik betrifft, hauptsächlich als druckstabiler Abstandhalter in dem Verbundsystem fungiert.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Dachstuhl bekannter Bauart entfällt und sich die Dachunterkonstruktion auf die Auflagepunkte für die tragenden Solarenergiedachelemente beschränkt. Die tragenden Solarenergiedachelemente können komplett vorgefertigt werden, wodurch hohe Kosten- und Materialersparnis eintritt, da dies fabrikmäßig geschehen kann und die Installation von thermischen Kollektoren und fotovoltaischen Solarzellen, wie auch die dekorative Innenverkleidung der Decke gleich mit einbezogen werden kann.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen beschrieben.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 Ein tragendes Solarenergiedachelement in perspektivischer Darstellung und stirnseitigem Schnitt.
  • Fig. 2 Eine weitere Ausführungsform eines tragenden Solarenergiedachelements im stirnseitigen Schnitt.
  • Das tragende Solarenergiedachelement gemäß Fig. 1 weist an seiner Oberfläche einen thermisch arbeitenden Kollektor (1) auf, welcher wiederum an seiner Oberseite mit fotovoltaischen Solarzellen (2) bestückt ist. Darunter folgt der isolierende Stützkern (3), der seinerseits durch die Verstärkungsschichten (4 und 4a) die notwendige Stabilität zur Aufnahme der auftretenden Druck- und Zugspannungen erhält. Je nach Wahl der Verbindungsart zwischen thermischem Kollektor (1) und den darunter folgenden Elementen, kann dieser zusätzlich zur Versteifung des gesamten Bauteils beitragen. Das Aneinanderfügen und Abdichten der einzelnen tragenden Solarenergiedachelemente wird durch die Anschlussprofile (8) und (8a) und die Anschlussblende (7) unterstützt. Als Bindemedium werden in dieser Ausführungsform vorteilhafterweise Klebedichtmassen oder Montageschäume eingesetzt. Konstruktiv vorgesehene Hohlräume lassen sich als Installationskanäle (6) nutzen. Wenn gewünscht kann eine dekorative Innenverkleidung (5) mit integriert werden, welche zusätzlich konstruktionsversteifend wirkt und eine Reduktion der Verstärkungsschichten (4) oder anderer versteifender Armierungen ermöglicht.
  • Das tragende Solarenergiedachelement gemäß Fig. 2 stellt eine Ausführungsform dar, die sich besonders für weniger druckfeste, isolierende Stützkerne (3) oder für Elemente eignet, die durch große Öffnungen wie z. B. Dachfenster in ihrer Fläche unterbrochen werden und damit auch die Verstärkungsschichten (4) und (4a). Hier müssen die Zug- und Druckspannungen hauptsächlich am Rand des Elements aufgenommen werden, was in diesem Fall über den Einsatz von Verstärkungsholmen (9) geschehen kann. Auch wird in dieser Ausführungsform eine weitere Verbindungsart zwischen den einzelnen tragenden Solarenergiedachelementen aufgezeigt, indem der thermische Kollektor (1) in seinem Randbereich aufgebogen und profiliert wird, so dass zwei tragende Solarenergiedachelemente über ein Verbindungsprofil (10) regenwasserdicht gekoppelt werden können und ggf. ein Installationskanal (6) mit integriert werden kann. Weiterhin begünstigen die Verstärkungsholme (9) die Befestigung der Elemente an der Dachunterkonstruktion.

Claims (21)

1. Tragendes Solarenergiedachelement, das als Verbundplatte aufgebaut ist und durch das Zusammenwirken von mehreren, fest miteinander verbundenen, funktionellen Schichten, zur elektrischen und thermischen Energiegewinnung, zur Isolierung und zur statisch tragenden Dachkonstruktion dient, wobei im Oberflächenbereich mindestens ein thermischer Kollektor (1) angeordnet ist, auf dem wiederum mindestens eine fotovoltaische Solarzelle (2) wärmeleitend aufgebracht ist, was eine Übertragung der fotovoltaischen Prozesswärme an den thermischen Kollektor (1) bewirkt, welcher seinerseits wiederum mindestens mit einem isolierenden Stützkern (3) und mindestens einer spannungsaufnehmenden Verstärkungsschicht (4) oder (4a) oder mindestens einem Verstärkungsholm (9) oder einer Kombinationen daraus, verbunden ist, die alle gemeinsam im Verbund in der Lage sind, die auf das Dach oder auf dessen einzelne, tragende Soalardachelemente einwirkenden Kräfte aufzunehmen und an die Dachunterkonstruktion weiterzuleiten.
2. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1, oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Kollektor (1) mit den fotovoltaischen Solarzellen (2) abnehmbar mit dem darunterliegenden Teil der Verbundkonstruktion verbunden ist.
3. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen unteren bzw. inneren Seite in flächiger Verbindung, eine dekorative Innenverkleidung (5) aufgebracht ist, welche auch als statische Verstärkungsschicht wirkt oder eine andere ersetzt, um im Verbund mit den anderen Komponenten die am Dach auftretenden Kräfte aufzunehmen.
4. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dessen isolierender Stützkern (3) auch seitlich von Verstärkungsschichten bedeckt wird oder komplett umschlossen ist.
5. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Stützkern (3) von mindestens einem Hohlraum durchzogen ist, der als Installationskanal verwendet werden kann.
6. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses seitlich Anschlussprofile (8) u. (8a), oder Zapfen aufweist, die nach dem Prinzip von Matrize und Patrize das Aneinanderfügen oder Verkleben der einzelnen, tragenden Solarenergiedachelemente begünstigen.
7. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussprofile (8) u. (8a) ein Hohlraum vorgesehen ist, der als Instalationskanal (6) genutzt werden kann.
8. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an den thermischen Kollektor (1) eine Anschlussblende (7) angearbeitet ist, mit deren Hilfe eine wasserdichte Verbindung zwischen den einzelnen, tragenden Solarenergiedachelementen beim Aneienanderfügen hergestellt werden kann.
9. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an Stellen an denen besonders hohe Belastungen zu erwarten sind, zusätzliche Verstärkungseinlagen in den isolierenden Stützkern (3) eingearbeitet oder aussen aufgebracht werden.
10. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an Stellen an denen Verbindungselemente angebracht werden sollen, Verstärkungseinlagen oder fertige Ankerelemente eingearbeitet sind.
11. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfuge zwischen den einzelnen, tragenden Solarenergiedachelementen mit einer separaten Profilblende (12) oder einer Bandblende oder Fugenmasse verschlossen wird.
12. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an diesem zur zusätzlichen Versteifung, oder bei Elementen die für Dachfenster, Öffnungen bzw. Unterbrechungen vorgesehen sind, seitlich oder innerhalb des isolierenden Stützkerns (3) mindestens ein entsprechender Verstärkungsholm (9)angeordnet ist, der auch als Hohlkonstruktion ausgeführt und gleichzeitig als Installationskanal zu nutzen sein kann.
13. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an das im unteren Bereich eine Regenrinne angeordnet ist.
14. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an das im oberen Bereich eine Vorrichtung zur Montage einer Firstverkleidung vorgesehen ist.
15. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen Seite eine Vorrichtung zur Aufnahme einer seitlichen Dachkantenblende angeordnet ist.
16. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen unteren Ende eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Regenrinne oder einer Dachkantenblende angeordnet ist.
17. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Kollektoren (1) und Solarzellen (2) von einer lichtdurchlässigen Isolierglasfläche oder Isolierfolie überdeckt werden oder direkt mit einer lichtdurchlässigen, isolierenden Beschichtung versehen sind und so ein Wärmerückfluss an die Umgebung reduziert wird.
18. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Kollektor (1) mit einer speziellen, hitzeaufnehmenden und hitzedurchleitenden Beschichtung versehen ist.
19. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass entlang mindestens einer Kante, eine Vorrichtung zur Aufnahme einer gitterartigen Regenrinnenabdeckung oder das Regenrinnenabdeckgitter oder ein Regenrinnenabdecknetz selbst angeordnet ist.
20. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewölbte oder gebogene Bauform gewählt wird, mit der sich dessen statische Belastbarkeit weiter erhöhen lässt.
21. Tragendes Solarenergiedachelement nach Anspruch 1 oder mehreren, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit Vorrichtungen zur Aufnahme von Schneefangeinrichtungen ausgerüstet ist, oder diese durch eine spezielle, schneerutschhemmende Oberflächenstrukturen ersetzt werden.
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