derzeitiger
Stand der Technik:
Bekannt
ist nach heutigem Stand der Technik, dass Gebäude mit einem gesetzlich festgelegten Rechenansatz
für Schneelasten
zu berechnen sind. Die entsprechenden tragenden Elemente der Gebäude (Dächer, Decken,
Wände,
Stützen)
sind so zu berechnen, dass unter anderem Schneelasten abgefangen
und über
die Gebäudestruktur
sicher abgetragen werden.
Diese
Rechenansätze
für Schneelasten
sind jedoch, nach den sich in letzter Zeit häufenden Einstürzen und
Zusammenbrüchen
von Dächern
und Dachkonstruktionen, in Frage zu stellen.
Obwohl
in den gemäß heutigem
Stand der Technik vorhandenen Berechnungsansätzen für Schneelasten Sicherheiten
eingerechnet sind, führen unter
anderem Witterungseinflüsse/übermäßige Schneelasten
im Winter zu einer Überbelastung
tragender Dachkonstruktionen, die zu einer Materialermüdung führen können, Dachkonstruktionen
kollabieren lassen und Gebäude
zum Einsturz bringen. Wie durch das Schneechaos Ende 2005/Anfang 2006
in Japan, Osteuropa (Polen, Russland) und in den Alpenregionen (Deutschland, Österreich, Schweiz)
nachhaltig veranschaulicht wurde, sind die statischen Ansätze für Schneelast
anscheinend nicht mehr ausreichend.
Um
Dächer
von enormen Schneelasten zu befreien und tragende Teile von Gebäuden zu
entlasten, müssen
nach heutigem Stand der Technik Personen Dächer betreten, um mit Schneeschiebern, Fräsen, Schaufeln
Schneefälle
zu entfernen.
Nachteile
- – Einsatz
von Personen rund um die Uhr sind teuer, aber unumgänglich.
- – Gefahr
für Personen
auf verschneiten Dachflächen,
Abstürze
mit schweren Schäden,
sogar mit Todesfolge sind nicht auszuschließen.
Die
derzeit einzigen Alternativen wären
alle gefährdeten
bzw. in den gefährdeten
Gebieten befindlichen Dachkonstruktionen und Dachflächen zu erneuern
oder mit erheblichen Eingriffen und Einschränkungen der Raumnutzung und
Statik Dachkonstruktionen sowie lastabtragende Bereiche zu verstärken, um
die erhöhten
Schneelasten aufnehmen zu können.
Nachteile:
- – Hoher
Kostenaufwand für
Erneuerung/Verstärkung
von Dachkonstruktion und Baukörper
- – Großer Planungs-
und Zeitaufwand
- – Einnahmeausfälle durch
Entmietung/Entkernung des Gebäudes
vor und während
der Bauzeit
Bekannt
sind zwar nach heutigem Stand der Technik Heizfolien für zusätzliche
Bodenheizung in Gebäuden
wie auch Heizfolien für
Wegeheizungen, jedoch keine Heizfolien für Dächer zur Verringerung/Vermeidung
von Schnee- und Eislasten.
Problem:
Der
im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde,
dass hohe Schnee- und Eislasten auf Dächern die Stabilität von Gebäuden gefährden und
diese sogar zum Einsturz bringen.
Aufgabe
der Erfindung ist es, zusätzliche
Belastungen durch Schnee- und Eis auf Dachflächen jeglicher Art und Grad-Dachneigung
zu minimieren und sie im günstigsten
Fall ganz zu entlasten.
Lösung:
Dieses
Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung,
wobei
die Heizfolien auf oder unter der Dachoberfläche befestigt und so ausgestattet
sind, dass sie durch ihre Wärmeabstrahlung
auf Dachflächen
jeglicher Art witterungsbedingte Schnee- und Eisablagerungen reduzieren
bzw. vermeiden und so zur Verringerung/Vermeidung von Schnee- und
Eislasten auf Gebäudedächern dienen."
gelöst.
Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere dann, neben
neu zu errichtenden Dächern
auch bestehende Gebäudedächer mit
den Heizfolien Schnee- und
Eisfrei zu halten.
Das
dabei entstehende Tauwasser wird über die Regenrinnen sowie Regenwassereinläufe abgeführt und
stellt dadurch keine zusätzliche
Schneelast mehr dar.
Dies
gilt sowohl für
Flachdachausführungen als
Kalt- bzw. Warmdach als auch für
alle Arten und Formen von geneigten Dächern mit den unterschiedlichsten
Bedachungsmaterialien bis hin zu historischen Gebäudedächern (wie
z.B.: Biberschwanz-, Mönch-
und Nonnen-, Schiefer- Dacheindeckungen).
Die
Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass Gebäudedächer ohne Einsatz von Personen oder Änderung
der derzeitigen Gesetzeslage des Baurechtes (Schneelast-Ansätze) Schnee-
und Eisfrei gehalten werden können.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2
angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
nach Anspruch 1,
wobei die Heizfolien in Kombination mit zusätzlichen Schnee-
und Eiswächtern
ausgestattet sind um einen automatischen Betrieb der Heizfolien
bei Schnee- und Eis zu sichern."
ermöglicht es,
zusätzlich
die Heizfolien einzeln, in Gruppen oder in ihrer gesamten Anzahl
auf den zu beheizenden Dachflächen
mit Schnee- und Eiswächtern
zu kombinieren um einen eigenständigen,
automatischen Betrieb der Heizfolien bei Schneefall und/oder Eisbildung
zu gewährleisten.
Das dabei entstehende Tauwasser wird über die Regenrinnen sowie Regenwassereinläufe abgeführt.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3
angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
nach Anspruch 1 und 2,
wobei die Heizfolien in ihren Größen und
Abmessungen segmentiert sind um sie in partieller Form den spezifischen
Gegebenheiten und jeweiligen Dachformen bestmöglich anzupassen."
ermöglichst
es die Heizfolien zu segmentieren, um vorhandene bauliche Gegebenheiten
(wie z.B.: Lichtkuppeln, Dachluken, Dachlüfter, Lüftungsgeräte, Blitzschutzanlagen) zu
berücksichtigen,
damit ein Größtmaß an Dachfläche mittels
Heizfolien belegt und weitestgehend Schnee- und Eisfrei gehalten werden
können.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4
angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
nach Anspruch 1 bis 3,
wobei gegebenenfalls defekte Teile der
Erfindung Segmentweise auch während
des Betriebes austauschbar sind."
ermöglichst
es defekte Heizfolien oder Teile der Erfindung im Rahmen der Wirtschaftlichkeit
und Wartungsfreundlichkeit einzeln auch während des Betriebes der Heizfolien
auszutauschen.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 5
angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 5
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
nach Anspruch 1 bis 4,
wobei die Heizfolien so druckstabil
ausgestattet sind, dass ein Begehen und Bekiesen der mit Heizfolien ausgestatteten
Dächer
nach wie vor möglich
ist, ohne Teile der Erfindung zu beschädigen."
ermöglicht es, dass die Heizfolien
normale mechanische Belastungen und Einwirkungen wie Begehen und
Bekiesen aushalten, ohne in seiner Funktion beeinträchtigt zu
sein.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 6
angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 6
„elektrisch
betriebene Heizfolien für
den Außenbereich
mit vorgegebener Wärmeleitung
und Wärmestrahlung
nach Anspruch 1 bis 5,
wobei die Heizfolien so ausgestattet
sind, dass sie auf Dächern
dauerhaft befestigt und gegen äußere Einwirkungen
und Witterungseinflüsse
resistent sind."
ermöglichst
es die Heizfolien unter Berücksichtigung vorhandener
baulicher Gegebenheiten (wie z.B.: Dachgauben Lichtkuppeln, Dachluken,
Dachlüfter, Lüftungsgeräte, Blitzschutzanlagen)
sowohl auf Flachdächern
und auf geneigten Dächern
mit Dacheindeckungen aus Dachpappe oder Schweißbahnen zu verlegen und mit
Kalt- oder Heißklebern auf
der Dachhaut zu verkleben, als auch auf bestehenden geneigten Dächern mit
Dacheindeckungen aus Dachpfannen (wie z.B.: Tonziegel, Betonziegel) sowie
Metall (wie z.B.: Kupfer-, Zinkeindeckungen) unter den Dachpfannen
zwischen den Dachsparren über
Unterspannfolie, unter Lattung/Konterlattung einzuspannen und zu
befestigen. Der Einsatz ist auch auf Dächern bestehender historischer
Gebäude (wie
z.B.: Biberschwanzdeckung, Mönch-
und Nonnendeckung) möglich,
wobei die Heizfolien so ausgestattet sind, dass sie in Form und
Größe der Ziegel auf
der Dacheindeckung partiell befestigt werden und auf der Dacheindeckung
außen überwiegend
transparent frei aufliegen.
Die
Wärmeleiter
der einzelnen Heizfolien werden zu Gruppen zusammengefasst und auf,
zwischen oder unter der Dachkonstruktion an die entsprechenden Energie-/Wärmeträger angeschlossen, um
ein Größtmaß der Dachfläche zu beheizen.
Vorhandene bauliche Gegebenheiten (wie z.B.: Lichtkuppeln, Dachluken,
Dachlüfter,
Lüftungsgeräte, Blitzschutzanlagen)
finden hierbei Berücksichtigung.
Das
dabei entstehende Tauwasser wird über die Regenrinnen sowie Regenwassereinläufe abgeführt.
Nachstehend Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles:
Flachdach:
Eine
Flachdachfläche
einer bestehenden Mehrfachsporthalle ist durch Heizfolien von Schnee- und
Eislasten weitestgehend freizuhalten um das statische Gesamtgefüge der Hallenkonstruktion
nicht zu gefährden.
In der Dachkonstruktion sind bereits gebäudespezifische Einschnitte
(wie z.B.: Lichtkuppeln, Entrauchungsluken, technische Durchdringungen
für Lüftung-Heizung-Klima-Sanitär) sowie
gebäudetechnische
Aufbauten (wie z.B.: Lüftungs-
und Klimatruhen, Blitzschutz- und Erdungsleitungen, Dachentlüftungsstutzen)
vorhanden, welche zu berücksichtigen
sind.
Die
im Patentanspruch 1 genannten Heizfolien sind in einem Folien-Rastermaß gefertigt
und werden so auf der Flachdachfläche verteilt, dass ein Größtmass an
Dachfläche
beheizt und somit weitestgehend Schnee- und Eislastenfrei gehalten
werden kann. Die sodann noch geringfügig verbleibenden Schnee- und
Eislasten auf den nicht beheizten Dachflächen sind aus statischer Sicht
nicht tragwerksgefährdend.
Alle vorhandenen Durchdringungen der Dachfläche werden nicht verdeckt und
sind nach wie vor voll funktionstüchtig. Die Heizfolien bestehen
aus Kunststoff mit integrierten Elektro-Wärmeleiterbahnen. Die jeweiligen
Elektro-Wärmeleiteranschlüsse an den
Heizfolien werden in feuchtigkeitsgeschützten Leiterbahnen zu Gruppen
zusammengefasst und zu einer Technikzentrale geführt. Dort erfolgt die Zuführung des
jeweiligen Energie-/Wärmeträgers (wie z.B.:
Stromzufuhr aus dem Netz des EVU, Kraftwärmekopplungsanlagen, Erdwärmesonden).
Der segmentierte Aufbau der entwickelten Heizfolien ist wirtschaftlich
in Fertigung, Unterhalt, Wartung und Reparatur, da defekte Teile
der Dachflächenheizfolien
problemlos auch im Betrieb ausgetauscht werden können ohne die Gesamtanlage
abschalten oder entfernen zu müssen.
Die Heizfolien sind von der Dicke und Beschaffenheit so konstruiert,
dass sie gegen mechanische Belastungen (wie z.B.: Begehen, Bekiesen)
geschützt
sind, gegen Wind/Sturm werden die Heizfolien für den dauerhaften Einsatz auf
die bestehende Dachhaut aufgeklebt. Ein im Bereich der Technikzentrale
installierter Schnee- und Eiswächter steuert
den Betrieb der Heizfolien (An-Aus/Strom-/Leistungsaufnahme/Fehlersteuerung)
automatisch. Bei Schneefall und Eisbildung erwärmen sich durch die Stromaufnahme
die Wärmeleiterbahnen
und tauen dadurch den umgebenen Schnee und Eisbereich kontinuierlich
auf. Auf den erwärmten
Heizfolien fließt
das Tauwasser bis zu den bestehenden Dacheinläufen und über diese ab.
Bei
starkem Schneefall sind die entsprechenden Schnee- und Eislasten
somit wesentlich schneller in einem statisch vertretbaren Maß zu halten
und werden ständig
weiter verringert.
Historisches Dach
Eine
Dachfläche
eines historischen Gebäudes
ist mit einer Biberschwanzeindeckung gedeckt.
In
der Dachkonstruktion sind gebäudespezifische
Einschnitte (wie z.B.: technische Durchdringungen für Lüftung-Heizung-Klima-Sanitär, Blitzschutz-
und Erdungsleitungen, Dachentlüftungsstutzen)
vorhanden, welche zu berücksichtigen
sind.
Die
im Patentanspruch 1 genannten Heizfolien sind in einem Folien-Rastermaß der Biberschwanzdachziegel
gefertigt. Die Heizfolien werden so auf die Dacheindeckung gelegt,
das der Bereich der Verklebung zwischen den Stößen der Dacheindeckung liegt
und durch die Verklebung gegen Witterungseinflüsse fixiert ist. Der auf der
Dachhaut sichtbare Bereich ist weitestgehend transparent und beeinträchtigt nicht
die historische Gestaltung bzw. den Denkmalschutz. Die Heizfolien
werden so auf den Dachziegeln aufgelegt und verteilt, dass ein Größtmass an
Dachfläche
beheizt und somit weitestgehend Schnee- und Eislastenfrei gehalten
werden kann. Die sodann noch geringfügig verbleibenden Schnee- und
Eislasten auf den nicht beheizten Dachflächen sind aus statischer Sicht
nicht tragwerksgefährdend.
Alle vorhandenen Durchdringungen der Dachfläche werden nicht verdeckt und
sind nach wie vor voll funktionstüchtig.
Die
Heizfolien haben integrierte Elektro-Wärmeleiterbahnen. Deren jeweiligen
Anschlüsse
an den Heizfolien werden in feuchtigkeitsgeschützten Leiterbahnen je nach
Gegebenheit auf oder unter der Dacheindeckung zu Gruppen zusammengefasst
und zu einer Technikzentrale geführt.
Dort erfolgt die Zuführung
des jeweiligen Energie-/Wärmeträgers (wie z.B.:
Stromzufuhr aus dem Netz des EVU, Kraftwärmekopplungsanlagen, Erdwärmesonden).
Die
Heizfolien sind von der Dicke und Beschaffenheit so konstruiert,
dass sie gegen mechanische Belastungen geschützt sind, gegen Wind/Sturm werden
die Heizfolien für
den dauerhaften Einsatz auf die bestehende Dachhaut fixiert und
in der Technikzentrale mit einem Schnee- und Eiswächter versehen.
Bei
Schneefall und Eisbildung erwärmen sich
die Wärmeleiterbahnen
und tauen den umgebenen Schnee und Eisbereich kontinuierlich auf.
Auf den erwärmten
Heizfolien fließt
dieses Tauwasser sodann bis zu den bestehenden Regenrinnen und Dacheinläufen und über diese
ab. Bei starkem Schneefall sind die entsprechenden Schnee- und Eislasten
somit wesentlich schneller in einem statisch vertretbaren Maß zu haften
und werden ständig weiter
verringert.