WO1999042766A1

WO1999042766A1 - Anordnung zum aufnehmen von solarenergie an gebäuden

Info

Publication number: WO1999042766A1
Application number: PCT/DE1999/000401
Authority: WO
Inventors: Christian Henkes; Ferdinand Henkes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2000-08-17
Also published as: DE19806533A1; AU2921499A; DE19980273D2

Abstract

Eine erfindungsgemässe Anordnung zum Aufnehmen von Energie, die als Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der äusseren Umgebung eines Gebäudes auf Bereiche der Aussenhaut (10, 82) des Gebäudes einwirkt, enthält eine Schicht aus wärmedämmendem Material (20, 70), die unter ausgewählten Aussenhautbereichen (10; 82) derart angeordnet ist, dass zwischen dieser Schicht (20, 70) und den Aussenhautbereichen (10, 82) Luftkonvektionskanäle (41, 42) gebildet sind, und eine Luftüberführungseinrichtung (45) zum Überführen von Luft aus den Luftkonvektionskanälen (41, 42) an eine Nutzwärmesenke (50). Innerhalb der Luftkonvektionskanäle (41, 42) und im wesentlichen parallel zur Aussenhaut (10, 82) ist ein luftdurchlässiger Trockenabsorber (30) mit hohem Strahlungsabsorptionsvermögen und hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet, der sich parallel zur Aussenhaut (10; 82) über die Länge und Breite der Luftkonvektionskanäle (41, 42) erstreckt. Die Luftüberführungseinrichtung (45) leitet diejenige Luft, die den Trockenabsorber (30) durchströmt hat, an die Nutzwärmesenke (50).

Description

Anordnung zum Aufnehmen von Solarenergie an Gebäuden

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Aufnehmen von Energie, die als Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der äußeren Umgebung eines Gebäudes auf Bereiche der Außenhaut des Gebäudes einwirkt, mit einer Schicht aus wärmedämmendem Material, die unter ausgewählten Außenhautbereichen angeordnet ist, wobei zwischen dieser Schicht und den Außenhautbereichen Luftkonvektionskanäle gebildet sind, und mit einer Luftüberführungseinrichtung zum Überführen von Luft aus den Luftkon- vektionskanälen an eine Nutzwärmesenke.

Anordnungen zum Aufnehmen von Solarenergie an Gebäuden sind vielfältig bekannt. Derzeit am meisten gebräuchlich sind Sonnenkollektoren in Form flacher Bauelemente, die auf einer der Sonne zugewandten Seite des Daches installiert werden und die Form flacher Gehäuse mit strahlungsdurchlässiger Oberfläche und einem mit einem Röhrensystem belegten Innenraum haben, der durch die Sonneneinstrahlung ähnlich einem Treibhaus aufgeheizt wird und die so gesammelte Wärme an eine in den Röhren strömende Flüssigkeit überträgt. Die Flüssigkeit wird dann einer Nutzwärmesenke zugeführt, z.B. der Verdampferseite einer Wärmepumpe oder direkt einem Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung, um sie im Haushalt des Gebäudes als Brauchwasser oder zu Heizzwecken zu verwenden. Derartige Sonnenkollektoren sind empfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen und Verschmutzung, sie beeinträchtigen ferner das Aussehen des Daches, erfordern relativ aufwendige Installationsarbeiten und bedürfen häufiger Wartung. Diese Probleme vermeidet ein aus der DE-A-28 09 442 bekanntes Dach, bei welchem die Dacheindeckung zwischen einem Abdichtbelag und einer Warmeisolierschicht angeordnete Zwischenräume aufweist, in denen eine Luftzirkulation zwischen einer in das Innere des Gebäudes weisenden ersten Öffnung und einer nach außerhalb des Gebäudes weisenden zweiten Öffnung stattfindet. Die sich in den Zwischenräumen infolge Sonneneinstrahlung auf die Außenhaut erwärmende Luft kann zur Beheizung des Gebäudes genutzt werden, was naturlich nur m kälteren Jahreszeiten sinnvoll ist. Im Sommer wird die Luft aus dem Inneren des Hauses durch die Zwischenräume hindurch nach außen geleitet, um so zu verhindern, daß die Sonneneinstrahlung auf die Dachhaut sich durch einen Warmetausch in das Innere des Hauses übertragt. Im Sommer geht die Warme so ungenutzt verloren.

Angesichts dieses Nachteils wird in der EP-A-0 033 145 angeregt, m einem Dach für ein solarbeheiztes Haus einen Luftsammeiraum zum Erwarmen von Luft durch Warmeabsorption aus der auf das Dach eingestrahlten Sonnenenergie vorzusehen. Der unter dem Dachfirst angeordnete und mit Lichtstrahlung nach innen durchlassende formplattengedeckte Luftsammeiraum enthalt spezielle Rohrkollektoren mit geschlossenem Flussig- keitskreislaufsystem und ist außerdem über Zu- und Abluftka- nale mit dem Inneren des Hauses verbunden. In den unter der Dachhaut verlaufenden Zuluftkanalen zum Luftsammeiraum entsteht ein Luftisolationspolster, das bei Sonneneinstrahlung durch Konvektion in Bewegung versetzt wird, so daß ein Luftaustausch zwischen diesen Kanälen und dem Luftsammeiraum auftreten kann. Die in den Rohrkollektoren erwärmte Flüssigkeit dient zum Betrieb eines Wärmetauschers, der direkt an den Wasserkreislauf des Hauses angeschlossen ist.

Auch dieses Solarsystem bedarf aufwendiger Eingriffe m die Konstruktion des Daches. Dies betrifft sowohl das Einrichten des Luftsammeiraumes und der darin befindlichen Rohrkollekto- ren unter dem Dachfirst als auch die Bildung der Dachabdek- kung an diesem Ort, wo anstelle der ansonsten verwendeten Eindeckung gesonderte transparente Formplatten anzuordnen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus der äußeren Umgebung eines Gebäudes auf Bereiche der Außenhaut des Gebäudes einwirkende Strahlungs- und/oder Wärmeenergie nutzbringend mittels einer Anordnung aufzunehmen, die das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes wenig beeinträchtigt, einfach zu installieren ist und dennoch einen zufriedenstellenden Ausnutzungsgrad der von außen einwirkenden Energie sicherstellt .

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung bei einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Aufnehmen von Energie, die als Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der äußeren Umgebung eines Gebäudes auf Bereiche der Außenhaut des Gebäudes einwirkt, enthält eine Schicht aus wärmedämmendem Material, die unter ausgewählten Außenhautbereichen angeordnet ist, wobei zwischen dieser Schicht und den Außenhautbereichen Luftkonvektionskanäle gebildet sind, und eine Luftüberführungseinrichtung zum Überführen von Luft aus den Luftkonvektions- kanälen an eine Nutzwärmesenke. Innerhalb der Luftkonvektionskanäle ist ein luftdurchlässiger Trockenabsorber mit hohem Strahlungsabsorptionsvermögen und hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet, der sich im wesentlichen parallel zur Außenhaut über die Länge und Breite der Luftkonvektionskanäle erstreckt. Die Luftüberführungseinrichtung leitet diejenige Luft, die den Trockenabsorber durchströmt hat, an die Nutzwärmesenke . Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl an Bereichen der seitlichen Außenhaut (also an Seitenwänden) als auch unter der Dachhaut installiert werden und erzielt einen Nutzeffekt auch bei Verwendung herkömmlicher Baumaterialien für diese Außenhautbereiche. Besonders vorteilhaft ist es natürlich, den betreffenden Außenhautbereichen ein gutes Strahlungsabsorptionsvermögen zu geben, so daß ein möglichst geringer Teil der einfallenden Strahlungsenergie durch Reflexion verlorengeht. Aber auch im Falle weniger gut abstrahlungsabsor- bierender Außenhautbereiche kann sich ein Nutzeffekt schon durch den stofflichen Kontakt der Außenhaut mit warmer Umgebungsluft einstellen.

Wenn die erfindungsgemäße Anordnung unter der Dachhaut installiert wird, bringen herkömmliche Eindeckungen wie Tonoder Betonziegel, Natur- oder Kunstschiefer, Wellplatten aus Hartfaserzement oder Hartfaserbitumen oder Stahlblech, verzinkte Trapezbleche oder auch Kupferbleche eine zufriedenstellende Wirkung, falls sie direkt auf den Dachlatten verlegt sind. Vorzugsweise sind die betreffenden Außenhautbereiche, insbesondere wenn es sich um Ziegel handelt, mit einer selektiven Beschichtung versehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung kommt ohne Röhrenkollektoren mit Flüssigkeitskreislauf aus und benötigt auch keine transparenten Platten, wie sie bei herkömmlichen Solarkollektoren zur Erzielung des Treibhauseffektes verwendet werden. Die mit der Erfindung geschaffene Möglichkeit, herkömmliche Außenhautelemente oder -materialien einzusetzen oder beizubehalten, ist vorteilhaft sowohl aus ästhetischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen. Einer eventuell zu befürchtenden Verminderung des Wirkungsgrades durch den Wegfall des Treibhauseffektes wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine Mehrzahl anderer Ausnutzungsfaktoren entgegengewirkt, wenn sie nicht sogar mehr als ausgeglichen wird. Erstens können größere Bereiche der Außenhaut genutzt werden, auch solche, bei denen aus architektonischen Gründen keine herkömmlichen Sonnenkollektoren angeordnet werden können. Zweitens wird der Mangel an Strahlungstransparenz normaler Außenhautmaterialien aufgewogen durch die Ausnutzung der War- meabsorptionsfahigkeit und der Warmespeicherfahigkeit , die solche Materialien aufweisen. So wird nicht nur die Strah- lungsenergie des Sonnenlichtes, sondern auch die Wärmeenergie der über die Außenhaut stromenden Umgebungsluft aufgenommen, was bei herkömmlichen Sonnenkollektoren nicht der Fall ist. Auf diese Weise kann jede Erwärmung der Außenhaut nutzbringend abgeleitet werden, z.B. auch in Nachtstunden wahrend des Sommers, in denen die Außenhaut infolge Speicherung der Tageswarme noch erhöhte Temperatur hat oder eventuell durch laue Nachtluft erwärmt wird. Ein dritter Faktor ist das Vorhandensein des erfindungsgemaßen Trockenabsorbers, der zum einen durch seine strahlungsabsorbierende Wirkung und zum anderen durch seine Wärmeleitfähigkeit einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von den erwärmten Außenhautbereichen zur Nutzwarmesenke gewährleistet. Vorzugsweise besteht der Trok- kenabsorber aus einem schwarzmatt lackierten oder eloxierten Metallgestrick, z.B. aus Aluminium. Trockenabsorber aus Metallgestrick sind an sich aus der WO 94/19652 bekannt, und zwar zum Aufnehmen direkter Sonneneinstrahlung.

Besonders gunstig ist es, wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Trockenabsorber im Abstand sowohl zur Außenhaut als auch zur warmedammenden Schicht angeordnet ist, um die Luftkonvektionskanäle jeweils in eine zur Außenhaut gewandte primäre Stromungskammer und eine zur warmedammenden Schicht gewandte sekundäre Stromungskammer zu unterteilen, wobei die Luftuberfuhrungseinrichtung Luft aus der sekundären Stromungskammer zur Nutzwarmesenke leitet. Vorzugsweise ist die warmedammende Schicht auf ihrer die Luftkonvektionskanäle begrenzenden Innenflache mit einem wärmere- flektierenden Belag versehen.

Es können für die Bildung der Luftkonvektionskanäle Hohlsteine verwendet werden, deren Zulufteinlaß sich am unteren Ende und deren Abluftauslaß sich am oberen Ende befindet. Vorteilhaft ist dann die Anordnung der Zuluftkanäle jeweils zwischen diesen Hohlsteinen, wobei zweckmäßig für die Bildung der Zuluftkanäle ebenfalls Hohlsteine verwendet werden.

Als Nutzwärmesenke können Wärmeverbraucher oder Wärmespeicher beliebiger Art verwendet werden. Während der Tagesstunden oder bei nicht benötigter Raumheizung kann die Luft aus den Luftkonvektionskanälen der erfindungsgemäßen Anordnung einem Wärmetauscher und/oder einem Wärmespeicher zugeführt werden, etwa zur Warmwasserbereitung, gewünschtenfalls über eine Wärmepumpe .

Zum Betrieb von Wärmetauschern oder zur Aufladung von Wärmespeichern wird die mit der erfindungsgemäßen Anordnung erwärmte Luft vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf geführt, d.h. der Abluftauslaß der Nutzwärmesenke ist mit einem Zulufteinlaß der Luftkonvektionskanäle verbunden, während der Abluftauslaß der Konvektionskanäle zum Zulufteinlaß der Nutzwärmesenke führt, wobei dieser Kreislauf vorzugsweise durch ein Gebläse angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist ganz besonders geeignet zum Aufladen eines Langzeit-Wärmespeichers, der z.B. ein im Erdreich versenkter Flüssigkeitstank sein kann. In diesem Fall kann die in den Luftkonvektionskanälen der erfindungsgemäßen Anordnung erwärmte Luft auf die Primärseite eines Wärmetauschers gegeben werden, dessen sekundäre Seite von der Speicherflüssigkeit des Tanks durchströmt wird. Auf diese Weise kann die Strahlungs- bzw. Wärmeenergie, die während der gesamten warmen Jahreszeit auf das Gebäude einwirkt, im Langzeit-Wärmespeicher akkumuliert werden, um dann während der kalten Jahreszeit im Gebäude zu Heizzwecken benutzt zu werden, gewünschtenfalls unter Zwischenschaltung einer Wärmepumpe .

Diese Anwendungsart trägt den Eigenarten der erfindungsgemäßen Anordnung besonders gut Rechnung, da diese Anordnung den besten Wirkungsgrad entfaltet, wenn sie im Langzeitbetrieb während der gesamten warmen Jahreszeit arbeitet. Dies ist deswegen so, weil bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Wärmekapazität und auch das Speichervermögen der Baumaterialien der Außenhaut mitbestimmend sind und sich dadurch eine Trägheit ergibt, welche die Schwankungen der Solarenergie in ihren Auswirkungen auf die Wärmeleistung der Anordnung gleichsam glättet. Somit wird auch der Ausbeutungsgrad dieser Wärmeleistung am höchsten sein, wenn die Wärmesenke, also der Verbraucher der Wärmeleistung, möglichst stetig und ohne Stoßbetrieb die angebotene Wärmeleistung aufnimmt. Diese Bedingung ist mit dem Langzeitspeicher hervorragend erfüllt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und besondere Vorzüge werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Bereich eines

Hausdaches, der mit einer erfindungsgemäßen Anordnung versehen ist;

Fig. 3A bis 3C

Einzelheiten der Installation der erfindungsgemäßen Anordnung zwischen den Sparren des in Fig. 2 dargestellten Daches; Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines

Streckgitters, wie es für den Aufbau des in der erfindungsgemäßen Anordnung enthaltenen Trockenabsorbers verwendet werden kann; und

Fig. 5A bis 5C

Einzelheiten des Aufbaus einer Seitenwand eines Gebäudes zur Realisierung der Erfindung.

In der Fig. 1 ist in Schnittansicht ein Bereich der Außenhaut 10 eines Gebäudes dargestellt, auf den Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der Umgebung einwirkt, wie es mit dem eingezeichneten Sonnensymbol und dem Pfeilbundel angedeutet ist. Die Außenhaut 10 kann z.B. die Dachabdeckung des Gebäudes sein, etwa in Form von Ziegeln, die direkt auf Dachlatten verlegt sind. Unter der Außenhaut 10 befindet sich eine Dammschicht 20 aus warmeisolierendem Material. Die Dammschicht 20 ist so angeordnet, daß zwischen ihr und der Außenhaut 10 Raum für Luftströmung verbleibt. Innerhalb dieses Raumes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Außenhaut 10 ein luftdurchlässiger Trockenabsorber 30 mit hohem Strahlungsabsorptions- vermogen und hoher Wärmeleitfähigkeit. Der Trockenabsorber 30 teilt den Luftraum in eine zur Außenhaut 10 gewandte primäre Stromungskammer 41 und eine zur Dammschicht 20 gewandte sekundäre Stromungskammer 42. Die primäre Stromungskammer 41 ist mit einem Lufteinlaß 43 verbunden, der vorzugsweise an einem raumlich tieferliegenden Ende angeordnet ist. Die sekundäre Stromungskämmer 42 ist, vorzugsweise an einem hoher- liegenden Ende, mit einem Luftauslaß 44 verbunden.

Der Luftauslaß 44 fuhrt zu einem Geblase 45 und von dort zum Lufteinlaß eines Luft/Wasser-Warmetauschers 50. Der Luftauslaß des Wärmetauschers 50 ist wiederum mit dem Lufteinlaß 43 der primären Stromungskammer 41 verbunden. Die auf die Außenhaut 10 einwirkende Sonnenstrahlung und/oder Umgebungswarme fuhrt zur Erwärmung der Außenhaut. Die Warme der Außenhaut 10 übertragt sich durch stofflichen Kontakt an die m der primären Stromungskammer 41 stromende Luft und durch Strahlung an den Trockenabsorber 30, der dann die hm- durchstromende Luft zusätzlich erwärmt. Die Luftwarme wird im Wärmetauscher 50 an einen Wasserkreislauf übertragen, der über Vorlauf- und Rucklaufleitungen 61 bzw. 62, zugeordnete Steuerventile 63 bzw. 64 zur Aufladung eines Warmespeichers 66 geschaltet werden kann, angetrieben durch eine Pumpe 65. Der Warmespeicher 66, z.B. ein im Erdreich versenkter Wasserspeicher, ist im dargestellten Fall gemeinsam mit der Pumpe 65 über die Ventile 63 und 64 alternativ an die Verdampferseite einer Wärmepumpe 65 anschließbar, um die m ihm gespeicherte Wärmeenergie zum Betrieb einer Raumheizung H zu nutzen, etwa wahrend der kalten Jahreszeit.

Die m Fig. 1 gezeigte Anordnung kann zur Aufladung des Warmespeichers 66 in Betrieb geschaltet werden, sobald und solange die Temperatur der Zuluft am Wärmetauscher 50 hoher als die Wassertemperatur m der Rucklaufleitung am Wärmetauscher ist. Diese Bedingung laßt sich durch ein Temparatursensorsy- stem am Wärmetauscher überwachen. Alternativ kann die Ein- und Ausschaltung des Ladebetriebs auch in Ansprache auf Außenluft-Temperaturfuhler, Voltaik-Solarzellen oder Außenhaut- Temperaturf hler erfolgen.

Fig. 2 und 3A bis 3C zeigen Einzelheiten eines Beispiels für die Installation einer erfmdungsgemaßen Anordnung unter der Dachhaut eines Hauses . Im dargestellten Fall besteht die Dachhaut aus Ziegeln 10, die direkt auf den Dachlatten 11 verlegt sind. Die Ziegel 10 seien herkömmliche Ton- oder Betonziegel irgendeiner bekannten Form. Die Dachlatten 11 sind auf die Dachsparren 12 aufgenagelt, wie es in Fig. 3A und 3C zu erkennen ist, welche einen Schnitt senkrecht zur Zeichene- 10

bene der Fig. 2 zeigen. In die Räume zwischen benachbarten Sparren 12 sind einzelne, im wesentlichen gleichartige Module eingepaßt, von denen eines m der Fig. 3B perspektivisch und geschnitten dargestellt ist. Jedes Modul weist eine die Dammschicht 20 bildende Platte aus Kunststoff-Hartschaum wie z.B. Polyurethanschaum auf, deren Breite dem Zwischenraum zwischen den Sparren 12 entspricht und die an ihrer Oberseite mehrere beabstandete, sich in Längsrichtung erstreckende Mittelstege 21 und zwei am Rand liegende Außenstege 22 hat. Die Außenstege 22 sind hoher als die Mittelstege 21 und haben an ihrer Innenseite jeweils eine Schulter in einer Hohe, die der Hohe der Mittelstege 21 entspricht. Die Mittelstege 21 und die Schultern der Außenstege 22 bilden die Auflage für den Trok- kenabsorber 30, der ein Metallgestrick ist, bestehend aus mehreren ubereinanderliegenden und schwarzmatt lackierten Aluminium-Streckgittern . Die oberen Enden der Randstege 22 stehen über die Oberseite des Trockenabsorbers 30 vor. Auf der Unterseite der Dammschichtplatte 20 befindet sich eine Tragerplatte 23 aus Gips oder Hartfaser.

Die Dicke des gesamten Moduls nach Fig. 3B ist gleich der Dicke der Dachsparren 12, so daß nach Einfügung des Moduls zwischen die Dachsparren 12, wobei der obere Rand der Seitenstege 22 gegen die Dachlatten 11 stoßt, die Unterseite der Tragerplatte 23 bundig mit der Unterseite der Dachsparren 12 ist. Somit wird ein glatter durchgehender Deckenabschluß im Dachraum gebildet. Die Höhe der Mittelstege 21 und der Schultern an den Seitenstegen 22 und die gesamte Hohe dieser Seitenstege 22 sind so bemessen, daß sowohl auf der zur Dachhaut 10 gewandten Seite des Trockenabsorbers 30 als auch auf der zur Dammschichtplatte 20 gewandten Seite jeweils genügend große Luftkanale 41 bzw. 42 für ausreichende Konvektion bleiben, wie m Fig. 3C erkennbar, welche das Modul nach Fig. 3B im eingebauten Zustand zeigt. 11

Die Module nach Fig. 3B können als maßgerechte Baufertigelemente hergestellt werden und in bereits vorhandene Dachkonstruktionen mit wenig Aufwand eingebaut werden, so daß die erfindungsgemäße Anordnung auch für Altbauten verwendet werden kann. Eine Neubedachung ist nicht erforderlich. Vorzugsweise sind die Oberseite der Dämmschichtplatte 20 und auch deren Mittel- und Seitenstege 21 bzw. 22 mit Aluminiumfolie kaschiert, um die Wärmerückstrahlung zum Trockenabsorber 30 zu verbessern und damit den Nutzwirkungsgrad der gesamten Anordnung zu erhöhen. Zusätzlich zu der hauptsächlich angestrebten Wirkung der Aufnahme der Umgebungswärme wird durch die Anordnung auch noch eine Dämmung des Daches gegen Wärmeverluste nach außen im Winter erreicht.

Der Trockenabsorber 30 kann, wie bereits erwähnt, ein Metallgestrick aus mehreren übereinanderliegenden, schwarzlackierten Aluminium-Streckgittern sein. Vorzugsweise werden mindestens sieben Lagen aus Langsteg-Streckgittern verwendet, für eine Gesamtstärke des Trockenabsorbers von mindestens 16 mm und maximal 20 mm und für eine innere Oberfläche von 3,6 bis 4 m²/m². Hierzu können sieben Streckgitter-Lagen mit folgender Dimensionierung verwendet werden:

a) Oberlage aus Langsteg-Streckgitter Maschenlänge 20 mm

Knotenlänge 4 mm

Knotenbreite 4 mm

Stegbreite 2 mm

Stegdicke 0,2 mm

b) zwei Lagen mit gleichen Daten wie a) , jedoch Stegdicke 0,1 mm 12

c) drei Lagen aus Langsteg-Streckgitter Maschenlange 12 mm

Knotenlange 2 mm

Knotenbreite 2 mm

Stegbreite 1 mm

Stegdicke 0,1 mm

d) Abschlußlage Langsteg-Streckgitter mit gleichen Daten wie c) , jedoch Stegdicke 0,2 mm

Die Bedeutung der einzelnen Begriffe "Maschenlange", "Knotenlange", "Knotenbreite", "Stegbreite" und "Stegdicke" ergibt sich aus Fig. 4, wobei a die Maschenlange, b die Knotenlange, c die Knotenbreite, d die Stegbreite, e die Stegdicke und S die Strömung zeigt. Die Dimension "Lange" geht jeweils in Richtung der Luftströmung, wahrend die Dimensionen "Breite" und "Dicke" m einer dazu senkrechten Ebene gerichtet sind.

Statt der erwähnten und m den Figuren 2, 3A und 3C gezeigten Ziegel kann die Außenhaut 10 auch Natur- oder Kunstschiefer- elemente aufweisen, jeweils auf Lattenrost verlegt. Alternativ kann die Außenhaut auch gebildet sein durch Wellformplatten aus Mineralfaserzement oder Stahlblech oder Hartfaserbitumen. Verwendbar ist auch verzinktes und mattlackiertes Trapezblech oder schwarz-oxidiertes Kupferblech. Dies seien nur Beispiele für bevorzugte Ausgestaltungen der Außenhaut, wobei die mit der erfmdungsgemaßen Anordnung auszustattenden Außenhautbereiche nicht nur am Dach, sondern auch an Seiten- wanden des Gebäudes liegen können.

Die Fig. 5A bis 50 zeigen Einzelheiten eines Beispiels für die Anwendung der Erfindung an der Seitenwand eines Gebäudes. Im dargestellten Fall ist die tragende Konstruktion der Seitenwand ein Mauerwerk 70 aus warmedammenden Ziegeln 71, wie am deutlichsten m Fig. 5A zu erkennen ist, welche einen Horizontalschnitt durch die in perspektivischer Ansicht m Fig. 13

5B veranschaulichte Seitenwand zeigt. Das Mauerwerk 70 bildet zugleich die Dammschicht der erfmdungsgemaßen Anordnung. Die Ziegel 71 sind vorzugsweise sogenannte "Poroton"-Zιegel, bestehend aus porösem Ton, dessen Porosität durch Beifügung von Hartschaumpartikeln vor dem Brennen erzielt wird.

Auf der nach außen weisenden Seite des warmedammenden Mauerwerkes 70 befindet sich eine Lage aus Hohlsteinen 80 erster Art und Hohlsteinen 90 zweiter Art. Die Hohlsteine bestehen vorzugsweise aus gebranntem Ton (Hohlziegelsteme) . Die Hohlräume m den Hohlsteinen 80 der ersten Art sind jeweils begrenzt durch eine am Mauerwerk 70 lehnende hintere Wandung 81, eine im Abstand und parallel dazu verlaufende vordere Wandung 82 und zwei Seitenwandungen 83 und 84. Die vorderen Wandungen 82 der Hohlsteine 80 bilden die Außenhaut, auf welche die Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der äußeren Umgebung des Gebäudes einwirkt.

Die Hohlräume in den Hohlsteinen 80 bilden Luftkonvektionskanäle, die durch die Trockenabsorber 30 in jeweils die primäre Stromungskammer 41 und die sekundäre Stromungskammer 42 unterteilt werden. Die Trockenabsorber 30 können so ausgebildet sein, wie es oben m Verbindung mit den Figuren 3A bis 30 und 4 beschrieben wurde. Die Trockenabsorber 30 werden an ihren Seitenrandern jeweils einer Nut gehalten, welche zwischen einem Paar langgestreckter Vorsprunge m jeder Seitenwandung 83 und 84 der Hohlsteine 80 gebildet ist. Teile der Innenflache der Hohlsteine 80, zumindest die Innenflache der hinteren Wandung 82, sind vorzugsweise aluminiumkaschiert, um Warme- ruckstrahlung zum Trockenabsorber zu verbessern.

Die Hohlsteine 90 der zweiten Art bilden Zuluftkanale 95 für die primären Stromungskammern 41 in den Hohlsteinen 80. Die Hohlsteine 90 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material und haben gleiche Dicke wie die Hohlsteine 80 und sind seitlich neben letzteren angeordnet, und zwar so, daß eine Sei- 14

tenwandung eines jeden Hohlsteins 80 an einer Seitenwandung eines Hohlsteins 90 anliegt. Jeder Zuluftkanal 95 ist nahe seinem unteren Ende über seitliche Luftdurchlasse 43 mit der primären Stromungskammer 41 der jeweils benachbarten Hohlsteine 80 verbunden, wie gestrichelt m der perspektivischen Darstellung der Fig. 5B und m der vertikalen Schnittdarstellung der Fig. 50, die einen Schnitt längs Linie C-C in Fig. 5A zeigt, angedeutet ist. Die Hohlsteine 90 sind relativ schmal gehalten, vorzugsweise weniger als 1/3 der Breite der Hohlsteine 80. In der zur Ebene des Mauerwerkes 70 orthogonalen Richtung haben die Hohlsteine 80 und 90 vorzugsweise gleiche Abmessung.

Im Betrieb wird die zu erwärmende Kaltluft oben m die Zu- luftkanale 95 eingeleitet, um dann an deren unteren Enden durch die seitlichen Durchlasse 43 in die primäre Stromungskammern 41 zu fließen, wo sie unter Erwärmung die Trockenabsorber 30 durchströmt und am oberen Ende der Hohlsteine 80 aus den sekundären Stromungskammern 42 abgezogen wird, um zur Nutzwarmesenke zu gelangen, beispielsweise zu dem Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher 50.

In vorteilhafter Ausfuhrungsform können die mit der erfin- dungsgemaßen Anordnung genutzten Außenhautbereiche auf ihrer Außenflache mit einer zusatzlichen selektiven Beschichtung versehen sein, welche die Ruckstrahlung vermindert. So können z.B. Ziegel derart beschichtet werden, daß die Ruckstrahlung im Bereich von 80-120 my selektiv ist und Strahlen in diesem Bereich nicht durchgelassen werden. Als Beschichtung können entweder Keramikfarben, Keramikembrennfarben für Ziegel oder aber, bei alten Dachziegeln, Beschichtungsfarben aufgetragen werden. Alte Dacher sind vorher mit einer Remigungsflussig- keit und anschließendem Auftragen eines Antikorrosionsmateri- als zu behandeln.

Claims

15Patentansprüche

Anordnung zum Aufnehmen von Energie, die als Strahlungs- und/oder Wärmeenergie aus der äußeren Umgebung eines Gebäudes auf Bereiche der Außenhaut des Gebäudes einwirkt,

- mit einer Schicht aus wärmedämmendem Material (20, 70), die unter ausgewählten Außenhautbereichen (10; 82) angeordnet ist, wobei zwischen dieser Schicht und den Außenhautbereichen Luftkonvektionskanäle (41, 42) gebildet sind, und

- mit einer Luftüberführungseinrichtung (45) zum Überführen von Luft aus den Luftkonvektionskanälen (41, 42) an eine Nu zwärmesenke (50), dadurch gekennze i chne t , daß

- innerhalb der Luftkonvektionskanäle (41, 42) ein luftdurchlässiger Trockenabsorber (30) mit hohem Strahlungsabsorptionsvermögen und hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, der sich im wesentlichen parallel zur Außenhaut (10; 82) über die Länge und Breite der Luftkonvektionskanäle (41, 42) erstreckt, und

- die Luftüberführungseinrichtung (45) diejenige Luft, die den Trockenabsorber (30) durchströmt hat, an die Nutzwärmesenke (50) leitet.

.Anordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß

- der Trockenabsorber (30) im Abstand sowohl zur Außenhaut (10; 82) als auch zur wärmedämmenden Schicht

(20; 70) angeordnet ist, um die Luftkonvektionskanäle (41, 42) jeweils in eine zur Außenhaut (10; 82) gewandte primäre Strömungskammer (41) und eine zur wärmedämmenden Schicht (20; 70) gewandte sekundäre Strömungskammer (42) zu unterteilen, und - die Luftüberführungseinrichtung (45) Luft aus der sekundären Strömungskammer (42) zur Nutzwärmesenke (50) leitet .

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn z e i chnet , daß der .Abluftauslaß der Nutzwärmesenke (50) mit einem Zulufteinlaß (43) der Luftkonvektionskanäle verbunden ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennz e i chne t , daß der Zulufteinlaß (43) der Luftkonvektionskanäle in die primäre Strömungskammer (41) führt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet , daß die Luftkonvektionskanäle (41, 42) zumindest auf demjenigen Teil ihrer Innenfläche, der zur wärmedämmenden Schicht

(20; 70) hin liegt, einen wärmereflektierenden Belag hat.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet , daß der Trockenabsorber (30) ein schwarz-mattiertes Metallgestrick ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn z e i chnet , daß der Trockenabsorber (30) mehrere Lagen von schwarzlackiertem Aluminium-Streckgitter aufweist .

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn z e i chnet , daß die Gesamtstärke des Trockenabsorbers (30) im Bereich von 16 bis 20 mm liegt. 17

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennz e i chne t , daß die wirksame Oberfläche des Trockenabsorbers (30) 3,6 bis 4 m²/m² beträgt .

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet , daß die ausgewählten Außenhautbereiche (10) Bereiche der Dachhaut sind.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn z e i chnet , daß die ausgewählten Außenhautbereiche (10) auf Lattenrost verlegte Ton- oder Betonziegel oder Natur- oder Kunstschieferelemente aufweisen.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennz e i chnet , daß die ausgewählten Außenhautbereiche Wellplatten aus Mineralfaserzement oder Hartfaserbitumen aufweisen.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennz e i chne t , daß die ausgewählten Außenhautbereiche Well- oder Trapezblech aus Stahl aufweisen.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn z e i chnet , daß das Stahlblech auf der Außenseite verzinkt und schwarzmatt lackiert ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennz e i chnet , daß die ausgewählten Außenhautbereiche schwarz -oxidiertes Kupferblech aufweisen.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die ausge- wählten Bereiche der Außenhaut Seitenwandbereiche des Gebäudes sind und aus den außenliegenden Wandungen (82) von Hohlsteinen (80) bestehen, deren Hohlräume die Luftkonvektionskanäle (41, 42) bilden.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn z e i chnet , daß die Luftkonvektionskanäle (41, 42) vertikal verlaufen und sich der Zulufteinlaß (43) der Luftkonvektionskanäle nahe deren unteren Enden und der Abluftauslaß der Luftkonvektionskanäle an deren oberen Enden befindet.

18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennz e i chne t , daß der Zulufteinlaß 43) jedes Luf konvektionskanals (41, 42) eine seitliche Öffnung ist, die jeweils eine Verbindung zu einem benachbarten Zuluftkanal (95) darstellt, der neben den die Luftkonvektionskanäle (41, 42) enthaltenden Hohlsteinen (80) verläuft.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekenn z e i chnet , daß die Zuluftkanäle (95) zwischen benachbarten, Luftkonvektionskanäle (41, 42) enthaltenden Hohlsteinen (80) verlaufen.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, da durch gekennz e i chnet , daß die Zuluftkanäle (95) ebenfalls durch Hohlsteine (90) gebildet sind, welche sich im wesentlichen koplanar zu den die Luftkonvektionskanäle (41, 42) enthaltenden Hohlsteinen

(80) erstrecken.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da durch gekennz e i chnet , daß die Hohlsteine (80, 90) Hohlziegelsteine aus gebranntem Ton sind. 19

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, da durch gekennz e i chnet , daß die wärme- dämmende Schicht (70) ein Mauerwerk aus wärmedämmenden Ziegeln (71) ist.

23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekenn z e i chnet , daß die wärmedämmenden Ziegel (71) Porotonziegel sind.

24. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet , daß die ausgewählten Außenhautbereiche auf ihrer Außenseite mit einer die Wärmerückstrahlung vermindernden Beschichtung versehen sind.

25. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chne t , daß die Luftüberführungseinrichtung ein Leitungssystem mit Gebläse (45) enthält.

26. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chne t , daß die Nutzwärmesenke (50, 66) einen Wärmetauscher (50) enthält.

27. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet , daß die Nutzwärmesenke (50, 66) einen Langzeit-Wärmespeicher

(66) enthält.