DE20108106U1 - Voltatherm-Dachziegel - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind insbesondere Dachziegel (schuppenförmige Elemente) für die Bedeckung von Dächern, die mit Überlappungen zur Abdichtung gegen Regen versehen sind, also beispielsweise mit Kopf-, Fuß- und/oder Seitenfalze ausgerüstet sind.

Diese Deckelemente besitzen auch die Funktionalitäten der Solarthermie und/oder der Photovoltaik als charakterisierende Eigenschaften.

Die Deckungen mit diesen Deckelementen gehören zu den meist verwendeten Bedachungsarten. Solche Dachdeckungen sind regensicher; wetterbeständig, hagel- und feuersicher. Bewegungen im Dachstuhl wie Schwindung, Erschütterung oder Einwirkung der wechselnden Windkräfte und Temperaturschwankungen werden bei Deckungen mit Deckelementen ohne Einbuße an Regensicherheit aufgenommen und ausgeglichen. Deckungen mit diesen Deckelementen können ohne Gefahr des Durchbrechens begangen werden. Um die Regensicherheit der Deckung zu erhöhen werden Deckelemente an den Rändern mit Verfalzungen versehen, den Kopf-, Fuß- und Seitenfalzen, die verschieden ausgebildet sein können.

Deckelemente zur Deckung von flächig ausgeprägten Deckflächen, wie zum Beispiel geneigten Dächern, sind bekannt. Die verschiedensten Arten der Deckelemente sind Grundlage der Betrachtung und beziehen alle gängigen Ziegel- und Dachsteinarten, einbezüglich der Lichtpfannen aus Glas, beziehungsweise aus transparenten Kunststoff, ein. Die nach oben offene Deckfuge als eine Art der Seitenfalzausbildung, wie auch die seitlich offene Deckfuge, unterliegt hierbei nicht dem Anspruch einer vertiefenden Unterscheidung. Ausdrücklich bilden die Deckelemente, welche Doppelfalze aufweisen, den Betrachtungsschwerpunkt der erfindungsgemäßen Ausarbeitung.

Des weiteren ist bekannt, daß mittels der Solarthermie die Sonneneinstrahlung in Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturwärme umgewandelt werden kann. Die im Einsatz befindlichen solarthermischen Systeme sind Anlagen, welche unter anderen mit den unterschiedlichsten Kollektortechniken ausgerüstet sind. Gemeinsam ist diesen Kollektoren, als ein Teil von mehreren in einer Solaranlage, daß sie als flächige Elemente (Rechteck-, respektive Kastenform), zum Beispiel auf Dächern, in unterschiedlichster Art und Weise installiert werden.

Auch ist bekannt, daß auf Dächern sich auch die Möglichkeit bietet photovoltaische Module aufzumontieren zur Stromerzeugung aus dem eingestrahlten Sonnenlicht. Die bevorzugte Gestalt dieser Module ist wiederum in Kastenform und rechteckig. Diese photovoltaische Moduleinheiten werden im Regelfall mit der ausgeprägtesten, dafür vorgesehenen Flachseite, auf dem Dach installiert.

Im Regelfall werden herkömmliche thermisch arbeitende Systeme auf die Dachaußenhaut durch spezielle bauliche Maßnahmen, auch über die Installation zusätzlicher Aufbauten, angebracht. Dies trifft auch auf die Module zur elektrischen Stromerzeugung aus dem Sonnenlicht mittels der Photovoltaik zu.

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Nachteilig bei dieser Kastenform ist es, daß diese Kollektoren, wie auch die photovoltaischen Module, oberhalb der Dachbedeckung angebracht sind, oder sich in Aussparungen der Dachbedeckung befinden. Bei der zusätzlichen Anbringung der Kollektoren oder Energiemodulen oberhalb der Dacheindeckung kommt es zwangsweise zur Doppeldeckung, beziehungsweise zu einen erhöhten auch kostenseitigen Deckaufwand. Eine stärkere Dachkonstruktion ist oftmals eine weitere kostenwirksame und bestimmende Größe. Die Windanfälligkeit aufmontierter Kastenformaten ist, aufgrund der ausgeweiteten Angriffsflächen für den Wind, ein zusätzlicher Nachteil. Bei eingelassenen Systemen in die Dachbedeckung wird anderenseits durch die notwendigen Aussparungen die Geschlossenheit der Dachflächen unterbrochen mit allen negativ möglichen Folgen für die Dichtigkeit. Die Witterungsbeständigkeit des Daches ist in ähnlicher Weise beeinträchtigt. Die uneingeschränkte Zugänglichkeit des Daches, zum Beispiel im Falle von Reparaturarbeiten, ist nicht mehr gegeben.

Bekannt sind Installationen von großflächigen Sonnenkollektoren, beziehungsweise Absorbern, auf herkömmlichen Dacheindeckungen. Diese Kollektoren dienen zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme und deren Übertragung an ein Wärmeträgermedium. Aus Gründen der Kostenhöhe von konventionellen Solaranlagen werden von den vorhandenen Dachflächen zudem nur Teilflächen durch solche Zusatzinstallationen genutzt. Auch das optisch gewohnte Aussehen wird durch diese Installationen beeinträchtigt. Gegebenenfalls werden bei diesen Vorgehen Bauvorschriften verletzt, nicht zuletzt mit Blick auf Altbausanierungen. Entstehen von Wärmeverlusten auch an der Unterseite des Absorberelementes ist ein weiterer Nachteil. Ähnliche Feststellungen sind zu treffen mit Blick auf das Verhältnis der Gesamtfläche eines Daches zur wesentlich kleineren Teilfläche der eigentlichen Absorber. Die Wärmeverluste, aufgrund der ungenützten kollektorfreien Dachflächen ist ein Vielfaches im Vergleich zur bedeckten Teilfläche des Dachs. Hocheffiziente Absorberflächen tragen in sich die Problematik, daß erreichte Stillstandstemperaturen des Systemes als Folge Steuer- und regelungstechnische Zusatzaufwendungen mit

sich bringen. Die Notwendigkeit der betriebsbedingten Kühlung stellt hier den Verweis her. Die Systemauslegung de" Absorber hat sich daran zu orientieren, in welchen Temperaturbereich sich die Wärmeträgerflüssigkeit in den &Sgr; ·

Betriebsphasen zu befinden hat. Temperaturen von 200⁰C der Wärmeträgerflüssigkeit zu einer benötigten Warmwassertemperatur von beispielsweise 60°C stellt sicher ein Mißverhältnis dar! Der Amortisationszeitraum ist auch * unter Einbezug der Fördergegebenheiten für viele Hausbesitzer zu lang. Die Spannbreite des Wirkungsgrades der · marktüblichen Absorber unterliegt zudem Einschränkungen über die Zeit. Einzelkomponenten der Systeme, wie Sicherheitsglasscheiben, indirekter Zu- und Abfuhrrohrleitungen und Durchführungen auf dem Dach sind der Verschmutzungen und dem Verschleiß unterworfen. Auch gehören bauteilspezifische Komponenten, wie Zwischenverblechungen, Dichtungs-, Verbindungsmaterialien und Dämmwerkstoffe zu diesen Schwachpunkten. Dies bezieht die Abdeckungen, das Gehäuse, wie auch die Montage, mit ein. Gemäß dem Stand der Technik bezieht sich die Effizienzbetrachtung von Kollektoren immer nur auf Teilbereiche der Absorber, da immer die gleiche Seite der Einstrahlungsrichtung der Sonne zugewandt ist. Nur die Oberseite der Absorber wird von der Sonne erwärmt. Die Problematik der Durchmischung der Wärmeträgerflüssigkeit ist in Folge eine unbefriedigend gelöste Aufgabe.

Literatur: -»· Müller, Friedrich U.: Thermische Solarenergie erfolgreich nutzen. Aktive thermische Solartechnik in Mitteleuropa. Franzis. 1997

Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und den Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Bequerel entdeckten photoelektrischen EfFekt.

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Unter dem photoelektrischen Effekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung. Solarzellen erzeugen erneuerbare, elektrische Energie mittels dieses photoelektrischen Effektes. Diese Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, beziehungsweise Stoffe deren Leitfähigkeit sich unter Lichteinstrahlung erhöht. Bei tieferen Temperaturen wirken diese Stoffe isolierend. Die physikalisch fundierte Theorie liefert hier der Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes. Das Licht besitzt nicht nur eine als Welle aufzufassende Struktur, sondern kann gleichzeitig auch als Teilchenstrom aus Photonen aufgefaßt werden. Diese Photonen sind in der Lage beim Aufprallen auf bestimmte Stoffe, einzelne Elektronen aus dem Verbund herauszulösen und somit einen Stromfluß auszulösen. Ein typischer Vertreter für diese Halbleitermaterial stellt das Silizium (Si) dar. Silizium bietet den Vorteil, daß es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichender Menge vorhanden ist und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist. Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial „dotiert". Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuß (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen Ladungsträgerüberschuß (&eegr;-leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial erzielen kann. Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang. An diesen Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, welches zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, daß heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom. Die Leistung (Produkt aus Strom und Spannung) unterliegt diversen Abhängigkeiten, unter anderen zum Beispiel von der Zelltemperatur, dem Reflexionsgrad und dem Halbleitermaterial. Die Verminderung von Reflexionsverlusten steigern die Leistung ebenso*, ,, wie die Reduzierung der Zelltemperaturen. Es gibt zwei unterschiedliche Gruppen von Solarzellen, die sich auch von*.. *.! der Kristallart her unterscheiden.

Die erste Gruppe der kristallinen Zellen sind charakterisiert durch eine regelmäßige Gitterstruktur. Nach der Kristall-·

art werden hier die monokristallinen Zellen und der polykristalline Typ unterschieden. I ·. · I ·

Die monokristallinen Zellen werden unter extremen Energieaufwendungen hergestellt. ·

Die poly- oder multikristallinen Zellen liefert leicht ungleichmäßige, und in ihren Wirkungsgrad, geschmälerte * * Energieeinheiten. ·

Die zweite Gruppe, nämlich die amorphen Zellen, werden als direkt kristalline Zellen, beziehungsweise als direkte Halbleiter, bezeichnet. Die Typen unterscheiden sich in ihren Arten, nämlich der Standardausführung und der amorphen Dünnschichtzelle.
Die dritte Type ist die Hochleistungszelle.

Die amorphen Zellen kann 50 mal soviel Licht aufnehmen wie kristalline Geflige.

Die Halbleitermaterialschichtdicke von amorphen Dünnschichtzellen belaufen sich auf ca. den fünfhundersten Teil der Schichtdicke herkömmlicher Zellen.

Die Hochleistungszellen haben einen drei- bis zu vierfach höheren Wirkungsgrad als die konventionelle Standardzelle.

Bei allen Zelltypen ist die Oberflächenstrukturierung zur Verminderung von Reflexionsverlusten ein offenes Arbeitsfeld.

In gleicher Weise bezieht sich dies auch auf die Suche nach dem optimalen Halbleitermaterial. Ein breiteres Strahlungsspektrum auf welches die Zellen ansprechen zur verbesserten Nutzung der verschiedenen Spektralbereiche ist ein weiteres Entwicklungsfeld.

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Die fokussierende Zellgeometrie, beziehungsweise Nachführsysteme, sind weitere Strategieausrichtungen zur Effizienzsteigerung, und Wege der neueren Forschung.

Natürliche Grenzen beim Wirkungsgrad der Zellen sind, daß nur bestimmte Spektralbereiche des einfallenden Lichts sich für die eingesetzten Halbleitermaterialien eignen. Ein gewisser Anteil an Photonenüberschußenergie wandelt sich in Wärme um, welche die Effizienz der Zelle reduzieren kann.
Optische Verluste kommen durch Abschattungen und Reflexion zustande. Die physikalischen Gegebenheiten der verwendeten Halbleitermaterialien setzt Grenzen! Der maximal theoretische Wirkungsgrad von kristallinen Silizium von etwa 28 % steht stellvertretend für diese Beschränkung. Über die Zellzusammensetzung kommt man zu geeigneten Modulen um für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche geeignete Spannungen, beziehungsweise Leistungen bereitzustellen. Einzelne Solarzellen werden zu größeren Einheiten miteinander verschaltet. Eine Serienschaltung der Zellen hat eine höhere Spannung zur Folge, eine Parallelschaltung einen höheren Strom. Die miteinander verschalteten Solarzellen werden meist in transparenten Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einen Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl versehen und frontseitg transparent mit Glas abgedeckt. In der Massenbilanz beläuft sich dabei der Glasanteil auf 30 % bis 65 %; der Rahmenanteil, ausgedrückt in Massenprozent, beläuft sich auf 10 % bis 25 %. Im Falle der Dünnschichtsolarzellen erfolgt die Dünnschichtbeaufschlagung auf Glas als Trägermaterial, beziehungsweise als Beschichtungskörper.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen:

Diese Aufgabe wird betreffs der solarthermischen Funktion, respektive der Kollektoren, gelöst, indem Deckelemente*, in der von der äußeren Form her üblichen Ausprägung in Überlappungsbereichen der Elemente einen Schlauch als * ·, Kollektor aufnehmen. Durch werkseitige Maßnahmen wird dies erreicht, indem bei der Elementherstellung in betroffenen Überlappungsbereich des Elements die Aufnahme des Kollektorschlauchs vorbereitet ist. Mittels dieses I"' Schlauchs erfolgt die Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärmeenergie durch Absorption. * . <

Betreffs der photoelektrischen Module wird diese Aufgabe gelöst, indem die Dachziegel an ihrer Oberseite jeweils rmt einer photovoltaisch, sensitiven Teilbeschichtung versehen sind. Diese Teilbeschichtung ist integriert in einen Mehr-, schichtenaufbau appliziert im System auf den üblichen Deckelementen. Dieses funktionelle Mehrlagenschichtsystem werden dem Ziegel ebenso werksseitig aufgebracht in der abschließenden Phase der Herstellung dieser Elemente, indem.der Dachziegel an seiner Oberseite mit einer photovoltaisch, sensitiven Schicht unlösbar verbunden ist.

Gemäß Anspruch 3 ergibt sich eine Kombination, welche die Gewinnung von Wärmeenergie, wie auch elektrischer Energie möglich macht über die Nutzung der Sonneneinstrahlung auf ein modifiziertes Deckelement (Dachziegel), respektive der damit eingedeckten Dachfläche.

In vorteilhafter Weise wird durch obige Maßnahmen erreicht, daß ein modifizierter serienmäßiger, relativ billiger, Dachziegel dafür verwendet werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die äußere, sichtbare Form und Gestalt der üblichen Deckelemente, beziehungsweise Dacheindeckung, wird nicht beeinträchtigt durch geeignete Weglassung verdeckter Geometrien, die bisher Bestandteile herkömmlicher Deckelemente g g

sind. Das gewohnte Bild traditionell gewachsener Dachlandschaften bleibt erhalten auch im Sinne

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bestehender Bauvorschriften. Die Altbausanierung unter Einbezug der Solarfhermie ist deswegen grundsätzlich erstmals machbar. Aufwendige Doppeldeckungen, beziehungsweise Zusatzkollektoren, entfallen. Die Wartung und Instandhaltung reduziert sich wesentlich, aufgrund der Verringerung der Teilkomponentenvielzahl des erfindungsgemäß dargelegten Systems. Die freie, gewohnte Begehbarkeit, beziehungsweise die Zugänglichkeit eines jeden Dachbereichs in bekannter Form bleibt erhalten. Die Windanfälligkeit wird über das bekannte Maß, im Vergleich zu den üblichen Dachbedeckungen, zurückgedrängt. Es bedarf keiner weiteren, zusätzlichen verstärkenden Maßnahmen an der Dachkonstruktion bei bestehenden, vorhandenen Dächern.

Die Sicherheit, wie das Vermeiden und der Ausschluß eines unkontrollierte Austritts von Wärmeträgerflüssigkeit ist eine weitere vorteilhafte Sytemauslegung.

Grundsätzlich kann die gesamte Dachfläche, respektive alle Dachseiten, durch diese Erfindung Beiträge zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie leisten. Die Abhängigkeit von den Richtungen der Sonneneinstrahlung wird dadurch relativiert.

Durch die Geometrie des Schlauchs (Hohlstranges) und der Verlegung desselbigen in der gesamten Dachoberfläche ist die Problematik der Durchmischung nicht mehr gegeben.

Die Entstehung von systembedingter Wärmeverluste ist minimiert durch die verdeckte Führung des Hohlstrangs in den Überlappungen. Die zusätzliche Ausnutzung der spezifischen Wärmekapazität des Dachbedeckungselementes liefert hierzu einen weiteren Beitrag, abgeleitet aus der klimapuffernden Wirkung bisher eingesetzter Elemente. Die Wärmedämmung, gemäß der Ausfuhrungsform der Dachart, stellt einen weiteren Beitrag mit Blick auf die genutzten Energieangebote des beschriebenen, solarthermisch arbeitenden Systems. Dieses erfindungsgemäß nicht

konzentrierende, solarthermische Anlage arbeitet im Bereich der Niedertemperatur bis 100⁰C. *

&bull; · Der positive Einfluß auf den Auslegungsumfang der Steuer-, Regel- und Speichertechnik ist ersichtlich - zumal die * _t . *. &Idigr;

Kühlung des Systems in Stillstandszeiten nicht notwendig ist.

Die verdeckte Führung des Hohlstrangs in der Überlappung der Elemente garantiert die Temperaturbeständigkeit und· "* * *"' Stossfestigkeit der durch diese Erfindung belegten Ausführung. !..·!.

Die Amortisationszeiträume für das Kollektorsystem könnte sich sich auf den Teil einer Zehnerpotenz reduzieren im ·

Vergleich zu konventionellen Kollektoren. I I

Aus- und Anbauten sind mit dem zugrundegelegten Anspruch der Erfindung einfach zu realisieren. Dachflächen sind. erweiterbar, ersetzbar, reparierbar und einzelne Elemente oder schadhafte Bereiche leicht austauschbar. Der Aufbau ist einfach und kostengünstig unter Einbezug der gesamten verfugbaren Dachflächen aller Dachseiten. Die Einbringung des Kollektorschlauchsystemes in die werksseitig modifizierten Absorberelemente kann bei handwerklichen Geschick kostensparend auch in privater Eigenregie erfolgen.
Der Kollektor leistet seine Funktion im Wechselklima.

Einflüsse, wie bei herkömmlichen Bauteilkomponenten, zum Beispiel der Glasscheibe, beziehungsweise deren oftmals schludrigen Einbringung, ohne ausreichenden Halt, in der Kollektorkonstruktion sind auszuschließen. Die Gefahr einer Verschmutzung, aufgrund des Angebots verschmutzbarer Glasscheibeneinsätze werden ausgeschlossen. Freiliegende Dichtnähte und Dichtschnüre kommen nicht zum Einsatz; normbezogene Einfaßungen der Kollektoren sind nicht notwendig; das Eindringen von Fremdstoffen ist unterbunden; ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse ist keine Vorbedingung für die Kollektorfunktion; etwaige Belüftungsöffhungen mit Luftfiltern bedarf es nicht; keine Schrauben und Nieten sind von Nöten; der negative Einfluß von starken, abrupten Temperaturschwankungen liegt nicht vor; ausgasfreies Dämmmaterial definiert nicht das System und wird nicht benötigt! Die Sonnenwärme, respektive die Wärmestrahlung, wird effektiver genutzt unter Zugrundelegung einfacher technischer Realisierung mit einen ökonomisch, vertretbaren Aufwand. Durch den unmittelbaren, direkten Kontakt des

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Harald Dröschel

Voltatherm-Dachziegel/Einleitung

Schlauchs allseitig mit jeweils 2 Ziegeln (Absorberelementen) kann der Kollektorschlauch von allen Seiten der Deckelementenumschließung die Wärme direkt aufnehmen und ohne größere Verlustraten an die den Schlauch durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit abführen. Die teilweise absorbierte Einstrahlungsenergie der Sonne wird über die allseitige Umschließung auf den Schlauch übertragen, wie auch unter anderen durch abgegebene Wärme des Warmdaches, beziehungsweise des Dachstuhls. Die Kühlung des Warmdachs durch Abführung von Wärmeenergie über den Schlauchkollektor stellt einen weiteren Vorteil in sich dar. Das spezifische &ldquor;Atmen" der herkömmlichen, konventionellen Elemente der Dachbedeckung wird somit erfindungsgemäß mit eingebracht in die Kollektorfunktion. Die spezifische Klimapuffer- und Wärmespeicherwirkung des betrachteten gebräuchlichen Elements leistet einen weiteren Beitrag zur Wännegewinnung.

Das spezifische Wärmespeichervermögen des jeweilig eingesetzten Deckelementes fließt mit ein in die Bilanz des Wärmetransfers. Die Funktionalitäten der herkömmlich, üblichen Deckelemente wird ausführungsgemäß nutzbar gemacht für die Kollektorauslegung.

Temperatur-, Witterungs-, UV-beständigkeit, Stossfestigkeit, Eignung für Wechselklima, resistent gegen chemischen Atmosphärenangriff, rein natürliche Herkunft des Werkstoffes für die Ziegel (Absorberelement), Schutz vor extremen Temperaturschwankungen, Frostbeständigkeit, Trittfestigkeit und vieles Mehr gehören zu diesen Eigenschaften des Systems.

Die vorgesehene Low-Flow-Systemauslegung ist ein Beitrag zur Verringerung der Umwälzmengen des Wärmeträgermaterials, welche in Folge zu geringeren Wärmeverlusten, aufgrund dünnerer Steigleitung und geringeren Füllinhalten, führt.

Vorteilhaft wirkt sich aus, daß bisher bekannte Materialien für die üblicherweise verwendeten Deckelemente als *..*.* Träger für den Mehrschichtenaufbau zur Erreichung der photovoltaischen Sensitivität eingesetzt werden können.

Die rein natürliche Herkunft des Trägermaterials ist ein weiterer vorteilhafter Aspekt; die Massenbilanz des Systems ;···«·*

erfährt eine positive Beeinflußung. &Ggr; ...!.

Die Resistenz, Stabilität, die bauphysikalischen Eigenschaften und die Ökobilanz dieses Trägermaterials fließt als ·

Vorteil ein in die Systemauslegung. &Sgr; ·

Der Mehrschichtenaufbau der photovoltaisch, sensitiven Oberfläche findet vom Ansatz her eine Entsprechung in den. , unterschiedlichen, bekannten Oberflächenauslegungen herkömmlicher Deckelemente. Die bisherigen Auslegungen werden durch diesen Mehrschichtenaufbau ersetzt.

Die bekannte Vielgestaltigkeit der Dachlandschaften wird keine Begrenzung auferlegt durch Wahrung der bekannten Formatauslegung herkömmlicher Deckelemente in Bezug auf die photovoltaische Funktionalität. Die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie wird zur festen, untrennbaren Eigenschaft jedes einzelnen Deckelementes. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren der Herstellung von Solarzellen (Photozelle) handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Auslegung des Elementes um wesentlich umweltfreundlichere, verträglichere und wenig energieaufwendige Beschichtungen bezüglich des Herstellungsverfahrens. Die gesamten verfügbaren Dachflächen, als auch alle Dachseiten, können Beiträge zur elektrischen Energiegewinnung liefern. Die Abhängigkeiten von der Einstrahlungsrichtung der Sonne wird dadurch die Grundlage genommen. Fokussierende Zellgeometrien, beziehungsweise Nachführsysteme, verlieren somit an Relevanz. Die Zelltemperatur wird durch Wärmeabfluß (aktive Kühlung), beziehungsweise Wärmereduzierung, auf einen niedrigen Niveau gehalten; dieser Einfluß kann sich leistungssteigernd auswirken. Photonenüberschußenergie, die sich in Wärme umwandelt führt so zu einen Zusatznutzen.

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Den physikalischen Gegebenheiten folgend, wird der maximal, theoretische Wirkungsgrad einer photovoltaisch arbeitenden Einheit, ergänzt durch die miteinhergehende solarthermische Wärmegewinnung. Die vorteilhafte Nutzung unverschmutzbarer Oberflächen (Lotus-Effekt) zur Erhaltung des Wirkungsgrades eines jeden modifizierten Deckelementes kann ein weiteres positiv wirkende Faktum sein. Das Abperlvermögen schiebt Fremdpartikel (Schmutzteilchen) nicht nur weiter, sondern befördert dies von der Oberfläche weg! Die Selbstreinigungsfähigkeit solch konditionierter Oberflächen stellt dies sicher. Der störende organische Bewuchs an den offen zugänglichen Dachoberflächen kann unterbunden sein durch die Möglichkeit einer nur losen Haftverbindung mit der Oberfläche des Deckelementes (Lotus-Effekt).

Berücksichtigung und Wahrung findet das Anliegen der Ortsbildpflege und des Heimatschutzes. Bestehende Bauvorschriften sind, dem Stand der Technik entsprechend, einhaltbar. Die bisher gängige Praxis der partielle Doppeldeckung der Außenhaut entfällt. Eine betrachtete Dachfläche leistet sowohl einen Beitrag zum Wärmebedarf, wie auch zum elektrischen Energieverbrauch, einer Verbrauchseinheit (Haus).

Die stabilitätsabhängigen, konstruktiven Veränderungen im Dachstuhl sind für dieses System vernachlässigbar. Wartung und Instandhaltung sind bei diesen System rückläufig, aufgrund des Wegfalls der Teilekomponentenvielzahl, wie zum Beispiel Glas und Rahmen. Der Montageaufwand im herkömmlichen Sinne entfällt. Spätere Ausbauoptionen bleiben erhalten durch gewohnte Vorteile des flexiblen Einsatzes der in der äußeren Form gleichgebliebenen Deckelemente.

Vorteilhaft wirkt sich aus, daß der Windanfälligkeit eines Daches durch den Wegfall zusätzlicher Aufbauten keine weitere Angriffsfläche geboten wird.

Die Dichtfunktion der Dachhaut ist in dem Maße sichergestellt, wie sich der Stand der Technik in Bezug auf *

herkömmliche Deckung darstellt. , * _t

Die Halbierung der Kosten für herkömmliche Deckelemente unter Wegfall der bisherigen Oberflächenausrüstung derselben (zum Beispiel Glasur, Engobe, und so weiter) bildet einen weiteren Vorteil aus. J *

Das Preis- / Nutzenverhältnis läßt die Aussage zu unter den Konkurrenzgegebenheiten am Markt die oberflächen- ;, modifizierten Deckelemente, auch aufgrund der kostengünstigen Träger, mit niedrigen Aufwand herstellen zu können. Eine dezentrale Energieversorgung ist durch dieses System gegeben, die in gewissen Rahmen unbegrenzt lange J funktionsfähig ist. Eine geräuschlose Energiegewinnung geht damit einher, welche ohne Produktion von Abfallstoffen erzielt wird. Diese Art der Energieversorgung ist für jede geeignete Dach- und Gebäudebedeckung einsetzbar, welche als Grundlage hat mit bisher üblichen Deckelementen eingedeckt werden zu können.

Der Verbundcharakter solcher Schichtsysteme läßt diese als untrennbare Einheit nach außen hin erscheinen und wirken. Der Materialverbund aus Grundwerkstoff (Deckelement) und den Überzug führt über den systemeigenen Schichtaufbau zu den erwünschten Systemmerkmalen.

Diese Merkmale sind erheblich besser im Vergleich zu aufgedampften Schichten mittels PVD-Verfahren. Die Haftfestigkeit solcher gesputterten Schichten ist auch deutlich besser als von thermisch erzeugten Schichten. Durch die Plasmapolymerisation werden kontinuierliche Übergänge geschaffen von einer Schichtlage zur nächsten darauffolgenden Schichtlage. Es können so gesteuert Eigenschaftsgradienten über die Dickenausdehnung erzielt werden. Die Schichten zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus.

Die Silikatisierung, beziehungsweise die Haftvermittlung, im Mehrlagenschichtsystem begründet den Haftverbund zum Trägermaterial und ist von der Ökobilanz und der Resourcenverwertung her schlüssig, da das Element Silizium, als zweithäufigste Element der Erdkruste, hier die Funktionalität liefert.

Die reduzierend wirkenden Transmissionsgegebenheiten herkömmlicher Glasmateralien entfallen bei dieser Technologie des Mehrschichtenaufbaus.

Harald Dröschel

Voltatherm-Dachziegel/Einleitung

Schichten mit Dicken zwischen wenigen Nanometern und mehr als 100 Millimetern mit hoher Schichtgleichmäßigkeit und sehr guter Reproduzierbarkeit der Schichteigenschaften sind herstellbar.

Es lassen sich komplexe Formteile beschichten und das Substratmaterial "Grobkeramik" eines Ziegels führt zu keinen Ausschluß. Es können viele chemische Verbindungen hergestellt werden. Ein entscheidender Vorteil der Vakuumbeschichtungsverfahren gegenüber anderen Beschichtungsmethoden, wie zum Beispiel galvanischen Abscheidungen, besteht darin, daß allein durch die Wahl des speziellen Verfahrens und der Verfahrensparameter für ein gegebenes Material bestimmte gewünschte Schichteigenschaften wie Gefügestruktur, Härte, elektrische Leitfähigkeit oder der Brechungsindex eingestellt werden können.

Die modifizierte Durchlauf-Dünnschicht-Prozessierungseinheit beinhaltet Reinigung, verschiedene Abscheidungsbereich, Aktivierungsabschnitte, Strukturungsbereiche, Kontaktierungszonen, Isolationsstufen und abschließender InlinekontroUe. Der komplette Aufbau der Zelle ist somit gegeben und applizierbar auf die Aktivfläche des Deckelements, welche für den freien Strahlungsempfang zugänglich ist.

Diese sichtbare Fläche bezogen auf das konventionelle Deckelement ist die verfügbare Modulfläche aus welcher sich die gesamten Dachfläche, respektive die Außenhaut, des Daches zusammenfügt.

Die Solarzellen werden mit geringen Energie- und Materialaufwand auf den konventionellen Deckelementen, welche als Trägermaterial dienen, kostengünstig abgeschieden.

Durch die Maßnahme der elektrischen Kontaktierung des Ziegels mittels geeigneten Befestigungsmitteln mit den Stromsammelleitungen wird erfindungsgmäß auch ein weiterer Beitrag zur Sturm- und Windsogsicherung des Daches geleistet.

Harald Dröschel Voltatherm-Dachziegel/Beschreibung Seite 1 von

Voltatherm-Dachziegel Beschreibung

Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Figur 1 bis Figur 45 in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Falls nicht besonders vermerkt, sind sie maßstäblich gezeigt.

Es zeigen

Figur 1: einen erfindungsgemäßen Dachziegel der in der Einbaulage von oben dargestellt ist.

Figur 2: eine Seitenansicht auf das Seitenfalzteil der Fig. 1.

Figur 3: eine Ansicht des Ziegels in Einbaulage von unten.

Figur 4: einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 und Fig. 3.

Figur 5: einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1 und Fig. 3 in Entsprechung zu bekannten Ziegel.

Figur 6: einen Schnitt entlang der Linie C-C der Fig. 1 und ebenso entlang der Fig. 3.

Figur 7: die Ansicht von oben auf die Fig. 3.

Figur 8: einen Schnitt entlang der Linie D-D bezogen auf Fig. 3.

Figur 9: einen Schnitt entlang der Linie E-E bezogen auf die Fig. 3 in Entsprechung zu bekannten Ziegel.

Figur 10: eine Ansicht F mit Blick auf die Fig. 3.

Figur 11: ein Teilstück des Kollektorschlauchs etwa im Maßstab 1:2.

Figur 12: einen Schnitt entlang der Linie H-H der Figur 15 und der Figur 31, also eine vergrößerten Querschnitt der

auch Teilbereiche des normalerweise nicht sichtbaren überdeckten Ziegelbereiche ausweist Figur 13:.einen Schnitt entlang der Linie I-I der Figur 12.
Figur 14: einen Schnitt entlang der Linie G-G der Fig. 13.
Figur 15: einen Querschnitt entlang der Linie J-J der Figur 12. Figur 16: ein perspektivischer Ausschnitt eines Deckbilds mit Deckelementen (Vierelementeneck) mit den Zweck deri ···'**

Verdeutlichung der freien Führung und fortlaufenden Verlegung (endlos) des Kollektorschlauchs in !...!.

Entsprechung zu Fig. 12. ·

&bull; ·. · * Figur 17: in schematischen Draufsicht - Darstellung, den Hohlstrang (Kollektorschlauch) in der verdeckten Verlegung I

und Führung im Überlappungsbereich der Elemente auf ein rechtsbündigen Teilendstück der Deckung. · ,

Figur 18: in perspektivische, schematische Draufsicht eines Teilbedeckungsausschnitts zur Verdeutlichung der

Kollektorschlauchführung.
Figur 19: den Hohlstrang (Kollektorschlauch) in der verdeckten Verlegung und Führung im Überlappungsbereich der Elemente in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht auf einen rechtsbündigen Teilendstück der Deckung.

Figur 20: die Unteransicht der Figur 19 in schematischer, perspektivischer Art und Weise. Figur 21: schematische Ansicht R als Draufsicht auf eine Dacheindeckung mit den verdeckt geführten

Kollektorschlauch.
Figur 22: Schemaansicht zweier korrespondierender Aufnahmebehälter für die Wärmeträgerflüssigkeit, angeordnet als oberer und unterer Behälter.

Figur 23: zeigt einen Schnitt entlang der Linie N-N der Pumpe P. Figur 24: in Anlehnung an die Figur 1 eine Modifikation des Merkmals 6.

Figur 25: in Anlehnung an die Figur 1 eine zweigeteilte Wasserabweisrippe in der Ansicht von oben. Figur 26: in Anlehnung an die Figur 1 eine Modifikation der inneren Seitenfalzrippe unter Weglassung der bekannten wasserableitender Nase.

Harald Dröschel Voltatherm-Dachziegel/Beschreibung Seite 2 von 12

Figur 27: in Anlehnung an die Figur 1 und Figur 26 eine Veränderung an der bekannten wasserableitenden

Nase im Bereich des unteren, inneren Seitenfalzteils.
Figur 28: in Anlehnung an die Figur 1 erfolgt eine Modifikation in der äußeren Seitenfalznut bewirkt durch

Veränderungen an der innneren Seitenfalzrippe.
Figur 29: einen Schnitt entlang der Linie C-C in Ergänzung zu Figur 28.
Figur 30: einen Dachziegel, geeignet zur Aufnahme eines Kollektorschlauchs unter Beibehaltung der doppelfalzigen Pfannenausprägung.

Figur.31: in Anlehnung an die Figur 1 eine Modifikation der 2. inneren Kopffalzrippe. Figur 32: eine Systemaufbereitung zusätzliche Auslaufsicherheiten, welche für den Optionsfall gedacht ist.

Figur 33: den schematischen Aufbau der einseitig aufgebrachten Mehrlagenbeschichtung auf dem Deckelement.

Figur 34: Grundsatzdarstellung der Abdichtung etwaiger Phänomene, welche im Zusammenhang mit der physikalischen Dichte des Beschichtungssubstrats stehen.

Figur 35: Prinzipdarstellung der Vernetzung durch Polymerisation zwischen der Festkörperoberfläche und der Beschichtung.

Figur 36: Haftverbessernde Oberfiächenkonditionierung durch die Verbindung von Substrat und Haftvermittler, über Strukturveränderungen an der Oberfläche und durch chemische Kopplung.

Figur 37: schematischer Schichtaufbau mit einer ausgewiesenen Diffusionsbarriere.

Figur 38: grundsätzlicher Aufbau einer Solarzelle als Teil des Mehrschichtensystems.

Figur 39: Gegenüberstellung des Effektes der Selbstabreinigung von Oberflächen durch Wasser im Vergleich zu normalen Oberflächenzuständen.

Figur 40: Detailstudie des Abperleffektes als Resultat aus der Fähigkeit der Selbstabreinigung. *

* * Figur 41: Übersichtszeichnung der Kontaktierung einer Solarzelle, respektive der Deckelemente, zu ·····.

stromzusammenführenden Strängen unter der Nutzung der Dachauflattung. &idigr;.«.!,

Figur 42: Detailzeichnung der Kontaktierung über den oberen Metallkontakt, und Stiftkontakten als ·

leitfähige Verbindung zu der Auflattung als Stromführung zum Verbraucher. * |

Figur 43: einen Schnitt entlang der Linie K-K der Figur 42. . ,

Figur 44: in Anlehnung an Figur 1 Veränderungen am Ziegel zur Realisierung der Kontaktierung. Figur 45: in Anlehnung an Figur 3 notwendige Veränderungen am Ziegel zur Realisierung der Kontaktierung.

Das modifizierte Dachbedeckungselement, sprich &ldquor;Absorberelement", gemäß Figur 1, bezieht alle gängigen Ziegel- und Dachsteinarten, einbezüglich aller Lichtpfannen aus Glas, beziehungsweise transparenten Kunststoffen, ein. Einfärbungen, wie auch Durchfärbungen in gleicher Weise, wie Strukturierungen, welche dienlich sind die Energieumwandlung zu unterstützen, sind darunter auch zu fuhren.

Dieses normalmassige und normalmaßige Absorberelement (normales bekanntes Maß und Gewicht) findet seine Anlehnung in der jeweiligen doppelfalzigen, konventionellen Ausfuhrungsart bekannter Elemente der Dachbedeckung. Durch Weglassung verdeckter Geometrien am Deckelement werden bei der Elementenherstellung, zum Beispiel im Ziegelwerk, die Funktionalität geschaffen den Kollektorschlauch 3 im Decksystem, bestehend aus den modifizierten Deckelementen, aufzunehmen.

Es sind beispielsweise nur einige Veränderungen an einen serienmäßigen Ziegel bei der Herstellung zu realisieren um die Eignung für die Wärmeumwandlung mittels modifizierten Ziegel (Absorberelement) und Kollektor 3 (Kollektorschlauch) zu bewerkstelligen.

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Die Weglassung der serienmäßigen inneren Deckfalzrippe 1 in Figur 3 strichpunktiert angedeutet ist eine solche Veränderung.

Eine weitere Veränderung nimmt Einfluß auf den Bereich der Kopffalzrippe 6 (Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 7) in der Form, daß eine geeignete Aussparung vorgesehen wird.

Li Fig. 6 werden 3 Veränderungen ausgewiesen, welche das Absorberelement vorbereiten. Das Merkmal 6 manifestiert sich durch Weglassung bekannter Geometrien am konventionellen Ziegel. Ein abgestimmtes Rechteckstück wird im linken auslaufenden Teil der Kopffalzrippe weggelassen. Der Austritt des Kollektorschlauchs 3 ist durch diese Maßnahme möglich. Mit dem Merkmal 8 wird eine Veränderung am konventionellen Ziegel in Form der Verlängerung der inneren Seitenfalzrippe realisiert. Diese Maßnahme dient zur Wahrung und Sicherung der Regendichtheit. Das Merkmal 4 dient dem gleichen Zweck der Gewährleistung der Regensicherheit durch Beibe haltung der erhabenen Materialnase.

Die Merkmale 4 und 8 sind aus einer anderen Perspektive, nämlich der Ansicht F, in der Figur 10 nochmals wiedergegeben.

Mit den Merkmal 7 der Figuren 1 bis 3 und Figur 10 ist eine weitere Veränderung dergestalt angezeigt, daß durch Hinfortlassung eines abgestimmten Rechteckstückes die Realisierung vorgenommen wird. Zum Beispiel kann diese Maßnahme über Ausbildung einer Phase im Seitenfalzteil erfolgen und zwar entlang der rechten Längsbegrenzung der inneren Seitenfalzrippe.

Die Kennung 11 der Figur 41, Figur 42, und Figur 44 weist eine weitere Veränderung aus, nämlich die Weglassung von Teilen der zweigeteilten inneren Kopffalzrippe des Ziegels.

Mit der Maßnahme 9 (Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 16) einer Aussparung im Kopffalzteil, ist eine gleichgeartete Veränder-' ung indiziert.

Die Veränderung 10, beschrieben in Figur 3 und Figur 8, also die Anphasung und partielle Dickenreduzierung des * Ziegels im Deckfalzteil, ist ein weiteres wahlfreies Merkmal der Weglassung von verdeckte Geometrien in Form einet* * * * * bevorzugten Längsausrichtung auf der Proj ektionslinie der nicht mehr vorhandenen inneren Deckfalzrippe an bisher !,.. j.

bekannten Ziegeln. .·

&bull; * * i Im Überlappungsbereich der Elemente eines herkömmlichen Dacheindeckung (zum Beispiel Dachziegel, Dachstein, I *

Dachpfanne, Lichtpfanne aus transparenten Kunststoff oder Glas) wird ein Hohlstrang 3 (Fig.14) geführt. * ,

Die äußere, sichtbare Form und Gestalt der üblichen, bekannten Deckelemente, beziehungsweise Dacheindeckungen * werden nicht beeinträchtigt durch geeignete Weglassung verdeckter Geometrien, die bisher Bestandteile herkömmlicher, bekannter Deckelemente sind.

hi Figur 1 ist das Absorberelement [Ausgangspunkt ist exemplarisch die doppelfalzige Reformpfanne &ldquor;Typ Rheinland"] ausgelegt.

Durch Schaffung einer geeigneten Aussparung im Bereich der Kopffalz 9 dergestalt, daß das Element, entsprechend der Geometrie des Hohlstrangs 3 (Durchmesser), eine halbkreisförmige Aussparung erhält. Alternativ kann an der ausgewiesenen Stelle auch ein Materialrechteck von abgestimmter Längen- und Breitenausprägung weggelassen werden.

Eine weitere Modifikation im Fußbereich des Seitenfalzteils 7 (Fig. 1) in abgestimmter Rechteckform bis an die zweite innere Seitenfalzrippe heran, charakterisiert das Absorberelement.

Mit der Veränderung an der inneren Seitenfalznut 8, nämlich der Verlängerung dieser Nut, wird die Regensicherheit unterstützt. Dieses Merkmal 8 trägt dazu abfließende Regenwässer von den kritischen Stoßbereichen der Ziegel fern zu halten.
Die Weglassung der zweiten, inneren Deckfalzrippe 1 (Fig. 3) ljfifert.dje Füjirungs*und Verlegerinne für den

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Kollektorschlauch 3 (Fig. 14).

Eine Aussparung, oder eine flächenbezogene, rechteckige Materialaussparung, entsprechend der Geometrie des KoUektorschlauchs 3 (Durchmesser) (Fig. 12), im linken Bereich der ersten Kopffalzrippe 6 in Fig. 1 - siehe Ansicht von oben - bereitet die konventionellen, bekannten Elemente vor für den Einsatz als Absorberelement. Mit dieser Auslegung, beziehungsweise diesen Modifikationen durch Weglassung kann ein geeigneter Kollektorschlauch 3 (Fig. 16) im &ldquor;Vierelementeneck" von Element zu Element geführt und verlegt werden. Der_Kollektorschlauch 3 wird durch einfaches Einlegen in die vorgesehene Führungsrinne im Überlappungsbereich der Absorberelemente eingebracht.

Im Dach und entsprechend in den Figuren ist ein von den Abmessungen systemdefinierter Kollektorschlauch 3 so verlegt und geführt, daß gemäß Figur 19 der gewohnte Eindruck von Dachlandschaften nicht beeinträchtigt wird. Die Absorberelemente werden allseitig eingefaßt durch &ldquor;schlauchfrei" verlegte Elemente, wie dargestellt im Merkmal 16, der Figur 19 (schraffierter Bereich).

Das modifizierte Element &ldquor;Absorberelement" gewährleistet, daß auch durch das Merkmal 6 (Fig. 1) und das Merkmal 7 (Fig. 1) die Führung und Verlegung des Kollektorschlauches 3 ermöglicht wird.

Das Merkmal 17 der Figur 20 macht deutlich, daß im rückseitigen Bereich der Absorberelemente der Kollektorschlauch 3 ebenso verdeckt durch die Absorberelemente des Daches läuft.

Die gewohnte, durch herkömmliche, bekannte Elemente der Dachbedeckung geprägte, Dachlandschaft (Fig. 19) erfährt somit keine Veränderung im äußeren Aussehen und wird gepflegt und erhalten.

Bei verlegten Kollektorschlauch 3 nach Figur 15 wird durch die Merkmale 6 und 7 am Absorberelement, gemäß _{# e} Figur 1 und Figur 3, sichergestellt, daß der Hohlstrang 3 von Element zu Element läuft. * _#

Figur 17 macht sichtbar, daß der Kollektorschlauch 3 vorzugsweise fortlaufend und endlos in der vorhandenen * · . *. j Führungsrinne, bezogen auf die Elemente, verlegt werden kann. Grundsätzlich sind Kopplungen von Schlauchteilstücken in ähnlicher Weise zum Einsatz zu bringen. ····*·

Einzig ein geeigneter Klemmmechanismus 5, beispielsweise realisiert durch flexible Klipse, die in einer u-förmigen &iacgr; . *.

Umfassung seitliche am Element angebracht sind, halten den Kollektorschlauch 3 in seiner Laufrichtung. Der ·

Kollektorschlauch 3 wird durch einfaches einlegen in die vorgesehene Führungsrinne im Überlappungsbereich der &idigr; &iacgr; Absorberelemente eingebracht. Die lose Verlegung des KoUektorschlauchs 3, geführt durch einen abgestimmtes · Klemmmutensil 5, erfolgt im Zuge des Vorgangs der Dacheindeckung, hinterlegt in Fig. 18. Die Einbringung des Kollektorschlauchsystemes in die werksseitig modifizierten Absorberelemente kann bei handwerklichen Geschick auch in privater Eigenregie erfolgen.

Schlauchlose, oder aber auch konventionell, herkömmliche Elemente der Dachbedeckung verdecken in Fig. 18 sichtbare Austritte des Kollektorschlauches 3 aus den Absorberelementen. Ermöglicht wird der Austritt des Schlauchs durch das Merkmal 6 und das Merkmal 7 ausgewiesen in der Figur 1.

Die stufenförmige Verlegung des KoUektorschlauchs 3 der Fig. 12 und die lose Positionierung des Schlauchs in der Führungsrinne der Fig. 13 auch durch ein passendes Klemmutensil 5 (Fig. 18) liefert in sich eine stabilere, verlegungstechnisch bedingte, Verbindung der Elemente als im Vergleich zu Ziegelverbindungen üblicher und bekannter Bedeckungssysteme.

Figur 15 zeigt das Absorberelement in einer Querschnittsansicht entlang der Linie J-J. Das Merkmal 3 stellt den verlegten Hohlstrang im Überlappungsbereich der Absorberelemente dar. Der hierzu notwendige Führungskanal ist geschaffen worden durch Ausbildung eines Hohlraumes unter Weglassung der inneren Deckfalzrippe 1 (Fig. 3) im überlappenden Bereich zweier Absorberelemente.

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In Figur 17 wird sichtbar, daß der Kollektorschlauch 3 mäanderförmig über die Dachfläche verlegt ist. Die Ausführung, respektive das Merkmal, bezieht sich auf das Warmdach als realisierte Dachart. Grundsätzlich ist mit der Dachart des Kaltdaches, kombiniert mit wasserabweisenden, diffusionsoffenen Unterdeckbahnen, eine ähnliche Umsetzung der Erfindung zu realisieren.

Gezeigte Merkmale in der Figur 17 lassen im Deckbild die verdeckte mäanderförmige Verlegung 14 des Kollektorschlauches 3 erkennen. Der Austritt des Schlauches aus den Absorberelementen der Figur 17 verläuft im verdeckten Fuß- oder Kopfbereich schlauchloser, oder konventioneller, bekannter Elemente.

Gemäß den in Figur 11 ausgewiesenen Teilabschnittes des flexiblen Kollektorschlauchs 3 ist die Wellrohrausftihmng als Merkmal 12 beschrieben. Die Farbe des Kollektorschlauchs 3 ist ausführungsgemäß schwarz. Andere dunkle Farben sind in ähnlicher Art und Weise geeignet für den Einsatz.

Das Permeationsverhalten bei Kunststoffmaterial kann durch die zusätzliche Erzeugung einer polaren Oberfläche, zum Beispiel mittels Fluorierung, gezielt beeinflußt.

Den Gegebenheiten der Wärmeausdehnung des Schlauchmaterials wird genügt durch die quasi schwimmende Verlegung des Kollektorschlauches 3. Es liegen im Verlegungsbereich des Daches keine Festpunkte vor! Den erforderlichen Dehnungsmöglichkeiten wird durch Ausdehnungsbögen, der flexiblen WeUrohrauslegung 12 (Fig. 12) und einer losen Klemmführung 5 (Fig. 18) des Schlauches entsprochen.

Die Materialfrage ist ausführungsgemäß durch den Werkstoff Polyamid definiert. Werkstoffe, wie beispielsweise Kupfer, Edelstahl, Polypropylen, Hostalen PPH 4122, Polyäthylen, und andere, können hier ebenso zum Einsatz kommen.

Die Oberfläche eines geeigneten, flexiblen, schwarzen Kollektorschlauches 3 wird zum Zwecke guter Bestrahlungs- &diams; umsetzung von außen verdeckt durch den Überlappungsbereich zweier modifizierter Deckelemente (Absorber- *.,**£

element) endlos und fortlaufend verlegt und geführt. *

Die vergrößerte Oberfläche des Schläuche durch die gegebene Wellstruktur (Rippenform) 12 der Fig. 11 unterstützt &diams; * · * * *

das Absorbervermögen. Der Vergleich bezieht sich auf den Innendurchmesser des Schlauchs 3! 2#*«i»

* Der Absorptionswirkung des konventionellen, herkömmlichen Dachbedeckungselemente wird in optimaler Art und

Weise, auch von Farbgebung her, entsprochen durch die erfindungsgemäße Inanspruchnahme des klassischen, kraft- J *

&bull; &diams; * vollen Naturrots ohne weitere Oberflächenbehandlung in bekannter Art und Weise (Engobe und so weiter). Unter _{&psgr; t}

Einbezug möglicher negativer Wechselwirkungen sind alle anderen Oberflächen-, Struktur- und farbgebenden *

Einflußnahmen Bestandteil der Erfindung. Zum Beispiel sind vorzugsweise alle dunklen und schwarzen Farbtöne einzubeziehen, wie auch das Engobieren, die Glasur, Solarlackauftrag und die Dämpfung der Oberflächen dieser Elemente.

Ein geeigneter Kollektorschlauch 3, beziehungsweise Rohr, wird endlos, fortlaufen, optional auch durch Kupplungsstücke verbunden, im maximalen Anspruch auf alle verfügbaren Dachflächen verlegt.

Die Methodik das Wellrohr in mäanderförmiger Parallelverlegung 14 (Fig. 17) auf dem Dach zu installieren ist ein ausführungsgemäßes Merkmal zur Kompensation unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von Absorberelement und Kollektorschlauch 3. Die lose, freie und geführte Schlauchverlegung im ausgewiesenen Überlappungsbereich der Absorberelemente ist ein 2. Garant für diese Systemkonformität.

Die Rohr-, respektive Schlauchausführung in Well-, beziehungsweise Rippform, gewährleistet die Schlauchstabilität auch in kritischen Bereichen der 180° Grad Schlauchführung.

Die Durchmischung der Wärmeträgerflüssigkeit, bedingt durch turbulente Strömungsausprägung im Wandbereich verursacht durch die Well-, beziehungsweise Rippenform 12 (Fig. 11), ist ein weiteres Merkmal. In seiner verdeckten

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Einbringung in das/die Deckelement/e wird die Wärmespeicherfähigkeit und die klimapuffernde Wirkung des Deckelements genutzt zur zusätzlichen Wärmeabgabe und Übertragung.

Die klammernde, clipfÖrmige lose Fixierung des Kollektorschlauchs 3 durch Vorrichtung 5 ist in der Fig. 18 ausgewiesen; vorteilhafterweise wird die lose Verlegung des Kollektorschlauches 3 auch dadurch bewerkstelligt. Durch den unmittelbaren, direkten Kontakt des Schläuche 3 der Fig. 13 und Fig. 15 allseitig mit jeweils 2 Absorberelementen kann dieser Abschnitt des Kollektorschlauchs 3 der Fig. 15 von allen Seiten der Deckelementenumschließung die Wärme direkt aufnehmen und ohne größere Verlustraten an die den Schlauch 3 durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit abführen.

Die teilweise absorbierte Einstrahlungsenergie der Sonne wird über die allseitige Umschließung auf den Schlauch 3 der Fig. 15 übertragen, wie auch unter anderen durch die abgegebene Wärme der Absorberelemente, des Warmdaches, beziehungsweise des Dachstuhls.

Das spezifische &ldquor;Atmen" der herkömmlichen, konventionellen Elemente der Dachbedeckung wird somit erfindungsgemäß miteingebracht als Teilbeitrag zur Wärmeumwandlung. Die spezifische Klimapuffer- und Wärmespeicherwirkung des betrachteten, gebräuchlichen Dachelements leistet, als vorteilhafte Weiterbildung dieser Teilerfindung, einen weiteren Beitrag zur Wärmegewinnung.

Das spezifische Wärmespeichervermögen des jeweilig eingesetzten Deckelementes fließt mit ein in die Bilanz des Wärmetransfers.

Die Funktionalitäten der herkömmlich, üblichen Deckelemente wird ausführungsgemäß nutzbar gemacht für die Kollektorauslegung. Temperatur-, Witterungs-, UV-beständigkeit, Stossfestigkeit, Eignung für Wechselklima,

resistent gegen chemischen Atmosphärenangriff, rein natürliche Herkunft des Werkstoffes der Absorberelemente, * Schutz vor extremen Temperaturschwankungen, Frostbeständigkeit, Trittfestigkeit, und so weiter gehören zu den · * I Eigenschaften des Systems als Grundlage der Erfindung. *

Die vorgesehene Low-Flow-Systemauslegung des Umpumpsystemes stellt in sich einen Beitrag zur Verringerung der ·*·&diams;*· Umwälzmengen und Leistungsaufnahme der Pumpe dar. · _ ·

Ein geringerer Wärmeverlust ist die Folge daraus, aufgrund dünnerer Steigleitung im Wechselbezug zum Durchmesser des eingesetzeten Kollektorschlauchs 3 und dem daraus sich ableitenden geringeren Füllinhalten.

Die Ansicht R, beziehungsweise die Figur 21, zeigt die Verlegung des Kollektorschlauchs 3 in "selbstheilender" _&phgr;

Weise. Durch diese Ausführung besteht im Kollektorschlauch 3 ein leichter Unterdruck. Bei Undichheiten des *

Schlauchs 3 kann dadurch das Gesamtvolumen der umlaufenden Wärmeträgerflüssigkeit nicht austreten. Es wird vermieden, daß durch eventuell größere Mengen an auslaufenden Wärmeträgermedium beträchtliche Kosten entstehen, wenn dieses längere Zeit unerkannt über das Warmdach in die Dachrinne fließt. Auch wird durch die doppelte Absicherung vermieden, daß es in den Dachstuhl eindringt, also keine Feuchteschäden im Dachstuhl oder Gebäude auftreten können. Es werden hauptsächlich 2 geschlossene Flüssigkeitsbehälter in Figur 22 gezeigt, deren Niveau sich unterhalb des Schlauchsystems befindet. Durch deren Höhenunterschied untereinander bewirken diese Behältnisse den Fluß der Wärmeträgerflüssigkeit auch durch den herrschenden Unterdruck im Kollektorschlauch 3. Die Behälter ausgewiesen in Figur 23 korrespondieren über Austauscherluftleitung "L"untereinander und sind über Niveauregel-systeme auf feste Minimal- und Maximalflüssigkeitsstände ausgelegt.

Die niveaumäßig tieferliegenden 2 Behälter können das gesamte Umlaufvolumen aufnehmen. Der schematisch ausgewiesene Schwimmschalter "S", hat unter ander die Funktion in seiner obersten Stellung (nur bei Inbetriebnahme) das

Ventil "V" zu schließen. Der Schwimmschalter "S" schaltet des weiteren beim maximalen Flüssigkeitsstand ( )

den Kippschalter (darüberliegend) aus, und beim Flüssigkeitsstand ( ) den Kippschalter ein. Für die

Inbetriebnahme ist noch eine Zeitschaltuhr "Z" vorhanden, die für eine bestimmte Zeitspanne (beispielsweise 3 ... ···· ·· ·· · ·· ·· .; .**. .** · · ·· · · · · j j .··. ; .

··· · &phgr; · · !JJJ &iacgr;.&Phi;&Phi;· &phgr;.·

Harald Dröschel Voltatherm-Dachziegel/Beschreibung Seite 7 von 12

Minuten) einschaltet. Der Elektromotor "M" wird von diesen beiden Schaltern ein- und ausgeschaltet. Der Elektromotor "M" treibt die Pumpe "P" an. Letztere saugt die Wärmeträgerflüssigkeit aus den unteren Behälter und fördert die Flüssigkeit in den oberen Behälter, wenn dessen Flüssigkeitsstand auf das Minimum ( ) abgesunken ist. Der Motor "M", beziehungsweise die Pumpe "P" werden vom Kippschalter abgeschaltet, wenn das Maximum vom

Füllstand ( ) im oberen Behälter erreicht ist.

Die Inbetriebnahme erfolgt durch Befüllung des unteren Behälters. Die Zeitschaltuhr "Z"wird nun von Hand eingeschaltet, so daß der Motor "M" zum Beispiel 3 Minuten läuft. (Zeitspanne der Gesamtbefüllung des Systems ist das zeitliche Maß dieser Handzuschaltung). Der oberer Behälter wird dadurch vollständig befüllt, der Schwimmschalter "S" steigt an und schließt das Ventil "V" im oberen Behälter. Die Wärmeträgerflüssigkeit wird nun durch das Schlauchsystem gedrückt, bis es in den unteren Behälter zurückläuft.
Im Dauerbetrieb wird also der obere Flüssigkeitsbehälter in Intervallen immer wieder von der Pumpe "P" zwischen

Minimum ( ) und Maximum ( ) gefüllt, gesteuert vom Schwimmschalter "S" und Kippschalter.

Es wird hierdurch erreicht, daß bei einer Schlauchundichtigkeit durch eindringende Luft in das System nur vernachlässigbare Anteile der Wärmeträgerflüssigkeit über das Warmdach ablaufen.

Der Hauptmenge der Flüssigkeit verbleibt im Schlauch 3 oder fließt automatisch in die niveaumäßig tieferliegenden Behältnisse zurück und kann somit keinen weiteren Schaden verursachen. Diese Zwangsentleerung kennzeichnet, auch durch geeignete Signalgebung, eindeutig den außerregelmäßigen Störfallzustand des Gesamtsystemes.

In den Figuren ist der Mehrschichtenaufbau zur Erreichung der photovoltaischen Sensitivität Figur 33 in einer grund-

sätzlichen Aufbereitung auf den Dachziegel dargestellt. Durch dieses Mehrlagensystem wird dem Prinzip der Funk- * tionsteilung genügt, und zwar im Sinne, daß jede Lage im Systemverbund, entsprechend der Position, spezielle Eigen- · · * schäften und Merkmale aufweisen muß. *

Die Figur 33 weist die Schicht 25 als Festkörperoberfläche aus. Diese Festkörperoberfläche erfährt andersgeartete · · · · &idigr; · Veränderungen an der Oberfläche als bisher. Oberflächenmodifikationen, wie zum Beispiel der Glasur, der Dämpf- · _{# 11} * ._t

* ung, der Engobe, des Fluatierens, des Okratierens und der Färbung fallen weg.

Der Werkstoff des Substrats setzt sich im wesentlichen aus Oxiden des Siliziums, dem Silikat in der Form von SiOx » » zusammen. Die vorliegende Gestalt der Grobkeramiken (Ziegel) liefern die Festkörperoberfläche, welche mittels haftschlüssigen Mehrschichtenaufbau gewünschte Funktionalitäten bekommt und vorhält. In Figur 33 des Patents ist * die Lage 25 damit identisch. Mit Blick auf Figur 37 ist diese Lage angesiedelt in der unterste Ebene 25. Der Anspruch des Patents ist zugrundegelegt, daß die photovoltaisch sensitive Oberfläche mit einer Antireflexschicht abschließt.

Die Lage 21 in Figur 33, respektive die Lage 21 der Figur 37, markiert diese Grenzschicht, welche die Moduloberfläche zur Umgebung abgrenzt. Diese Grenzschicht besitzt unter anderen die Funktion die photovoltaisch sensitiv fungierende Lage des beschichteten Deckelements mit einer wasserabweisenden, mikrostrukturierten Oberfläche photonenaktiv zu halten.

Diese optionale Oberflächenauslegung, als Nebenanspruch des Patents, bezieht sich auf den Aufbau des Mehrschichtensystems und den Schutz der photovoltaisch sensitiven Teilsystems, welches sich auf der nach Außen hin sichtbaren Oberfläche eines herkömmlichen Deckelements befindet.

Der Anspruch bezieht sich nicht in erster Linie auf die Verfahren, welche im Markt befindlich sind. Begrifflichkeiten, wie Sol-Gel-Technologie, organische Metallbeschichtung, elektrokeramische Beschichtung, Antigraffitibeschichtung, Solarlack und Lotus-Effekt sind vom Schutzanspruch im Sinne der Applikationsverfahren nicht miteinbezogen in das vorliegende Patent.

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Harald Dröschel Yol^thSrm-Däi;hzie|el/6e6chieibi^g Seite 8 von 12

Sehr wohl wird die reflektionsgesteuerte Auslegung der MikroStruktur an der Oberfläche als Interferenzfilter, Halbleiterfilter oder Strukturfilter einbezogen in die erfindungsgemäße Ausführung..

In der Figur 33 ist dieses photovoltaisch sensitive Teilsystem durch die Lage 23 indiziert, und in der Figur 37 ebenso durch die Lage 23. Die dafür nutzbaren Verfahren der Vakuumbeschichtungstechnik nehmen Rückbezug auf den Stand der Technik. Aus dem Verfahrensspektrum der Dünnschichttechnologie wird die Verfahrensvariante des Sputterns als Grundlage für das auszuführende Beispiel gewählt.

Schichten mit Dicken zwischen wenigen Nanometern und mehr als 100 Millimetern mit hoher Schichtgleichmäßigkeit und sehr guter Reproduzierbarkeit der Schichteigenschaften sind herstellbar.

Es lassen sich komplexe Formteile beschichten und das Substratmaterial Grobkeramik (Ziegel) führt zu keinen Ausschluß. Es können viele chemische Verbindungen hergestellt werden. Ein entscheidender Vorteil der Vakuumbeschichtungsverfahren gegenüber anderen Beschichtungsmethoden, wie zum Beispiel galvanischen Abscheidungen, besteht darin, daß allein durch die Wahl des speziellen Verfahrens und der Verfahrensparameter für ein gegebenes Material bestimmte gewünschte Schichteigenschaften wie Gefügestruktur, Härte, elektrische Leitfähigkeit oder der Brechungsindex eingestellt werden können.

Die Dünnschicht-Photovoltaikbeschichtung erfolgt zum Beispiel in einer modifizierten Durchlauf-Dünnschicht-Prozessierungseinheit mittels der Sputtermethode &ldquor;close-space-sublimation". Die modifizierte Durchlauf-Dünnschicht-Prozessierungseinheit beinhaltet Reinigung, verschiedene Abscheidungs-bereiche, Aktivierungsabschnitte, Strukturierungsbereiche, Kontaktierungszonen, Isolationsstufen und abschließender Inlinekontrolle. Der komplette Aufbau der Zelle ist somit gegeben und applizierbar auf die Aktivfläche des Deckelements, welche für den freien Strahlungsempfang vorgesehen ist. *

Die nach Außen sichtbare Deckfläche des konventionellen Deckelementes, also die gesamte sichtbare Dachfläche, »_e · " respektive die Außenhaut des Daches, kann im Prinzip als verfügbare Modulfläche angesetzt werden. ·

Die Prinzipdarstellung der Figur 38 liefert in Summe die Funktionalitäten der photovoltaischen Systembeschichtung. ·*··*· Die Solarzellen werden also mit geringen Energie- und Materialaufwand auf den konventionellen Deckelement, &iacgr; . * . J,

welche zudem als Trägermaterial dient, kostengünstig abgeschieden.

Diese modifizierte Beschichtungstechnologie stellt an sich keinen Hauptanspruch der Erfindung dar. ; * *»

Das Merkmal der Schichtabfolge in der beschriebenen Mehrschichtenaufbau auf den Trägerwerkstoff des herkömm- _Ä liehen, bekannten Materials für konventionelle Deckelemente (zum Beispiel Ziegel) ist der Hauptanspruch des 2. TeilS dieser Erfindung.

Eventuelle Dichteeinflüsse des Materials, welches zu Herstellung bekannter und üblicher Deckelemente zum Einsatz kommt, werden vermieden mittels einer optional durchzuführenden Abdichtung durch eine Imprägnierung, ausgewiesen in Figur 34. Diese Abbildung vermittelt in einer Prinzipdarstellung die Wirkeffizienz eines solchen Konditionierungsschrittes.

Dieser optionale Behandlungsschritt bereitet das Deckelement bei Bedarf für die nachfolgende Beschichtung vor. Unter den Aspekt der Warmdachauslegung ist dieses Merkmal der Imprägnierung ein Mittel der Wahl herkömmliche, bekannte Deckelemente ohne Einbußen an die Qualität der Eindeckung für die weitere Beschichtung gegebenenfalls zu konditionieren.

Die Imprägnierung ist nach dem Stand der Technik bei Steinen und Grobkeramiken ein Weg der Vorbehandlung vor den eigentlichen Beschichtungsschritten.

Die Zwischenschicht 24 in Figur 33 beschreibt ein weiteres Merkmal des Mehrschichtenaufbaus. Die Komponente der Haftvermittlung ist zur Herstellung des schlüssigen Haftverbunds der Mehrschichtenlagen notwendig.

"7·

Harald Dröschel

Voltamenti-Dafchziegel/Bdechieibiirig

Mittels der Figur 35 und der Figur 36 wird ein Grundzusammenhang aufbereitet für die bewußt entwickelte Funktionalität der Haftvermittlung in diesem Mehrschichtensystem im Wechselbezug zur Festkörperoberfläche 25 des betrachteten Deckelementes.

Das Merkmal der Haftvermittlung hat zum Ziel eine unlösbaren Verbund mit der Festkörper, nämlich dem Deckelement, herzustellen.

Der Verbundcharakter solcher Schichtsysteme läßt diese als untrennbare Einheit nach außen hin erscheinen und wirken. Der Materialverbund aus Grundwerkstoff (Deckelement) und den Überzug führt über den systemeigenen Schichtaufbau zu den erwünschten Systemmerkmalen. Die Zwischenschicht 24 in Figur 33 leistet hierbei die haftvermittelnde Funktion.

Auf der Silikatoberfläche des herkömmlichen Deckelementes wird, zum Beispiel per Strahltechnik oder flammpyrolytischer Vorbehandlung, eine hochvernetzte Oberfläche 24 aus Silikaten ausgebildet.

Die so erhaltene mikroporöse Oberflächenstruktur dient zur weiteren mechanischen Verankerung der nachfolgenden-Beschichtung.

Es stellt sich eine chemische Kopplung mit der nachfolgenden Beschichtung ein. Diese Silikatzwischenschicht fungiert auch als Diffusionsbarriere zum Festkörper, beziehungsweise zum Deckelement, hin. Diese Technologie zur Haftverbesserung ist Stand der Technik und wird bei Keramiken mit einer sehr guten Verbesserung der Haftung angewandt.

Figur 35 weist den grundsätzlichen Zusammenhang aus mit Blick auf die Kombination von Präparation des Haftgrunds [Deckelement plus Lage 24 der Figur 33] und der Polymerisation der Beschichtung.

Mittels der Vakuum-Technik, respektive der Plasma-Technik, vertreten durch den Beschichtungstyp der Dünnschicht- · technologie wird das eigentlich photovoltaisch wirksame Teilsystem 23 im Verbund aufgebracht. *

Diese plasma-poymerisierten Beschichtungslagen 23 besitzen einen hohen Vernetzungsgrad und damit ein engmaschiges Molekularnetzwerk, j' Resultierend daraus ergeben sich höchste Beständigkeiten und Haftfestigkeiten, der durch die sogenannte Zerstäubungstechnik, dem Sputtern nämlich, hergestellten Schichten.

Diese Merkmale sind erheblich besser im Vergleich zu aufgedampften Schichten mittels PVD-Verfahren. Die Haftfestigkeit solcher gesputterten Schichten ist auch deutlich besser als von thermisch erzeugten Schichten. Der Haftverbund stellt sich über die Brechung von kovalenten Bindungen ein. Unter Bildung von Radikalen, Monomerreaktionen unter und über die Bildung von Hydroxyl- und Carboxylgruppen in der angereicherten Substratoberfläche, entstehen weitere polare Gruppen.

Dieser erheblich polarere Charakter, als im Vergleich zum Ausgangspunkt, also die Erhöhung der Konzentration polarer Gruppen in der Oberfläche 24, wirkt sich haftungsfördernd aus.

Durch die Plasmapolymerisation werden kontinuierliche Übergänge geschaffen von einer Schichtlage zur nächsten darauffolgenden Schichtlage.

Es können so gesteuert Eigenschaftsgradienten über die Dickenausdehnung erzielt werden. Die Schichten zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus.
In Figur 37 ist schematisch die funktionsspezifische Schichtfolge dargestellt.

Schicht 25 in Figur 37 definiert die Funktionalität über die Substrateigenschaften, wie zum Beispiel reine natürliche Herkunft des Trägermaterials, Resistenz, Stabilität, bauphysikalische Eigenschaften, optimale Ökobilanz, aktive Kühlung, Dichtigkeit, klimapuffernde Wirkung, und so weiter.

Yoltathfrrh-DEfchziegel/Baschreibeijg

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Harald Dröschel Yoltathtrm-DEfchziegel/feaschreibeijg Seite 10 von 12

Schicht 28 in Figur 37 steht platzhaltend für die haftvermittelnde Schicht mit der Wirkung einer Diffüsionsbarriere. In Figur 37 / Kennzeichnung 28 wird durch die Ausbildung chemischer Bindungen, also den Zusammenhalt von Atomen, wie sie vor allem in Molekülen und Kristallgittern besteht, der unlösbare Haftverbund hergestellt. Diese Silikatisierung (Haftverniittlung), Merkmal 24 einbezüglich Merkmal 28 ist von der Ökobilanz und der Resourcenverwertung her schlüssig, da das Element Silizium, als zweithäufigstes Element der Erdkruste, hier die Funktionalität liefert.

Schicht 23 verdeutlicht die Lage der photosensitiven Systembeschichtung und die Schicht 21 stellt den Übergang zur selbstreinigenden Oberfläche dar; die Zwischenschicht 21 liefert zudem die Antireflexbeschichtung für die photovoltaischen Beschichtung im System auf der Deckelementoberfläche. Die reduzierend wirkenden Transmissionsgegebenheiten herkömmlicher Glasmateralien entfallen bei dieser Technologie des Mehrschichtenaufbaus. In Figur 38 ist das System mit der photovoltaischen Sensitivität abgebildet. Die Systemdicke auf der Festkörperoberfläche beträgt circa 10 &mgr;&tgr;&eegr; bis 30 um.

In Figur 38 werden die Halbleiterschichten 30 und 35 unter der Zufuhr von Licht 31 elektrisch leitfähig. Der n-Halbleiterfihn 30 besteht aus Kadmiumsulfid. Die Lage 35 besteht aus einer p-Halbleitermaterial, nämlich dem Kadmiumtellurid. Die Lage 34 markiert die Grenzschicht (inneres elektrisches Feld) an der ein sogenannter p-n-Übergang stattfindet.

Der Abgriff der elektrischen Spannung vollzieht sich im weiteren über die Kontaktfinger 32, so der äußerer Kreis über das Anschließen eines elektrischen Verbrauchers geschlossen wird.
Die Lage 36 stellt den Rückseitenkontakt dar. Wird der äußere Kreis geschlossen fließt Gleichstrom.

Die modifizierte Durchlauf-Dünnschicht-Prozessierungseinheit beinhaltet Reinigung, verschiedene Abscheidungs- *

&bull; « bereiche, Aktivierungsabschnitte, Strukturierungsbereiche, Kontaktierungszonen, Isolationsstufen und abschließender » _{% m} · *

Inlinekontrolle. Der komplette Aufbau der Zelle ist somit gegeben und applizierbar auf die Aktivfläche des Deck- *

elements, welche für den freien Strahlungsempfang vorgesehen ist.

Die nach Außen sichtbare Deckfläche des konventionellen Deckelementes, also die gesamte sichtbare Dachfläche, respektive die Außenhaut des Daches kann im Prinzip als verfügbare Modulfläche angesetzt werden. Die Prinzipdarstellung der Figur 38 liefert in Summe die Funktionalitäten der photovoltaischen Systembeschichtung. Die Solarzellen werden mit geringen Energie- und Materialaufwand auf den konventionellen Deckelement, welche zudem als Trägermaterial dient, kostengünstig abgeschieden.

Die Figuren 39 und 40 befassen sich mit de Funktionalität der selbstreinigenden Oberfläche zur Aktivhaltung der photovoltaisch, sensitiv wirkenden Moduloberfläche.

In der Figur 39 und in der Figur 40 wird die Abreinigungswirkung in einer Gegenüberstellung verdeutlicht. Ein Wassertropfen 40 spült Schmutzpartikel 41 vom mikrostrukturierten Untergrund 42, beziehungsweise von der mikrostrukturierten Oberfläche, ab. Nur diese rauhen Oberfläche können sich selbst reinigen. Glatte Flächen 44 sind hierzu nicht in der Lage.

In der Praxis wirkt sich das für das sensitive, photovoltaische Teilsystem im Mehrschichtenverbund des beschichteten Deckelementes dergestalt aus, daß etwas Feuchtigkeit genügt die verschmutzte Oberfläche abzureinigen. Fremdpartikel 41 finden keinen dauerhaften Halt; sie verbinden sich vielmehr mit den sich ausbildenden Wassertropfen 40, welche den Schmutz 41 abtransportieren. Dieses Abperlvermögen schiebt diese Fremdpartikel (Schmutzteilchen) 41 nicht nur weiter, sondern befördert dies von der Oberfläche 21 weg!

Dieser beschriebene, abschließende Beschichtungslage 21 hat zudem versiegelnde Eigenschaften - diese Grenzfläche schützt vor dem Einflüssen der Umwelt und direkten Umgebung in der Wirkung bekannter Systeme des Topcoats, beziehungsweise der Klarlacksysteme, zum Beispiel eingesetzt in der AutonjobjluKJustrie.

Harald Dröschel

Der Oberflächenzustand in der Grenzfläche dieser letzten Beschichtungslage 21 in Kombination mit der photovoltaischen Zwischensystemlage 23 hat aus den Eigenschaften heraus eine permanente Transparenz (Strahlendurchlässigkeit) zu gewährleisten. Der energiemäßige Zustand, respektive der Grad des hydrophoben (wasserabweisenden) / hydrophilen (wasserliebenden) Oberflächenzustands, ist bewußt einzustellen.

Über diesen Zustand sind Eigenschaften, wie zum Beispiel wenig verschmutzend, leicht selbstabreinigend, beschlagfrei, bewuchshemmend und so weiter, aussteuerbar.

Die Konditionierung der Grenzfläche zur Umwelt und Umgebung 21 hin erfolgt über geeignete Beschichtungsverfahren, wie unter anderen beispielsweise durchgeführt mit CVD-Verfahren, Silanisierung der Oberfläche oder Beschichten mit Fluorkarbonverbindungen.

Noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Figur 41, Fig. 42 und Figur 43 abgebildet.

In Figur 41 und Figur 42 ist der Kollektorschlauch 3 erkennbar; dieser Schlauch 3 ist wesentlicher Bestandteil des ersten Hauptanspruchs der Erfindung.

Die Dachstuhlkonstruktion, welche sich auch aus einer Materialauswahl zusammensetzt, die üblicherweise bei der Errichtung solcher Konstruktionen eingesetzt sind (zum Beispiel Holz), wird erfindungsgemäß mit herangezogen um den stromführenden Kreis zu schließen. Übliche und bekannte Bestandteile der Konstruktion, wie beispielsweise Sparren und Unterlattung, finden hierbei als isolierendes Trägermaterial den Einsatz.

Die 2 zylinderformigen Durchbrüche 46 der Fig. 41 bis Fig. 45, als Bestandteil eines erfindungsgemäß ausgeführten Deckelements, gewährleistet die leitfähige Verbindung und elektrische Kopplung zum Verbraucher hin. Die 2. innere

Kopffalzrippe ist in der Längsausdehnung zu verändern zur Schaffung von hinreichend ausgeprägter Planität für die ?·***·

.· * Beschichtung mit den photovoltaischen Teilsystem. Das Merkmal 11 kennzeichnet diese Veränderung.

Mit den Merkmal 49 der Figur 45 ist die Vorbereitung getroffen für die kippfreie Positionierung und Kontaktierung des Voltatherm-Dachziegels zu realisieren. Durch dieses Merkmal 49 in Form der Dimensionshalbierung der ******

mittleren Aufhängenase ist erst die Funktionalität des Merkmals 46 für eines der zylinderformigen Bohrungen durch » · den Ziegel umzusetzen. _#

Die prismenförmige Unterlattung, zum Beispiel aus Holz, birgt auf 2 der 4 Auflageflächen im rechten Winkel » * * * V

zueinander versetzt, die jeweilige Sammelleitung für Plus und Minus. Diese Sammelleitungen können eine farbliche Differenzierung erfahren und beim Aufschlagen des Dachstuhls verlegt werden. Die Abführung der positiven und negativen Strompfade kann über unterschiedliche Sparren, der elektrischen Trennung wegen die unterschiedlichen Strompolaritäten getrennt voneinander, zusammenführen.

Diese eingelassenen Sammelleitungen können zum Beispiel aus isolierten Kupferbänder 48 bestehen. Zumindest eine oder beide Stromleitungen werden zwangsläufig durch das Eigengewicht des betrachteten Deckelements auch zum elektrischen Verbund und damit zwangsläufig zur Stromführung per System bestimmt. Die systembedingte Kontaktschaffiing ist in Figur 43 wiedergegeben.

Die Verbindung und Kopplung zwischen betrachteten Deckelement und der Sammelleitung wird mit geeigneten Befestigungsmitteln 47 (Nagel, Schrauben, Muttern, Schraubnägel, federnde Klemmverbindung, und so weiter) aus leitfähigen Material erreicht. Beispielsweise ein schneidfähiger Befestigungskopf, zum Beispiel in Linsenkopfausführung, übernimmt eine unterstützende, leitfähige Funktion zum Kontaktfinger der photovoltaisch sensitiven Ebene hin (siehe Fig. 38).

Der Einsatz dieser Befestigungsmittel beinhaltet erfindungsgemäß das Schließen des äußeren leitfähigen Stromkreises. Diese elektrische so geschaffene Verbindung wird zum Anschlußkasten geführt.

^oltatharm-Dathzieäel/BeechÄeibuog

Harald Dröschel Voltatharm-Dathzieäel/BelchiieibiHig Seite 12 von 12

Durch den Einsatz solch üblicher und bekannter Befestigungsmittel wird erfindungsgmäß auch ein weiterer Beitrag zur Sturm- und Windsogsicherung des Daches geleistet.

Durch geeignete, dem Stand der Technik entsprechend modifizierte Verfahren, wie zum Beispiel der Strukturierung, mechanische Ritzung, Lasereinsatz erfolgt der Kontakt der ausgeführten Befestigungselementen mit den leitfahigen Kontaktfingern (Grid) der erfindungsgemäß ausgeführten Deckelementen. Die Verschaltung der Deckelemente erfolgt seriell. Die Option der Parallelverschaltung ist aber ebenso denkbar.

Claims (39)

1. Schuppenförmige Elemente, insbesondere Dachziegel für die Bedeckung von Dächern in an sich bekannter, herkömmlicher Weise, die durch Überlappungsbereiche gekennzeichnet sind, die beispielsweise mit Kopf-, Fuß- und/oder Seitenfalze vorliegen. Diese Elementauslegung, beziehungsweise deren Geometrien, dienen zur Abdichtung gegen Regen.
Gegenstand der Erfindung sind Dachziegel (schuppenförmige Deckelemente) für die Bedeckung von Dächern. Die Deckungen mit diesen Deckelementen gehören zu den meist verwendeten Bedachungsarten. Solche Dachdeckungen sind regensicher, wetterbeständig, hagel- und feuersicher. Bewegungen im Dachstuhl wie Schwindung, Erschütterung oder Einwirkung der wechselnden Windkräfte und Temperaturschwankungen werden bei Deckungen mit diesen Deckelementen ohne Einbuße an Regensicherheit aufgenommen und ausgeglichen.
Deckungen mit diesen Deckelementen können ohne Gefahr des Durchbrechens begangen werden.
Um die Regensicherheit der Deckung zu erhöhen werden Deckelemente an den Rändern mit Verfalzungen versehen, den Kopf-, Fuß- und Seitenfalzen, die verschieden ausgebildet sein können.
Eine regensicherer Dachdeckung ist mit entsprechenden Geometrien ausgerüstet, welche die Regenwasserableitung gewährleistet.
Deckelemente zur Deckung von flächig ausgeprägten Deckflächen, wie zum Beispiel geneigten Dächern, sind bekannt. Die verschiedensten Arten der Deckelemente sind Grundlage der Betrachtung und beziehen alle gängigen Dachziegel, Pfannen und Dachsteinarten, einbezüglich der Lichtpfannen aus Glas, beziehungsweise aus transparenten Kunststoff, mit ein. Unter dem Rohstoffaspekt zur Herstellung der Deckelemente sind darunter zu fassen: Lößlehm, Lehm, Ziegelton, Beton, Glas, Kunststoffe und ähnliches.
Bei diesen Deckelementen wird keine vertiefende Unterscheidung vorgenommen mit Blick auf die nach oben offene Deckfuge als eine Art der Seitenfalzausbildung, wie auch die seitlich offene Deckfuge.
Ausdrücklich bilden die Deckelemente, welche nach bisherigen Stand Doppelfalze aufweisen, den Betrachtungsschwerpunkt der erfindungsgemäßen Ausarbeitung.
Das modifizierte Dachbedeckungselement, sprich "Absorberelement", gemäß Fig. 1 bezieht alle gängigen Dachziegelarten und - steinarten, einbezüglich aller Lichtpfannen aus Glas, beziehungsweise transparenten Kunststoffen, ein. Einfärbungen, wie auch Durchfärbungen in gleicher Weise, wie Strukturierungen, welche dienlich sind die Energieumwandlung zu unterstützen, sind darunter auch erfasst.
Diese Aufgabe wird betreffs der solarthermischen Funktion, respektive der Kollektoren, gelöst, indem Deckelemente in der von der äußeren Form her üblichen Ausprägung in Überlappungsbereichen der Elemente einen Schlauch als Kollektor aufnehmen. Durch werkseitige Maßnahmen wird dies erreicht, indem bei der Elementherstellung in betroffenen Überlappungsbereich des Elements die Aufnahme des Kollektorschlauchs vorbereitet ist. Mittels dieses Schlauchs erfolgt die Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärmeenergie durch Absorption, gekennzeichnet dadurch, dass der Dachziegel als Absorberelement dient und an seiner Unterseite und an den Überdeckungen mit Nuten und/oder Aussparungen versehen ist, welche das Einlegen eines mit Flüssigkeit gefüllten Schlauchs (3) gestattet. In der verdeckten Einbringung eines Kollektorschlauchs (3) in das/die Deckelemente wird die Wärmespeicherfähigkeit und die klimapuffernde Wirkung des Deckelements genutzt zur zusätzlichen Wärmeabgabe und Übertragung.
Das spezifische "Atmen" der herkömmlichen, konventionellen Elemente der Dachbedeckung wird somit erfindungsgemäß miteingebracht als Teilbeitrag zur solarthermischen Wärmeumwandlung. Die spezifische Klimapuffer- und Wärmespeicherwirkung des betrachteten, gebräuchlichen Elements leistet, als vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung, gemäß des 1. Hauptanspruchs, einen weiteren Beitrag zu Wärmegewinnung.
Das spezifische Wärmespeichervermögen des jeweilig eingesetzten Deckelementes fließt mit ein in die Bilanz des Wärmetransfers.
Die Funktionalitäten, respektive die Eigenschaften, der herkömmlich, üblichen Deckelemente wird ausführungsgemäß nutzbar gemacht für die solarthermische Funktion einbezüglich des Kollektors.
Temperatur-, Witterungs-, UV-beständigkeit, Stossfestigkeit, Eignung für Wechselklima, resistent gegen chemischen Atmosphärenangriff, rein natürliche Herkunft des Werkstoffes der Absorberelemente, Schutz vor extremen Temperaturschwankungen, Frostbeständigkeit, Trittfestigkeit, und so weiter gehören zu den Eigenschaften des Systems als Grundlage der Erfindung.
Im Überlappungsbereich zweier Elemente eines modifizierten Deckelements (zum Beispiel Dachziegel, Dachstein, Dachpfanne, Lichtpfanne aus transparenten Kunststoff oder Glas) wird ein Hohlstrang (3), dargestellt in (Fig. 14), geführt.

2. Dachziegel für die Bedeckung von Dächern in bekannter und herkömmlicher Weise, welche mit Überlappungen zur Abdichtung gegen Regen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachziegel an seiner Oberseite mit einer photovoltaisch, sensitiven Schicht Fig. 33 unlösbar verbunden ist.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Dachziegel an ihrer Oberseite jeweils mit einer photovoltaisch, sensitiven Teilbeschichtung versehen sind. Diese Teilbeschichtung ist integriert in einen Mehrschichtenaufbau appliziert im System auf den üblichen Deckelementen. Dieses funktionelle Mehrlagenschichtsystem werden dem Ziegel ebenso werksseitig aufgebracht in der abschließenden Phase der Herstellung dieser Elemente.

3. Dachziegel nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Dachziegel eine Kombination der beiden Funktionalitäten, also der solarthermischen Wirkung und der photovoltaischen Arbeitsweise, auf einen modifizierter Deckelement (Absorberelement) vereinigt.
Gemäß Anspruch 3 ergibt sich aus dieser Kombination in der Gesamtkonstruktion ein Element, welche die Gewinnung von Wärmeenergie, wie auch elektrischer Energie, möglich macht über die Nutzung der Sonneneinstrahlung auf ein modifiziertes Deckelement (Dachziegel), respektive der damit eingedeckten Dachfläche/en.
In vorteilhafter Weise wird durch nachfolgend aufgeführte Maßnahmen erreicht, daß ein modifizierter serienmäßiger, relativ billiger, Dachziegel grundsätzlich sowohl zur Wärmegewinnung als auch zur gleichzeitigen Energieerzeugung und Gewinnung zum Einsatz gebracht werden kann.
Es sind nur einige wesentliche Veränderungen am Ziegel zu realisieren um die Eignung für die solarthermische Wärmeumwandlung mittels modifizierten Ziegel (Absorberelement) und Kollektor (Kollektorschlauch) (3) zu bewerkstelligen.
In bevorzugter Weise wird dies als Unteranspruch dadurch gekennzeichnet und realisiert, dass die äußere, sichtbare Form und Gestalt der üblichen, bekannten Deckelemente, beziehungsweise Dacheindeckungen, nicht beeinträchtigt trotz geeigneter Weglassung verdeckter Geometrien, die bisher Bestandteile herkömmlicher, bekannter Deckelemente sind.
Dieses normalmassige und normalmaßige Absorberelement findet seine Anlehnung in der jeweiligen doppelfalzigen, konventionellen Ausführungsart bekannter Elemente der Dachbedeckung.
Durch Weglassung verdeckter Geometrien als ein konstruktiver Anspruch in Bezug auf das Deckelement werden bei der Elementenherstellung die Funktionalität geschaffen den Kollektorschlauch (3) im Decksystem, bestehend aus den modifizierten Deckelementen (Absorberelement), aufzunehmen.
In Fig. 1 ist das Absorberelement [Ausgangsbasis hierfür ist exemplarisch die doppelfalzige Reformpfanne "Typ Rheinland"] nach Anspruch 1 von den Merkmalen her ausgelegt.
Der Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Weglassung der inneren Deckfalzrippe (1) in Fig. 3 einen solche Veränderung darstellt.
Anspruch 1 ist gekennzeichnet durch die Fortlassung dieser zweiten, innenliegenden Deckfalzrippe (1) der Fig. 3 in Kombination mit maximal 3 Absorberelementen; in dieser Anordnung ergibt sich die Führungs- und Verlegerinne für den Kollektorschlauch (3) der Fig. 13 als weiteren konstruktiven Anspruch und Merkmal.
Eine weitere konstruktiver Anspruch, bzw. Veränderung, nimmt Einfluss auf den Bereich der Kopffalzrippe (7) der Fig. 1 bis 3 und der Fig. 10 in der Form, dass eine geeignete Aussparung vorgesehen wird als weitere Kennzeichnung des Anspruch 1.
Eine flächenbezogene, rechteckige Materialaussparung, entsprechend der Geometrie des Kollektorschlauchs (3) (Durchmesser) in Fig. 12, im linken Bereich der ersten Kopffalzrippe (6) in Fig. 1 - siehe Ansicht von oben - bereitet die konventionellen, bekannten Elemente vom Anspruch her vor für den Einsatz als Absorberelemente und kennzeichnet als aufbereitetes Merkmal den Anspruch 1.
Mit den Merkmal (7) der Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 16 ist eine weitere konstruktive Veränderung dergestalt angezeigt, dass der Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ist. Durch die Hinfortlassung eines abgestimmten Rechteckstückes wird die Modifikation des Elements vollzogen.
Zum Beispiel kann diese Maßnahme über Ausbildung einer Phase im Seitenfalzteil erfolgen und zwar entlang der rechten Längsbegrenzung der inneren Seitenfalzrippe.
Diese Modifikation im Fußbereich des Seitenfalzteils (7) der Fig. 1 in abgestimmter Rechteckform bis an die zweite innere Seitenfalzrippe heran, charakterisiert und kennzeichnet das Absorberelement im Sinne der Aufbereitung des Anspruch 1.
Mit der Maßnahme (9) der Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 16, also einer Aussparung im Kopffalzteil, ist eine weitere Veränderung in konstruktiver Art und Weise als Kennzeichnung im Sinne des Anspruchs 1 indiziert.
Durch Schaffung eines geeigneten Durchlasses im Bereich des Kopffalz (9), dergestalt, dass das Element, entsprechend der Geometrie des Hohlstrangs (3) (Durchmesser), eine halbkreisförmige Aussparung erhält, kennzeichnet das Merkmal (9) in der Ausformulierung von Anspruch 1.
Mit dieser Auslegung, beziehungsweise diesen Modifikationen, durch konstruktive Weglassung kann ein geeigneter Kollektorschlauch (3) in Fig. 12 im "Vierelementeneck" der Fig. 16 von Element zu Element geführt und verlegt werden. Dieses Merkmal kennzeichnet den Anspruch 1 und ist Bestandteil der Erfindung!
Im Dach und, entsprechend ausgewiesen in den Figuren, kennzeichnet einen von den Abmessungen systemdefinierter Kollektorschlauch (3) so verlegt und geführt, daß gemäß Fig. 19 der gewohnte, konstruktiv gewollte Eindruck der Dachlandschaften nicht beeinträchtigt wird, und im Anspruch 1 derselbe Inhaltsbestandteil der Erfindung ist.
Das modifizierte Element "Absorberelement" gewährleistet, dass, gekennzeichnet durch das Merkmal (6) in Fig. 1 und das Merkmal (7) in Fig. 1, die Führung und Verlegung des Kollektorschlauches (3) konstruktiv ermöglicht wird, und Inhalt des Anspruch 1 ist.
Fig. 17 macht sichtbar, daß der Kollektorschlauch (3) vorzugsweise fortlaufend und endlos in der vorhandenen Führungsrinne als gekennzeichneter Teil und konstruktiver Merkmal des Anspruchs 1, bezogen auf die Elemente, verlegt werden kann.
Fig. 15 zeigt das Absorberelement in einer Querschnittsansicht.
Das Merkmal (3) stellt den verlegten Hohlstrang, als ein konstruktiver Merkmal und gekennzeichneten Teil des Anspruch 1 der Erfindung, im Überlappungsbereich der Absorberelemente dar.
Der hierzu notwendige Führungskanal ist konstruktiv geschaffen worden durch Ausbildung eines Hohlraumes unter Weglassung der inneren Deckfalzrippe (1) in Fig. 3 im überlappenden Bereich zweier Absorberelemente als gekennzeichneter Bestandteil der Anspruchs 1 in dessen Ausformulierung.
Die Oberfläche eines geeigneten, flexiblen, schwarzen Kollektorschlauches (3) wird zum Zwecke guter Bestrahlungsumsetzung von außen verdeckt durch den Überlappungsbereich zweier modifizierter Deckelemente (Absorberelement) endlos und fortlaufend verlegt und geführt. Inhaltlich handelt es sich bei diesen gekennzeichneten Merkmal um einen Kernbezug des Anspruch 2 in dessen Aufbereitung.
Einzig ein geeignetes Klemmutensil (5), beispielsweise realisiert durch flexible Klipse, die in einer u-förmigen Umfassung seitlich am Element angebracht sind, halten den Kollektorschlauch (3) in seiner Laufrichtung, als ein weiteres gekennzeichnetes Detail des formulierten Anspruch 1, fest.
Die lose Verlegung des Kollektorschlauchs (3), geführt durch ein abgestimmtes Klemmutensil (5), erfolgt im Zuge des Vorgangs der Dacheindeckung, wie hinterlegt in Fig. 18 als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruch 1.
Die klammernde, clipförmige lose Fixierung des Kollektorschlauchs (3) durch Vorrichtung (5) ist in der Fig. 18 ausgewiesen und kennzeichnet als Merkmal den Anspruch 1; vorteilhafterweise wird die lose Verlegung des Kollektorschlauches (3) auch durch diese Merkmal konstruktiv mit unterstützt.
Bei verlegten Kollektorschlauch (3) nach Fig. 18 wird durch die Merkmale (6) und (7) am Absorberelement, gemäß Fig. 1 und Fig. 3, sichergestellt, dass der Hohlstrang von Element zu Element anspruchskonform und als gekennzeichnetes Merkmal im Sinne des Anspruch 1 läuft.
Durch ein weiteres Merkmal den Anspruchs 1, gekennzeichnet in Fig. 17, wird sichtbar, dass der Kollektorschlauch (3) mäanderförmig (14) in der Dachfläche läuft.
Diese Ausführung, respektive das Merkmal der mäanderförmigen Verlegung, bezieht sich auf das Warmdach.
Diese Dachziegel sind in herkömmlicher Weise auf den Dachstuhl auf Dachlatten verlegt und in den dafür vorgesehenen Nuten und/oder Aussparungen ist eine Leitung (Hohlstrang) (3) verlegt, dessen bevorzugte Form ein elastischer Schlauch (3) ist, der mäanderförmig (14) als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruchs 1 verläuft.
Diese mäanderförmige Vorzugsverlegerichtung, (14) also von einer Richtung (Erstrichtung) kommend in eine 2. Richtung gehend (zum Beispiel von unten nach oben) und dann wieder nach unten (Erstrichtung) und so weiter in alternierender Art und Weise ist ein weiteres gekennzeichnetes Merkmal des Anspruchs 1 dieser Erfindung.
Das Warmdach ist in diesen Zusammenhang als gekennzeichneter Bestandteil der Erfindung, beziehungsweise des Anspruchs 1 anzusehen.
Gezeigte Merkmale in der Fig. 17 lassen im Deckbild die verdeckte mäanderförmige Verlegung (14) des Kollektorschlauches (3) erkennen und kennzeichnen dieses Merkmal als Bestandteil des Anspruch 1 der Erfindung.
Der Austritt des Schlauches (3) aus den Absorberelementen der Fig. 14 verläuft im verdeckten Fuß- oder Kopfbereich dieser sich quasi schlauchfrei überlagernden Elemente.
Die Absorberelemente werden allseitig eingefaßt durch "schlauchfrei" verlegte Elementen, wie dargestellt im Merkmal (16) als Kennzeichen der Fig. 19 (schraffierter Bereich) und sind inhaltlicher Teil des Anspruch 1. Die gewohnte, durch herkömmliche, bekannte Elemente der Dachbedeckung geprägte, Dachlandschaft (Fig. 19) erfährt somit keine Veränderung im äußeren Aussehen und wird und bleibt als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruchs 1 erhalten.
Schlauchlose Absorberelemente der Dachbedeckung verdecken in Fig. 18 sichtbare Austritte des Kollektorschlauches (3) aus den Absorberelementen. Ermöglicht wird der Austritt des Schlauchs durch das gekennzeichnete Merkmal (6) wie auch des Merkmals (7), ausgewiesen in der Fig. 1, als ein weiterer Aspekt des Anspruch 1 der Erfindung.
Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Merkmal (17) der Fig. 20 verdeutlicht wie im rückseitigen Bereich der Absorberelemente der Kollektorschlauch (3) ebenso verdeckt durch die Absorberelemente des Daches läuft. Gemäß den in Fig. 11 ausgewiesenen Teilabschnittes des flexiblen Kollektorschlauchs (3) ist die Wellrohrausführung als gekennzeichnetes Merkmal (12) des Anspruchs 1 beschrieben.
Die Farbe des Kollektorschlauchs (3) ist ausführungsgemäß schwarz.
Die Farbe schwarz ist eine bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung und als gekennzeichneter Teil von Anspruch 1 dieser Erfindung zu betrachten.
Die Methodik das Wellrohr in mäanderförmiger Parallelverlegung (14) auf dem Dach zu installieren ist ein ausführungsgemäßes Merkmal in kennzeichnender Art und Weise von Anspruch 1.
Die Kompensation unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von Absorberelement und Kollektorschlauch (3) ist dadurch ermöglicht.
Die lose, freie und geführte Schlauchverlegung im ausgewiesenen Überlappungsbereich der Absorberelemente ist ein 2. Garant für die Systemtauglichkeit und gehört zu n gekennzeichneten Teil der Erfindung mit Blick auf Anspruch 1. Den Gegebenheiten der Wärmeausdehnung des Schlauchmaterials wird genügt durch die quasi "schwimmende" Verlegung des Kollektorschlauches (3).
Es liegen im Verlegungsbereich des Daches keine Festpunkte vor, welche in ihrer Weglassung und Auswirkungen zum gekennzeichneten Teil der Erfindung zu zählen sind.
Den erforderlichen Dehnungsmöglichkeiten wird durch Ausdehnungsbögen, der flexiblen Wellrohrauslegung (12) der Fig. 12, und einer losen Klemmführung (5) der (Fig. 18) des Schlauches entsprochen. Diese vorbenannten, gekennzeichneten Merkmale sind Bestandteil des Anspruch 1 der Erfindung.
Die Rohr-, respektive Schlauchausführung, in Well- (12), beziehungsweise Rippform (12), der Fig. 11, gewährleistet die Schlauchstabilität auch in kritischen Bereichen der 180° Grad Schlauchführung.
Die Materialfrage des Schlauchs ist ausführungsgemäß durch den Werkstoff Polyamid definiert, welche in diesem Sinn auch zum gekennzeichneten Teil des Anspruch 1 der Erfindung zu zählen ist.
Der Anspruch 1 ist gekennzeichnet durch die vergrößerte Oberfläche des Schlauchs (3) über die gegebene Wellstruktur (Rippenform) (12) der Fig. 11 als ein weiteres Merkmal; diese Funktionalität unterstützt das Absorptionsvermögen. Diese Oberflächenvergrößerung bezieht sich auf den Innendurchmesser des Kollektorschlauchs (3).
Die Durchmischung der Wärmeträgerflüssigkeit, bedingt durch turbulente Strömungsausprägung im Wandbereich, verursacht durch die Well-, beziehungsweise Rippenform (12) der Fig. 11, ist ein weiteres, kennzeichnendes Merkmal von Anspruch 1.
Der Absorptionswirkung des konventionellen, herkömmlichen Dachbedeckungselements wird in optimaler Art und Weise, auch von Farbgebung her, entsprochen durch die erfindungsgemäße Inanspruchnahme des klassischen, kraftvollen Naturrots ohne weitere Oberflächenbehandlung (Engobe, und ähnliches) in bekannter Art und Weise. Anspruch 1 ist gekennzeichnet durch das Merkmal des unmittelbaren, direkten Kontakt des Schlauchs (3) der Fig. 13 und Fig. 15 allseitig mit jeweils 2 Absorberelementen. Die gesamte Manteloberfläche des Kollektorschlauchs (3) der Fig. 15 kann über alle Seiten der Deckelementenumschließung die Wärme direkt aufnehmen und ohne größere Verlustraten an die den Schlauch (3) durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit abführen. Die teilweise absorbierte Einstrahlungsenergie der Sonne wird über die allseitige Umschließung durch die Absorberelemente auf den Schlauch (3) der Fig. 15 übertragen, wie auch unter anderen durch die indirekt abgegebene Wärme des Warmdaches, beziehungsweise des Dachstuhls.
Die vorgesehene Low-Flow-Systemauslegung des Umpumpsystemes als kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 stellt in sich einen Beitrag zur Verringerung der Umwälzmengen und Leistungsaufnahme der Pumpe dar.
Ein geringerer Wärmeverlust ist die Folge daraus, aufgrund dünnerer Steigleirung im Wechselbezug zum Durchmesser des eingesetzten Kollektorschlauchs (3) und dem daraus sich ableitenden geringeren Füllinhalten. Im Falle des Einsatzes von Wärmepumpen gelten die gleichen Grundauslegungen im Sinne eines kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.
Dachziegel für die Bedeckung von Dächern in bekannter und herkömmlicher Weise, welche mit Überlappungen zur Abdichtung gegen Regen versehen sind, nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Dachziegel an seiner Oberseite mit einer photovoltaisch, sensitiven Schicht (Fig. 33) unlösbar verbunden ist.
In den Figuren ist der Mehrschichtenaufbau in einer grundsätzlichen Aufbereitung dargestellt.
Durch dieses Mehrlagensystem wird dem Prinzip der Funktionsteilung genügt, und zwar im Sinne, dass jede Lage im Systemverbund, entsprechend der Position, spezielle Eigenschaften und Merkmale aufweist.
Das Verbundsystem in der unlösbaren, haftenden Verbindung mit dem Träger (modifiziertes Deckelement) kennzeichnet in den beschriebenen Kombinationen den zweite erfindungsgemäße Hauptanspruch.
Die Fig. 33 weist die Ebene (25) als Festkörperoberfläche aus als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruchs 2. Diese Festkörperoberfläche erfährt andersgeartete Veränderungen an der Oberfläche als bisher bekannte Oberflächenmodifikationen, wie zum Beispiel der Glasur, der Dämpfung, der Engobe, des Fluatierens, des Okratierens oder der Färbung; diese Modifikationen fallen weg.
Der Werkstoff des Substrats setzt sich im wesentlichen aus Oxiden des Siliziums, dem Silikat in der Form von SiOx zusammen.
Das Deckelement als Grobkeramik liefert die Festkörperoberfläche, welche mittels haftschlüssigen Mehrschichtenaufbau, als kennzeichnendes Merkmal von Anspruch 2, gewünschte Funktionalitäten vorhalten.
In Fig. 33 des Patents ist die Lage (25) als gekennzeichnetes Merkmal von Anspruch 2 damit identisch. Mit Blick auf Fig. 37 ist das kennzeichnende Merkmal im Zusammenhang mit Anspruch 2 durch diese Lage in der untersten Ebene (25) ausgewiesen.
Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Fig. 33 dieses Teilsystem mit der Eigenschaft der photovoltaischen Sensitivität die Lage (23) indiziert wird, und in der Fig. 37 die Lage (23) diese Funktionalität in gleicher Weise vorhält.
Die dafür nutzbaren Verfahren der Vakuumbeschichtungstechnik nehmen Rückbezug auf den Stand der Technik. Aus dem Verfahrensspektrurn der Dünnschichttechnologie wird die Verfahrensvariante des Sputterns als Grundlage für das auszuführende Beispiel gewählt.
Das gekennzeichnete Merkmal des Anspruchs 2, also die Schichtabfolge in der beschriebenen Mehrschichtenaufbau auf den Trägerwerkstoff des herkömmlichen, bekannten Materials für konventionelle Deckelemente (beispielsweise Dachziegel) ist der 2. Hauptanspruch dieser Erfindung.
Die Zwischenschicht (24) in Fig. 33 beschreibt ein weiteres, gekennzeichnetes Merkmal des Mehrschichtenaufbaus als einen Bestandteil von Anspruch 2.
Die Funktionalität der Haftvermittlung ist zur Herstellung des schlüssigen Haftverbunds für den Mehrschichtenaufbau notwendig und gekennzeichneter Bestandteil des Anspruches 2.
Mittels der Fig. 35 und der Fig. 36 wird ein Grundzusammenhang aufbereitet für die bewußt entwickelte Funktionalität der Haftvermittlung in diesen Mehrschichtensystem im Wechselbezug zur Substratoberfläche (25) des betrachteten Deckelementes.
Das gekennzeichnete Merkmal der Haftvermittlung im Zusammenhang mit Anspruch 2 hat zum Ziel eine unlösbaren Verbund mit der Festkörper, nämlich dem Deckelement, herzustellen.
Der Verbundcharakter solcher Schichtsysteme läßt diesen Aufbau als untrennbare Einheit nach außen hin erscheinen und wirken.
Der Materialverbund aus Grundwerkstoff (Deckelement) und den Überzug führt über den systemeigenen Schichtaufbau zu den erwünschten und gekennzeichneten Systemmerkmal gemäss Anspruch 2.
Die Zwischenschicht (24) in Fig. 33 leistet hierbei die haftvermittelnde Funktion und kennzeichnet als Merkmal den Anspruch 2.
Nach Anspruch 2 wird auf der Silikatoberfläche des herkömmlichen Deckelementes bevorzugt, mittels der flampyrolytischen Vorbehandlung, eine hochvernetzte Oberfläche (24) aus Silikaten ausgebildet als gekennzeichnetes Merkmal.
Die so erhaltene mikroporöse Oberflächenstruktur (24), ist ein gekennzeichnetes Merkmal als Teil des Anspruchs 2, und dient zur weiteren mechanischen Verankerung der nachfolgenden Beschichtung.
Es stellt sich eine chemische Kopplung ein als Vorbereitung für nachfolgenden Beschichtung.
Mit den kennzeichnenden Merkmal nach Anspruch 2, nämlich dieser Silikatzwischenschicht (24), ist auch die Zusatzfunktion als Diffusionsbarriere (28) zum Festkörper, beziehungsweise zum Deckelement, hin gegeben.
Der Haftverbund zwischen der Trägeroberfläche (25) und der Lage (24) stellt sich über die Brechung von kovalenten Bindungen ein. Unter Bildung von Radikalen, Monomerreaktionen unter und über die Bildung von Hydroxyl- und Carboxylgruppen in der angereicherten Substratoberfläche, entstehen weitere polare Gruppen.
Dieser erheblich polarere Charakter, als im Vergleich zum Ausgangspunkt, also die Erhöhung der Konzentration polarer Gruppen in der Oberfläche (24), wirkt sich haftungsfördernd aus. Diese Technologie zur Haftverbesserung ist Stand der Technik und wird bei Keramiken mit einer sehr guten Verbesserung der Haftung angewandt.
Fig. 35 weist den grundsätzlichen Zusammenhang mit Blick auf die Kombination von Präparation des Haftgrunds [Deckelement, beziehungsweise Ebene (25), plus Lage (24) der Fig. 33] und der Polymerisation der Beschichtung als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruches 2 aus.
Die Haftwirkung wird erzielt durch Kohäsions- und Adhäsionskräfte.
Mittels der Vakuum-Technik, respektive der Plasma-Technik, vertreten durch den Beschichtungstyp der Dünnschichttechnologie wird das eigentlich photovoltaisch wirksame Teilsystem (23) im Verbund aufgebracht.
Diese plasma-polymerisierten Beschichtungslagen (23) besitzen einen hohen Vernetzungsgrad und damit ein engmaschiges Molekularnetzwerk.
Resultierend daräus ergeben sich höchste Beständigkeiten und Haftfestigkeiten, der durch die sogenannte Zerstäubungstechnik, dem Sputtern nämlich, erzeugt werden.
Im Zusammenhang mit schlüssigen Haftverbund kennzeichnet die Plasmapolymerisation ein Merkmal des Anspruches 2 zur Schaffung von kontinuierliche Übergänge von einer Schichtlage zur nächsten darauffolgenden Schichtlage.
Es können so gesteuert Eigenschaftsgradienten über die Dickenausdehnung erzielt werden.
Anspruch 2 beinhaltet nachfolgend gekennzeichnetes Schichtenmerkmal der Fig. 33, welche sich durch eine hohe Flexibilität auszeichnet.
In Fig. 37 ist schematisch die funktionsspezifische Schichtfolge dargestellt.
Schicht (25) in Fig. 37 definiert die Funktionalität über die Substrateigenschaften, wie zum Beispiel reine natürliche Herkunft des Trägermaterials, Resistenz, Stabilität, bauphysikalische Eigenschaften, optimale Ökobilanz, aktive Kühlung, Dichtigkeit, klimapuffernde Wirkung, und so weiter.
Als Bestandteil des Anspruches 2 ist mit der Lage (24) das Merkmal gekennzeichnet, welches den Zonenanfang charakterisiert in welcher die Haftvermittlung mittels Silikatisierung seinen Beginn nimmt.
Mit der Schicht (28) in Fig. 37 ist ein gekennzeichnetes Merkmal des Anspruches 2 benannt, welches plaizhaltend für die haftvermittelnde Schicht mit der Wirkung einer Diffusionsbarriere steht.
In Fig. 37/Kennzeichnung (28) wird also die Haftwirkung zwischen den Grenzschichten über die Ausbildung chemischer Bindungen, also den Zusammenhalt von Atomen, wie sie vor allem in Molekülen und Kristallgittern besteht, unter anderen der unlösbare Haftverbund hergestellt.
Zwischenmolekulare Anziehungskräfte und die mechanische Verklammerung liefern weitere Beiträge zum schlüssigen Haftverbund als gekennzeichnetes Merkmal von Anspruch 2.
Diese Silikatisierung in der Ebene (24), einbezüglich Merkmal (28), ist von der Ökobilanz und der Resourcenverwertung her schlüssig, da das Element Silizium, als zweithäufigstes Element der Erdkruste, hier die Funktionalität liefert.
In Fig. 38 ist das Teilsystem im Mehrlagenschichtaufbau mit der photovoltaischen Sensitivität, als gekennzeichnetes Merkmal des Anspruches 2, abgebildet.
Die Systemdicke auf der Substratoberfläche beträgt circa 10 µm bis 30 µm.
In Fig. 38, als kennzeichnendes Merkmal von Anspruch 2, werden die Halbleiterschichten (30) und (35) unter der Zufuhr von Licht (31) elektrisch leitfähig.
Der n-Halbleiterfilm (30) besteht aus Kadmiumsulfid. Die Lage (35) besteht aus einer p-Halbleitermaterial, nämlich dem Kadmiumtellurid. Die Lage (34) markiert die Grenzschicht (inneres elektrisches Feld) an der ein sogennannter pn-Übergang stattfindet.
Der Abgriff der elektrischen Spannung vollzieht sich im weiteren über die Kontaktfinger (32), so der äußerer Kreis über das Anschließen eines elektrischen Verbrauchers geschlossen wird.
Die Lage (36) stellt den Rückseitenkontakt dar. Wird der äußere Kreis geschlossen kann schaltungstechnisch gesteuert Gleichstrom fließen.
Die Prinzipdarstellung der Fig. 38 liefert in Summe die Funktionalitäten der photovoltaischen Systembeschichtung.
Die ausgewiesene, abschließende Beschichtungslage (21) ist ein weiteres gekennzeichnetes Merkmal des Anspruches 2 und hat versiegelnde Eigenschaften - diese Grenzfläche schützt vor den Einflüssen der Umwelt und der direkten Umgebung in der Wirkung bekannter Systeme des Topcoats, beziehungsweise der Klarlacksysteme, zum Beispiel aus der Automobilindustrie.
Diese Grenzfläche zur Umwelt und Umgebung ist durch einen Randwinkel definiert, der weder besonders hydrophob (ca. größer/gleich 60°) noch besonders hydrophil (ca. größer/gleich 30°) vom Oberflächenzustand her gekennzeichnet ist.
Noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 41, Fig. 42 und Fig. 43 abgebildet.
In Fig. 41 und Fig. 42 ist der Kollektorschlauch (3) erkennbar; dieser Schlauch (3) ist wesentlicher Bestandteil des ersten Hauptanspruchs der Erfindung.
Die Dachstuhlkonstruktion, welche sich auch aus einer Materialauswahl zusammensetzt, die üblicherweise bei der Errichtung solcher Konstruktionen eingesetzt sind (zum Beispiel Holz), wird erfindungsgemäß mit herangezogen um den stromführenden Kreis zu schließen. Übliche und bekannte Bestandteile der Konstruktion, wie beispielsweise Sparren und Unterlattung (Dachlatten), finden hierbei als isolierendes Trägermaterial den Einsatz.
Die Kennung (11) der Fig. 44, weist eine weitere Veränderung am konventionellen Deckelement aus, nämlich die Weglassung von Teilen der unterbrochenen inneren Kopffalzrippe des Ziegels. Die so gewonnene Planfläche ist eine Bedingung, ein gekennzeichnetes Merkmal des 2. Erfindungsanspruches, um eine leitfähige Verbindung zu realisieren.
Die 2 zylinderförmigen Durchbrüche (46) der Fig. 41 bis Fig. 45, als Bestandteil eines erfindungsgemäß ausgeführten Deckelements als gekennzeichnetes Merkmal von Anspruch 2, sind notwendig um die leitfähige Verbindung und Kopplung zum Verbraucherstromkreis hin zu bewirken.
Bekannte, prismenförmige Unterlattungen (Dachlatten), zum Beispiel aus Holz, erfahren bevorzugt eine Veränderung als gekennzeichnetes Merkmal von Anspruch 2 dergestalt, dass auf 2 der 4 Auflageflächen im rechten Winkel zueinander versetzt, die jeweilige Sammelleitung (48) für Plus und Minus verlegt werden.
Diese Sammelleitungen können eine farbliche Differenzierung erfahren und beim Aufschlagen des Dachstuhls verlegt werden. Die Abführung der positiven und negativen Strompfade kann über unterschiedliche Sparren, der elektrischen Trennung wegen die beiden Strompolaritäten getrennt voneinander, zusammenführen.
Diese eingelassenen Sammelleitungen können bevorzugt aus isolierten Kupferbändern (48) der Fig. 43 bestehen. Zumindest eine, oder beide Stromleitungen Fig. 43 werden zwangsläufig durch das Eigengewicht, als ein weitere Merkmalskennzeichnung von Anspruch 2, des betrachteten Deckelements auch zum elektrischen Verbund und damit zwangsläufig zur Stromführung per System bestimmt.
Nach Anspruch 2 ist ein weiteres Merkmal gekennzeichnet durch diese Zwangskontaktierung, welche bewirkt wird durch die schwerkraftabhängige Anpressung des eines der beiden Befestigungsmitteln (47) an das direkt, parallel angebrachte Kupferband (48).
Die systembedingte Kontaktschaffung als gekennzeichnetes Merkmal von Anspruch 2 ist in Fig. 42 und in Fig. 43 wiedergegeben.
Gemäss Anspruch 2 ist ein weiteres Merkmal gekennzeichnet dadurch, dass die Verbindung und Kopplung zwischen betrachteten Deckelement und der Sammelleitung mit geeigneten Befestigungsmitteln (47) (Nagel, Schrauben, Muttern, Schraubnägel, federnde Klemmverbindung, und so weiter) aus leitfähigen Material erreicht wird. Beispielsweise ein schneidfähiger Befestigungskopf, vorzugsweise in Linsenkopfausführung, übernimmt eine unterstützende, leitfähige Funktion zum Kontaktfinger der photovoltaisch sensitiven Ebene hin (siehe Fig. 38).
Im Anspruch 2 der Erfindung ist ein weiteres Merkmal gekennzeichnet durch den Einsatz des Befestigungsmittel (47), welches erfindungsgemäß das Schließen des äußeren leitfähigen Stromkreises bewerkstelligt. Diese elektrische so geschaffene Verbindung wird zum Anschlußkasten geführt.
Durch den Einsatz solch üblicher und bekannter Befestigungsmittel (47) wird erfindungsgemäß auch ein weiterer Beitrag zur Sturm- und Windsogsicherung des Daches geleistet.
Durch geeignete, dem Stand der Technik entsprechend modifizierte Verfahren, wie zum Beispiel der Strukturierung, mechanische Ritzung, Lasereinsatz erfolgt der Kontakt der ausgeführten Befestigungselementen mit den leitfähigen Kontaktfingern (Grid) der erfindungsgemäß ausgeführten Deckelementen.
Die Verschaltung der Deckelemente erfolgt bevorzugt seriell.

4. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung (10), beschrieben in Fig. 3, also die Anphasung und partielle Dickenreduzierung des Ziegels im Deckfalzteil, ein weiteres wahlfreies Merkmal der Weglassung von verdeckten Geometrien ist. Die Weglassung wird vorgenommen in Form einer bevorzugten Längsausrichtung auf einen Teil der Projektionslinie, der nicht mehr vorhandenen inneren Deckfalzrippe an bisher bekannten Ziegeln.

5. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aussparung, entsprechend der Geometrie des Kollektorschlauchs (3) (Durchmesser) der Fig. 11, im linken Bereich der ersten Kopffalzrippe (13) in Fig. 24 - siehe Ansicht von oben - die konventionellen, bekannten Elemente für den Einsatz als Absorberelement vorbereiten.

6. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass grundsätzlich Kopplungen von Schlauchteilstücken zwecks Verlegung des Kollektorschlauchs (3) zum Einsatz gebracht werden können. Ein geeigneter Kollektorschlauch (3), beziehungsweise Rohr, optional auch durch Kupplungsstücke verbunden sein kann, um im maximalen Anspruch auf alle verfügbaren Dachflächen verlegt werden zu können. Ebenso ist es möglich nur Teilbereiche der gesamten Dachfläche mit angepaßten Schlauchlängen mit oder ohne Kopplungen zu verlegen.

7. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass grundsätzlich mit der Dachart des Kaltdaches, kombiniert mit wasserabweisenden, diffusionsoffenen Unterdeckbahnen, eine ähnliche Synergiewirkung der Wärmebilanz, bezogen auf die solarthermische Funktion, zu realisieren ist.

8. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des Schlauches (3) aus den Absorberelementen in Fig. 19 und Fig. 20 im verdeckten Fuß- oder Kopfbereich konventioneller, bekannter Elemente erfolgen kann.

9. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass andere dunkle Farben in Bezug auf den Kollektorschlauch (3) eingesetzte werden können.

10. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeationsverhalten bei Kunststoffmaterial durch die zusätzliche Erzeugung einer polaren Oberfläche, zum Beispiel mittels Fluorierung, gezielt beeinflußt werden kann.

11. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternativmaterial für den Schlauch beispielsweise Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Polypropylen, Hostalen PPH 4122, Polyäthylen, auch in der Farbe Schwarz und ähnliche, zum Einsatz kommen kann.

12. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle anderen Oberflächen-, Struktur- und farbgebenden Einflußnahmen Bestandteil der Erfindung sein können. Zum Beispiel sind vorzugsweise alle dunklen und schwarzen Farbtöne einzubeziehen, wie auch das Engobieren, die Glasur, Solarlackauftrag und die farbtechnische Dämpfung der Oberflächen dieser Elemente.

13. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektorschlauch (3) in ähnlicher Funktionalität zum Einsatz kommen kann, wenn die Schlauchoberfläche anders als gerippt vorliegt. Eine glatte Oberfläche wäre eine denkbare Alternative.

14. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwälzsystem für die Wärmeträgerflüssigkeit auf natürliche Art und Weise (Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung) vonstatten gehen kann, zum Beispiel in Form einer Auslegung als passive Anlage; ebenso denkbar wäre das System als aktive Anlage zu betreiben, wie erfindungsgemäß bevorzugt ausgeführt, jedoch ausgerüstet mit bekannten, üblicherweise im Einsatz befindlicher Umpumpsystemen, zum Beispiel in Form einer Heizungspumpe.

15. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anspruch des Patents zugrundegelegt ist, daß die photovoltaisch sensitive Oberfläche mit einer Antireflexschicht abschließt. Schicht (23) verdeutlicht die Lage der photosensitiven Systembeschichtung und die Schicht (21) stellt den Übergang zur selbstreinigenden Oberfläche dar; die Zwischenschicht (21) kann zudem eine Antireflexbeschichtung erhalten für die photovoltaischen Beschichtung im System auf der Deckelementoberfläche.

16. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (21) in Fig. 33, respektive die Lage (21) der Fig. 37, diese Grenzschicht markiert, welche die darunterliegende Moduloberfläche zur Umgebung abgrenzt. Diese Schicht besitzt unter anderen die Funktion die photovoltaisch sensitiv fungierende Lage des beschichteten Deckelements mittels eine wasserabweisenden, mikrostrukturierten Oberfläche von Verschmutzung frei und damit permanent aktiv (zur Stromerzeugung befähigt) zu halten. Die Fig. 39 und 40 befassen sich mit der Funktionalität der selbstreinigenden Oberfläche zur Aktivhaltung der photovoltaisch, sensitiv wirkenden Moduloberfläche. In der Fig. 39 und in der Fig. 40 wird die Abreinigungswirkung in einer Gegenüberstellung verdeutlicht. Ein Wassertropfen (40) spült Schmutzpartikel (41) vom mikrostrukturierten Untergrund (21), beziehungsweise von der mikrostrukturierten Oberfläche, ab. Nur diese rauhe Oberfläche könne sich selbst reinigen. Glatte Flächen (44) sind hierzu nicht in der Lage. In der Praxis wirken sich diese Eigenschaften für das sensitive, photovoltaische Teilsystems im Mehrschichtenverbund des beschichteten Deckelementes dergestalt aus, daß etwas Feuchtigkeit genügt die verschmutzte Oberfläche abzureinigen. Fremdpartikel (41) finden keinen dauerhaften Halt; sie verbinden sich vielmehr mit den sich ausbildenden Wassertropfen (40), welche den Schmutz (41) abtransportieren. Dieses Abperlvermögen schiebt diese Fremdpartikel (41) (Schmutzteilchen) nicht nur weiter, sondern befördert das Teilchen (41) von der Oberfläche (21) weg! Diese optionale Oberflächenauslegung, als Nebenanspruch des Patents, bezieht sich auf den Aufbau des Mehrschichtensystems und den Schutz der photovoltaisch sensitiven Teilsystems, welches sich auf der nach außen hin sichtbaren Oberfläche eines herkömmlichen Deckelements befindet.
Der Anspruch bezieht sich nicht in erster Linie auf die Verfahren, welche im Markt befindlich sind. Begrifflichkeiten, wie Sol-Gel-Technologie, organische Metallbeschichtung, elektrokeramische Beschichtung, Antigraffitibeschichtung, Solarlack und Lotus-Effekt sind vom Schutzanspruch im Sinne der Applikationsverfahren in das vorliegende Patent nicht miteinbezogen.

17. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht-Photovoltaikbeschichtung bevorzugt aufgebracht wird in einer modifizierten Durchlauf- Dünnschicht-Prozessierungseinheit mittels der Sputtermethode "close-space-sublimation".

18. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eventuelle Dichteeinflüsse (51) des Materials, mit Blick auf die bekannten uxid üblichen Deckelemente, vermieden werden mittels einer optional durchzuführenden Abdichtung durch eine Imprägnierung (52) ausgewiesen in Fig. 34. Diese Abbildung vermittelt in einer Prinzipdarstellung die Wirkeffizienz solcher Konditionierungsschritte. Dieser optionale Behandlungsschritt bereitet das Deckelement bei Bedarf für die nachfolgende Beschichtung vor. Unter den Aspekt der Warmdachauslegung ist dieses Merkmal der Imprägnierung (52) ein Mittel der Wahl herkömmliche, bekannte Deckelemente, ohne Einbußen an die Qualität der Eindeckung, für die weitere Beschichtung gegebenenfalls zu konditionieren. Die Imprägnierung (52) ist nach dem Stand der Technik bei Steinen und Grobkeramiken ein Weg der Vorbehandlung vor den eigentlichen Beschichtungsschritten.

19. Dachziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Option der Parallelverschaltung der Zellen, beziehungsweise der Deckelemente ebenso denkbar ist.

20. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Konditionierung der Elementenoberfläche mit Silikatsinter in Kombination mit anderen Verbindungtechniken den Verbund des Beschichtungssystems sicherstellt. Es bildet sich an der Oberfläche durch die Silikatisierung eine hochvernetzte Schicht aus für die feste Haftung von zum Beispiel Klebstoffen und Druckfarben, oder Laminiergut. Unter anderen wird durch die mikropöröse Oberflächenstruktur die mechanische Verankerung der organischen Komponenten realisiert und es erfolgt eine chemische Kopplung der organischen Komponenten an diese Silikatoberfläche. Der Einsatz dieser Technik zur Haftverbesserung kann in Kombination beispielsweise mit Acrylaten, Epoxiden, Polyurethanen, Silikonen und reaktive Klebstoffen realisiert werden.
Die erzielte Haftung in dieser Kombination hat nichts gleich mit herkömmlichen, dem Stand der Technik entsprechenden, Befestigungsverfahren
In der Kombination des Silikatsinters und nichtmetallischer Stoffe (zum Beispiel Klebstoff) werden die Werkstoffe durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbunden.

21. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Silikatisierung (Silikatsinter), also Merkmal (24) inklusive Merkmal (28) auch per Strahltechnik oder Flammbeschichtung realisiert werden kann.
Das Basis besteht in der Auftrag, bzw. der Beschichtung, mit einer dünnen Silicatschicht [Merkmal (24) und Merkmal (28)] in der Dimension von ca. 100 nm auf der Substratoberfläche zum Beispiel mit einer Flamme.
Die Erzeugung dieser beschriebenen Silikatschicht lässt sich zum Beispiel durch flammpyrolytische Abscheidung erreichen. Das heißt, in eine Brenngasflamme wird eine siliziumorganische Verbindung eingemischt. Diese bilden während und bei der Verbrennung durch kurzzeitigen Kontakt der Flamme mit der Oberfläche die Silikatschichtstruktur dargestellt in Merkmal (24) und Merkmal (28) aus.

22. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die reflektionsgesteuerte Auslegung der Oberfläche (21) im Grenzübergang zur Umwelt (20) durch Einflußnahme auf die Mikrostruktur der Oberfläche (21) vorgenommen werden kann.
Die Gestaltung dieser Mikrostruktur der Oberfläche (21) kann eine strahlungstechnisch relevante Funktion beinhalten in Form der Wirkung als Interferenzfilter, Halbleiterfilter oder Strukturfilter.
Die Kombination dieser Filterwirkung im System des Mehrlagenschichtautbaus ist hier das gekennzeichnete Merkmal.

23. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der störende organische Bewuchs an der offen für das Licht frei zugänglichen Oberfläche der Deckelemente unterbunden werden kann durch die Oberflächengestaltung in der Grenzschicht (21).
Das Merkmal der Ausbildung einer selbstabreinigenden Oberfläche in Kombination mit der photovoltaischen Funktionalität der nach außen sichtbaren Deckelementenoberfläche bildet diesen Anspruch aus.
Das Vorhalten eines fehlenden Haftgrund, vorzugsweise realisiert über die Schaffung einer mikrostrukturierten Oberfläche, ist Basis des Anspruchs um die Aktivfläche der photovoltaischen Beschichtungslagen Fig. 38 der so modifizierten Deckelemente "strahlungsoffen" zu halten.
In der Realisierung über die Verfahren, wie zum Beispiel geeigneter Lotus-Effekt-Beschichtungen oder aber Antigraffityoberflächen, ist eine Umsetzung möglich.
Die Kombination dieser Eigenschaft mit den erfindungsgemäß beanspruchten Eigenschaften, beziehungsweise Funktionen, der Oberfläche eines so ausgelegten Deckelementes bereiten den Anspruch auf.
Die verfahrenstechnische Umsetzung, respektive das Vorhalten dieser Verfahren ist nicht direkter Teil diese Anspruchs.

24. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus solarthermischer Wirkung (Wärmegewinnung) und photovoltaischer Arbeitsweise (Stromerzeugung) auf modifizierten Deckelementen (Dachziegel, Dachsteine, Pfannen auch aus Gläsern und Kunststoffen und ähnliches) grundsätzlich möglich ist, wenn diese Elemente durch Überlappungsbereiche gekennzeichnet sind. Diese Überlappungsbereiche decken Teilbereiche der Elemente in ihrer Projektion ab. Die einseitige Gesamtfläche des Ziegels abzüglich der Deckbreite diese Ziegels steht für diesen Bereich. In diesen Teilbereichen befinden sich geeignete, verdeckt vorliegende Geometrien zur Realisierung obiger Kombination.

25. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bewußt in der Grenzfläche zur Umwelt und Umgebung ein hydrophober (wasserabweisender) Oberflächenzustand durch abgestimmte Konditionierungen der letzten Beschichtungslage (21) Oberfläche vorgehalten wird.
In der Kombination dieser Oberflächen mit großen Randwinkeln (größer 60°) und der darunterbefindlichen phetovoltaisch, sensitiven Zwischenlagensystems ist ein gekennzeichnetes Merkmal die Aktivität der photovoltaisch . arbeitenden Zwischenlage indirekt zu sichern.
Diese Sicherungsfunktion wird erfüllt durch Eigenschaften, welche direkt verknüpft sind mit dem hydrophoben Oberflächenzustand der letzten Beschichtungslage (21); Begrifflichkeiten wie wenig verschmutzend, selbstreinigend, bewuchshemmend sind unter andern Synonyme für die merkmalsbedingte Kombination im Mehrlagenschichtsystem.

26. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine hydrophile Oberfläche (wasserliebend) in der Paarung mit der photovoltaisch wirkenden Zwischenlage als Merkmal der Erfindung zugrunde liegt.
Der als hydrophil benannter Oberflächenzustand der letzten Beschichtungslage (21) sind durch Randwinkel gekennzeichnet, die bei ca. kleiner 30° beginnen. Diese Größenordnungen der Randwinkel hat zur Folge das die Adhäsionsarbeit erhöht wird!
Der Oberflächenzustand, charakterisiert durch kleine Randwinkel, welcher die letzte Beschichtungslage (21) auszeichnet, kann durch Gewährleistung einer permanenten Transparenz die photovoltaische Funktionalität der Zwischenlage (23) vorbereiten.
Die Kombination bewirkt eine Synergie mit der Folge, daß solch konditionierte Grenzflächen sich beschlagsfrei als eine merkmalsbezogene Eigenschaft charakterisieren lassen.
Beim hydrophilen Oberflächenzustand sind Schmutzablagerungen feststellbar, welche allerdings gleichmäßiger verteilt sein können und wahrscheinlich in der Menge geringer vorliegen.

27. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Kopplung und Verbindung zum Verbraucherstromkreis mittels der Befestigungsmittel erfolgen kann unter Einsatz von geeigneten Unterlegscheiben.
Ausführungsgemäß gehört dazu der Typ "Fächerscheibe".

28. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kopplung durch abgestimmte Plug- and Play-Vorrichtungen vorgenommen werden kann.

29. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ansicht R, beziehungsweise die Fig. 21, die Verlegung des Kollektorschlauchs (3) in "selbstheilender" Weise zeigt. Durch diese Ausführung besteht im Kollektorschlauch (3) ein leichter Unterdruck. Bei Undichheiten des Schlauchs (3) kann dadurch das Gesamtvolumen der umlaufenden Wärmeträgerflüssigkeit nicht austreten. Es werden hauptsächlich 2 geschlossene Flüssigkeitsbehälter in Fig. 22 gezeigt, deren Niveau sich unterhalb des Schlauchsystems befindet. Durch deren Höhenunterschied untereinander bewirken diese Behältnisse den Fluß der Wärmeträgerflüssigkeit auch durch den herrschenden Unterdruck im Kollektorschlauch (3) Die Behälter ausgewiesen in Fig. 23 korrespondieren über Austauscherluftleitung "L" untereinander und sind über Niveauregelsysteme auf feste Minimal- und Maximalflüssigkeitsstände ausgelegt.

30. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Fig. 25 mit den Merkmal (5) in Form einer weiteren zweiteiligen Wasserabweisrippe konstruktivverändert ist. Der erhöhten Regensicherheit wird durch diese optionale Maßnahme entsprochen, da ablaufende Regenwasserströme durch diese erhabene Abweiserrippe (zweigeteilt) (5) mit einer dammartigen Wirkfunktion davon abgehalten werden auf die Unterkonstruktion, zum Beispiel in Ausprägung eines Warmdaches, durchsickern, beziehungsweise durchdringen zu können. Die konstruktive Änderung, vermittelt durch das Merkmal (9) genügt damit auch den Anspruch einen erhöhten Bedürfnis der Schutzwirkung gegenüber der Möglichkeit des Eindringens von Regenwasser mit Blick auf die Unterkonstruktion.

31. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass unter Weglassung der erhabenen Materialerhebung in seiner Dreiecksform (4) und der Verlängerung der inneren Seitenfalzrippe (8) der Fig. 26 der Abführung des ablaufenden Regenwassers genügt werden kann.

32. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal (15) einer dreidimensionalen gestalteten Werkstofferhebung in Dreiecksform von der Grundfläche her in Fig. 27 eine konstruktive Veränderung dergestalt abgibt, dass die bekannte wasserableitende Nase (erhabene Materialdreieck) in sich steiler ausgelegt wird. Durch diese Maßnahme entsteht ein tiefgelegter Kanal zwischen den Merkmal (8), also der inneren Seitenfalzrippe, und dem veränderten erhabenen Materialdreieck (15) für die gerichtete Abführung des Regenwassers.

33. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mit den Merkmal (2) mehrerer rechteckiger Werkstofferhebungen integral eingebunden in die jeweiligen Seitenfalzrippen in dieser konstruktiven Veränderung einer örtlich begrenzten Verdickung bewirkt, dargestellt in der Fig. 28 und der Fig. 29. Der Kollektorschlauch (3) wird in Folge durch eine veränderte äußere Seitenfalznut in seiner Verlegerinne, aufgrund der punktuell Abstandsminimierung zwischen den beiden Seitenfalzrippen, geklemmt, fixiert und geführt.

34. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der doppelfalzige Ziegel mit Blick auf den Kollektorschlauch (3) konstruktiv einen weiteren 3. Falz für dessen Aufnahme, wie ausgewiesen in Fig. 30, erhält.

35. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Ziegelelement, gemäß Merkmal (12) der Fig. 31 konstruktiv am rechten Rand der 2. inneren Kopffalzrippe verändert wird.
Durch Weglassung eines Teilstücks der Rippe (12) ist optional eine erhöhte Regensicherheit, beziehungsweise Regenschutz zu erreichen.

36. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Ansicht R mit der "selbstheilenden" Verlegung ein optionale Modifikation gemäß der Fig. 32 erfährt. Diese konstruktive Modifikation sieht vor die voneinander getrennten Teilkreisläufe, gekennzeichnet durch separaten Steig- und Fallleitungen, zu verlegen. Jeder so separierte Schlauchkreislauf erfüllt im Ziegelbereich seine Funktion nur noch mit ablaufenden Fluss, sprich über den Aufbau von Unterdruck.

37. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die 2. innere Kopffalzrippe in der Längsausdehnung zu verändern ist zur Schaffung von hinreichend ausgeprägtes Planität für die Beschichtung mit den photovoltaischen Teilsystem. Das konstruktive Merkmal (11) in Fig. 44 kennzeichnet diese Veränderung dergestalt, dass durch partielle bewusste Weglassung eines Teils der inneren (zweiten) Kopffalzrippe (11) diese Planität erzielt wird. Die Unterbrechung der durchgängigen Ausprägung dieser innenliegenden, zweiten Kopffalzrippe (11) bedingt aus einen vorbereitenden Anspruch heraus die photovoltaische Teilfunktionalität.

38. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mit den Merkmal (49) der Fig. 45 konstruktiv die mittlere Aufhängenase verändert wird. Erzielt wird mit diesen . konstruktiven Eingriff und Veränderung die kippfreie Positionierung und Kontaktierung die Vorbereitung des Voltatherm-Dachziegels zu realisieren. Durch diese konstruktive Veränderung in Form einer Dimensionshalbierung der mittleren Aufhängenase Merkmal (49) wird dies realisiert.

39. Dachziegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass andere geometrische Ausführungen, zum Beispiel in Dreieck- oder Rundform miteinander kombinierbar sind. Die beispielhaft benannten Formen eines Rechteckes, eines Dreiecks, bzw. der Rundform, beziehen sich auf die spezifischen Grundflächen vorbenannter, konstruktiven Merkmale (49).
Die Veränderung über die Einflussnahme auf die geometrische Form übt auf die grundsätzlich angestrebte Funktionserfüllung keinen wesentlichen Einfluss aus. Die erreichten Funktionen bleiben unbeeinflusst durch und Blick auf die fallweise geänderte geometrische Formenrealisierung.