-
Die
Erfindung geht aus von einer Luftsonnenkollektoreinheit nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Vorteile der Erfindung
-
Es
wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Luftführungseinheit,
die eine im Wesentlichen untransparente Deckschicht aufweist, die
zumindest einen Großteil
einer Gesamtdeckschichtoberfläche bildet,
vorgeschlagen, wobei unter einem Großteil der Gesamtdeckschichtoberfläche zumindest
50% einer Oberfläche
der Luftsonnenkollektoreinheit verstanden werden soll, die von einer
Montagefläche
abgewandt ist und insbesondere einer Sonnenstrahlung ausgesetzt
ist. Weiter soll unter einer „Luftführungseinheit" insbesondere eine
Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Luft zu führen und die
dazu vorgesehen ist, dass Luft durch Sonnenstrahlung innerhalb derselben
vorteilhaft erwärmt werden
kann. Unter "vorgesehen" soll speziell ausgestattet
und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter einer „im Wesentlichen
untransparenten Deckschicht" soll
eine Deckschicht mit einer Transmission von weniger als 20%, vorteilhafterweise
von weniger als 10% und besonders vorteilhaft von weniger als 1%
des eingestrahlten Lichts verstanden werden. Eine Absorption von
mehr als 50% des eingestrahlten Lichts ist dabei vorteilhaft. Durch
eine untransparente Deckschicht kann die Luftsonnenkollektoreinheit
besonders strapazierfähig
gestaltet werden und ist damit insbesondere in Gebieten mit extremen Wetterbedingungen
und/der mit hoher Sonneneinstrahlung, wie beispielsweise in Wüstengebieten oder
in wüstenähnlich Gebieten,
einsetzbar. Insbesondere die Deckschicht ist der Sonneneinstrahlung und
weiteren Wettereinflüssen
ausgesetzt. Eine metallische Deckschicht ist als eine untransparente Deckschicht
besonders vorteilhaft, da eine metallische Deckschicht eine vorteilhafte
Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Es sind aber auch andere untransparente Deckschichten,
wie beispielsweise Kohlenstofffaserdeckschichten, denkbar.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Luftführungseinheit eine Sandwichbauweise
aufweist. Unter einer „Sandwichbauweise" soll insbesondere
eine Bauweise verstanden werden, die zwei beabstandet angeordnete
Deckeinheiten umfasst, zwischen die eine Kerneinheit eingebracht
ist. Durch eine Sandwichbauweise kann eine besonders belastbare
und zugleich leichte Konstruktion erreicht werden, die insbesondere
zur Abdeckung von Dachvorrichtungen wie Flachdächern oder Steildächern vorteilhaft
ist. Als Deckeinheiten sind insbesondere metallische oder im Wesentlichen
metallische Schichten vorteilhaft. Als Kerneinheiten sind insbesondere
Materialien mit einer geringen Dichte wie beispielsweise Balsaholz
oder Schaummaterialien, wie insbesondere Polyurethan, vorteilhaft.
Es sind aber auch andere Kerneinheiten denkbar.
-
Ferner
wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit einer Isoliereinheit vorgeschlagen.
Unter einer "Isoliereinheit" soll insbesondere
eine Einheit zur Wärmeisolierung
verstanden werden, die insbesondere zumindest im Wesentlichen aus
einem Wärmedämmmaterial,
wie vorzugsweise aus einem Schaummaterial, wie insbesondere Polyurethan,
gebildet ist.
-
Vorzugsweise
sind die Luftführungseinheit und
die Isoliereinheit zumindest teilweise einteilig ausgeführt. Dadurch
kann eine besonders leichte Konstruktion erreicht werden.
-
Weiter
wird eine Luftsonnenkollektoreinheit mit Energieverwertungseinheit
vorgeschlagen. Unter einer "Energieverwertungseinheit" soll ferner insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die Wärme der
aufgewärmten
Luft innerhalb der Luftführungseinheit
nutzbar zu machen. Durch eine entsprechende Ausgestaltung können die Komponenten
vorteilhaft aufeinander abgestimmt und es kann ein hoher Nutzen
und Wirkungsgrad erreicht werden.
-
Vorzugsweise
bildet die Luftführungseinheit eine
Außenfläche, wodurch
zusätzliche
Bauteile vermieden und ein hoher Wirkungsgrad bei der Erwärmung der
Luft erreicht werden kann, und zwar insbesondere, wenn die Luftführungseinheit
eine untransparente Deckschicht aufweist, die durch die Sonnenstrahlung
aufgeheizt wird und die dann eine Wärmeenergie an die in den Luftführungskanälen geführte Luft
abgibt. Ferner können
Gewicht, Montageaufwand und Kosten reduziert werden. Die Außenfläche der
Luftsonnenkollektoreinheit bildet vorteilhafterweise eine Außenfläche eines
Gebäudes,
wie beispielsweise eine Wandaußenfläche oder
besonders vorteilhaft eine Dachaußenfläche.
-
Dabei
wird vorgeschlagen, dass die Außenfläche eine
Strukturierung aufweist. Unter einer „Strukturierung" soll insbesondere
zumindest eine Ausformung der Außenfläche, die durch Erhöhungen oder
Vertiefungen gebildet sein kann, verstanden werden, die zumindest
70%, vorteilhaft mehr als 80% und besonders bevorzugt mehr als 90%
der Außenfläche bedeckt.
Durch eine Strukturierung kann eine optisch vorteilhafte Außenschicht
realisiert werden, indem beispielsweise eine Dachziegelstruktur
auf eine Dachaußenfläche aufgebracht
wird. Insbesondere bei einer metallisch ausgebildeten Außenschicht
der Luftführungseinheit
kann eine Strukturierung einfach aufgebracht werden. Die Strukturierung kann
dabei grundsätzlich
einteilig mit der Luftführungseinheit
oder durch weitere an der Luftführungseinheit
befestigten Bauteile realisiert werden.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Luftführungseinheit eine zumindest
teilweise transparente Deckschicht aufweist. Durch eine teilweise
transparente Deckschicht kann ein Wirkungsgrad der Luftsonnenkollektoreinheit
erhöht
werden.
-
Weist
die Luftführungseinheit
mehrere, vorzugsweise parallele Luftführungskanäle auf, können vorteilhafte Strömungsgeschwindigkeiten
erzielt und insbesondere kann eine vorteilhafte Montage der Luftführungseinheit
erreicht werden. Unter mehreren „Luftführungskanälen" sollen dabei wenigstens zwei zumindest über einen
Teilbereich strömungstechnisch
getrennte Kanäle
verstanden werden.
-
Vorzugsweise
sind die Luftführungskanäle zumindest
im montierten Zustand über
wenigstens einen Verbindungskanal, insbesondere über einen Querkanal verbunden,
so dass die Einzelströmungen vorzugsweise
in eine Hauptströmung überführt werden
können.
-
Weist
der Verbindungskanal in Strömungsrichtung
eine sich verändernde
Querschnittsfläche, insbesondere
eine sich vergrößernde Querschnittsfläche auf,
kann die Strömungsgeschwindigkeit
im Verbindungskanal vorteilhaft eingestellt werden, wobei sich die
Veränderung
der Querschnittsfläche
auf die Form und/oder insbesondere auf die Größe beziehen kann und gestuft
und/oder vorteilhaft stufenlos ausgeführt sein kann.
-
Die
aufgewärmte
Luft kann an verschiedenen Seiten der Luftführungseinheit aus derselben
herausgeführt
werden, wie insbesondere an einer Seitenfläche an einer oberen Stirnseite
und/oder besonders vorteilhaft über
wenigstens eine in ihrem Bodenbereich angeordnete Ausnehmung, wodurch
ein vorteilhafter Anschluss der Energieverwertungseinheit einfach
erreicht werden kann.
-
Ist
die Luftführungseinheit
zumindest zum Großteil,
d.h. aus mehr als 50%, aus einem Kunststoff hergestellt, kann diese
konstruktiv einfach mit einem geringen Gewicht, kostengünstig und
langlebig ausgeführt
werden.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Luftführungseinheit
dazu vorgesehen ist, fest mit der Isoliereinheit verbunden zu werden
bzw. im montierten Zustand fest mit der Isoliereinheit verbunden
ist, wodurch wieder weitere Bauteile, Gewicht, Montageaufwand und Kosten
eingespart werden können,
und zwar insbesondere, wenn die Luftführungseinheit direkt, d.h. ohne
zwischengeschaltete Baueinheiten, mit der Isoliereinheit verbunden
ist.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass zwischen der Luftführungseinheit und der Isoliereinheit
im montierten Zustand zumindest ein Kanal zur Wasserabführung angeordnet
ist, wodurch vorteilhaft eine Kondenswasserabführung gewährleistet werden kann. Der
Kanal kann dabei vorzugsweise von einem Freiraum zwischen der Luftführungseinheit
und der Isoliereinheit gebildet sein, indem beispielsweise Abstandsmittel
zwischen der Luftführungseinheit
und der Isoliereinheit angeordnet sind, die von separaten Bauteilen
und/oder auch von an die Luftführungseinheit
und/oder an die Isoliereinheit angeformten Bauteilen gebildet sein
können.
-
Weist
die Isoliereinheit wenigstens eine Wärmedämmplatte mit wenigstens einem
Befestigungselement auf, das zur Kopplung mit einer korrespondierenden
Deckeinheit, wie insbesondere mit der Luftführungseinheit, vorgesehen ist,
kann eine vorteilhafte Kopplung, insbesondere zumindest weitgehend ohne
Wärmebrücken erreicht
werden. Das Befestigungsmittel kann dabei verschiedene, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinende Formen aufweisen, beispielsweise kann
das Befestigungselement plattenförmig
und/oder vorteilhaft stegförmig
ausgebildet sein, wobei dieses bei einer stegförmigen Ausbildung vorteilhaft
einen Winkel ungleich Null zu einer Seitenwand der Wärmedämmplatte
einschließt.
Zudem kann das Befestigungsmittel durch verschiedene, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinende Verbindungen mit der Wärmedämmplatte verbunden sein, wie mit tels
kraftschlüssigen,
formschlüssigen
und/oder besonders vorteilhaft mittels stoffschlüssigen Verbindungen. Ferner
ist vorteilhaft das Befestigungselement zumindest teilweise in die
Wärmedämmplatte eingelassen,
wodurch ein unerwünschter Überstand über die
Wärmedämmplatte
zumindest weitgehend vermieden werden kann.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Isoliereinheit zumindest einen Luftführungskanal aufweist, wodurch wiederum
ein vorteilhafter Anschluss der Energieverwertungseinheit erreicht
werden kann, und zwar insbesondere, wenn der Luftführungskanal,
insbesondere mit seiner Haupterstreckung, einen Winkel ungleich
Null zu einer Oberseite einer Wärmedämmplatte
der Isoliereinheit einschließt
und somit die aufgewärmte
Luft durch wenigstens eine Teilschicht der Isoliereinheit hindurchgeführt werden
kann. Der Winkel weist dabei vorzugsweise zwischen 60° und 120° und besonders
vorteilhaft im Wesentlichen 90° auf. Der
Luftführungskanal
kann von einer Deckseite und/oder einer Seitenwand einer Wärmedämmplatte gebildet
sein und/oder kann vorteilhaft in eine Wärmedämmplatte eingebracht und/oder
an eine Wärmedämmplatte
angeformt sein. Der Luftführungskanal
kann dabei vorteilhaft zumindest teilweise von einer Ausnehmung
der Wärmedämmplatte
gebildet sein, in die ein zusätzliches
Kanalelement eingesetzt sein kann oder auch nicht.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Energieverwertungseinheit wenigstens
einen Wärmetauscher
und/oder eine Wärmepumpe
aufweist, wodurch die Wärmeenergie
der aufgewärmten
Luft besonders flexibel genutzt werden kann, und zwar insbesondere
vorteilhaft zur Wassererwärmung.
-
Weist
die Energieverwertungseinheit wenigstens einen Heizkanal, insbesondere
zur Führung der
aufgewärmten
Luft, auf, kann die Wärme
vorteilhaft direkt genutzt werden. Der Heizkanal ist dabei vorzugsweise
dazu vorgesehen, zumindest teilweise in eine Gebäudedecke, eine Gebäudewand
und/oder in einen Gebäudeboden
integriert zu werden. Der Heizkanal kann dabei von einem Rohr oder
von einem Zwischenraum mehrschichtig aufgebauter Gebäudedecken,
-wände
und/oder -böden
gebildet sein.
-
Ferner
kann die Flexibilität
erhöht
werden, wenn die Energieverwertungseinheit wenigstens eine Einheit
zur Stromgewinnung aufweist.
-
Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Luftsonnenkollektoreinheit wenigstens eine
Kälteeinheit
aufweist. Durch eine Kälteeinheit
kann vorteilhaft eine mittels der Luftsonnenkollektoreinheit erzeugte Wärmeenergie
dazu genutzt werden, Wärme
einem bestimmten Bereich, insbesondere einem Gebäudebereich, zu entziehen, wodurch
eine Klimatisierung mittels der Luftsonnenkollektoreinheit möglich wird. Die
Kälteeinheit
weist dabei vorzugsweise zumindest eine Verdampfungseinheit auf,
grundsätzlich
sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Einheiten und Verfahren denkbar.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Luftsonnenkollektoreinheit
wenigstens ein Adapterelement aufweist, das zur Kopplung, insbesondere
zur direkten Kopplung, mit der Luftführungseinheit im Bereich deren
Luftaustritt vorgesehen ist, wodurch ein vorteilhaft einfacher Anschluss
an die Luftführungseinheit
erreicht werden kann. Insbesondere können Strömungsverluste und Energieverluste
einfach am Luftaustritt der Luftführungseinheit zumindest weitgehend
vermieden werden. Das Adapterelement wird dabei vorzugsweise von
einem Kunststoff, besonders vorteilhaft von einem Schaum wie von
einem Integralschaum, gebildet. Ist das Adapterelement als Isolierelement
ausgebildet, können
vorteilhaft weitere Isolierelemente und aufwendige zusätzliche
Isolierkonstruktionen vermieden werden.
-
Weiter
wird eine Unterbaueinheit vorgeschlagen, die eine in zumindest eine
Richtung abnehmende Höhe
aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Neigung der Luftsonnenkollektoreinheit
erreicht werden. Eine solche Unterbaueinheit ist insbesondere für eine Flachdachkonstruktion,
die eine unvorteilhafte Neigung einer Dachfläche gegen eine Sonne aufweist,
vorteilhaft.
-
Vorteilhafterweise
ist die Unterbaueinheit keilförmig
ausgebildet. Unter „keilförmig" soll verstanden
werden, dass die Unterbaueinheit zwei im Wesentlichen ebene Flächen aufweist,
die in einem Winkel größer 0° und kleiner
90° zueinander
stehen. Eine keilförmig
ausgebildete Unterbaueinheit weist eine für eine Anordnung der Luftsonnenkollektoreinheit vorteilhaft
ebene Fläche
auf. Es sind grundsätzlich aber
auch andere Unterbaueinheiten mit einer in zumindest eine Richtung
abnehmenden Höhe
denkbar, wie beispielsweise gestuft ausgebildete Unterbaueinheiten.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Unterbaueinheit einen Grundköper aufweist,
der zumindest teilweise aus einem Isoliermaterial gebildet ist. Unter
einem „Isoliermaterial" soll insbesondere
ein Schaummaterial, wie beispielsweise Polyu rethan, verstanden werden.
Dadurch lässt
sich eine besonders leichte und flexibel einsetzbare Unterbaueinheit realisieren,
die gleichzeitig insbesondere zu einer Isolierung vorgesehen werden
kann. Es wird vorgeschlagen, dass die Isoliereinheit und der Grundköper der
Unterbaueinheit aus einem gleichen Material ausgebildet sind und
insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Unterbaueinheit zumindest
teilweise einteilig mit der Isoliereinheit ausgeführt ist,
d.h. die Isoliereinheit weist zumindest teilweise eine keilförmige Form
auf. Dadurch können
Herstellungskosten und Material eingespart werden.
-
Zeichnung
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht eines Gebäudes mit
einer erfindungsgemäßen Luftsonnenkollektoreinheit,
-
2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
-
3 die
Luftsonnenkollektoreinheit bei der Montage,
-
4 eine
Seitenansicht eines Gebäudes mit
einer alternativen Luftsonnenkollektoreinheit,
-
5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 4,
-
6 Einzelteile
einer weiteren alternativen Luftsonnenkollektoreinheit,
-
7 eine
auf einem Flachdach angeordnete Luftsonnenkollektoreinheit mit einer
Unterbaueinheit.
-
8 Schnitt
durch eine Luftführungseinheit,
-
9 Schnitt
durch eine Luftführungseinheit mit
einteilig ausgeführter
Isoliereinheit,
-
10 Schnitt
durch eine Luftführungseinheit
mit aufgesetzten Luftführungskanälen,
-
11 Schnitt
durch eine alternative Luftführungseinheit
mit aufgesetzten Luftführungskanälen und
-
12 Schnitt
durch eine Luftführungseinheit
mit einer weiteren Ausgestaltung von aufgesetzten Luftführungskanälen.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt
eine Seitenansicht eines Gebäudes
mit einem Dach und mit einer auf dem Dach montierten erfindungsgemäßen Luftsonnenkollektoreinheit.
Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine aus Kunststoff hergestellte
Luftführungseinheit 10, eine
Isoliereinheit 12 und eine Energieverwertungseinheit 14 (1, 2 und 3).
Die Luftführungseinheit 10 bildet
mit einer untransparenten Deckschicht 18 eine Außenfläche 16 und
umfasst mehrere, im Wesentlichen baugleiche Luftführungs kanäle 20.
Die Außenfläche 16 bildet
im Wesentlichen die gesamte Außenfläche des
Dachs, d.h. zumindest mehr als 70%, vorteilhaft mehr als 80% und besonders
bevorzugt mehr als 90%.
-
Die
Luftführungskanäle 20 verlaufen
von einem unteren Dachrand 54 bzw. von einer Dachtraufe parallel
zu einer Dachstirnseite 56 zu einem Dachfirst 58.
Die Luftführungskanäle 20 werden
von einzelnen Elementen gebildet, die bei der Montage durch eine Steckklappbewegung
mittels angeformter Formschlusselemente 60, 62 miteinander
gekoppelt werden (vgl. 3). Ferner sind an den die Luftführungskanäle 20 bildenden
einzelnen Elementen laschenartige Befestigungsmittel 64 angeformt,
die quer über die
Elemente überstehen
und sich über
deren gesamte Länge
erstrecken. Möglich
ist jedoch auch, dass die Befestigungsmittel 64 über der
Länge der Elemente
nur abschnittsweise angeordnet sind. Mittels der Befestigungsmittel 64 werden
die die Luftführungskanäle 20 bildenden
Elemente mit der Isoliereinheit 12 verschraubt, und zwar
werden Schrauben 66 durch die Befestigungsmittel 64 in
in Wärmedämmplatten 32, 34 der
Isoliereinheit 12 eingelassene Befestigungselemente 36 eingeschraubt.
Grundsätzlich
sind auch andere, insbesondere auch durch die Isoliereinheit 12 hindurchgehende
Befestigungen denkbar. Die Befestigungsmittel 64 sind von
quer zu den Luftführungskanälen 20 verlaufenden
Holzleisten gebildet, die stoffschlüssig mit den Wärmedämmplatten 32, 34 verbunden
sind und die bündig
mit einer Oberseite der Wärmedämmplatten 32, 34 abschließen. Die
Wärmedämmplatten 32, 34 sind
untereinander in Stoßbereichen
mit Winkelprofilen 68 verbunden, mittels denen die Wärmedämmplatten 32 mit
einem Dachbalken 70 verschraubt sind. Die Winkelprofile 68 dienen dazu,
auf die Isoliereinheit 12 wirkende Schub- und Sogkräfte aufzunehmen.
Die Luftführungseinheit 10 und
die Isoliereinheit 12 sind vollständig wärmebrückenfrei befestigt.
-
Die
Luftführungseinheit 10 wird
mit Abstand zu der Isoliereinheit 12 montiert, so dass
sich zwischen der Luftführungseinheit 10 und
der Isoliereinheit 12 im montierten Zustand ein Kanal 30 zur
Kondenswasserabführung
ausbildet. Die Wärmedämmplatten 32, 34 der
Isoliereinheit 12, die eine Vollflächendämmung bildet, sind im montierten
Zustand betrachtet von unten nach oben wasserdurchlässig und weisen
an ihrer Oberseite membranartige Folien 72, 74 auf,
die sich über
Grundkörper 76, 78 aus
Polyurethan der Wärmedämmplatten 32, 34 hinaus
erstrecken, so dass im montierten Zustand eine Überlappung in den Stoßbereichen
der Wärmedämmplatten 32, 34 erreicht
werden kann. Kondenswasser kann damit von unten nach oben durch
die Grundkörper 76, 78 und
die Folien 72, 74 diffundieren und über den
Kanal 30 auf den Folien 72, 74, die nur
in eine Richtung wasserdurchlässig
sind, über
die Dachschräge
nach unten abgeführt
werden. Die Isoliereinheit 12 kann zusätzlich oder alternativ auch
Stahlsandwichelemente aufweisen, die insbesondere zumindest eine
obere und meistens eine untere Blechschicht umfassen.
-
Im
Bereich des Dachfirsts 58 weisen die die Luftführungskanäle 20 bildenden
Elemente in ihren Bodenbereichen 26 jeweils eine Ausnehmung 28 zur Abführung von
aufgewärmter
Luft 50 aus der Luftführungseinheit 10 in
einen die Luftführungskanäle 20 verbindenden
Verbindungskanal 22 auf. Der Verbindungskanal 22 ist
in die Wärmedämmplatten 34 der Isoliereinheit 12 eingebracht,
verläuft
parallel zum Dachfirst 58 und weist in Strö mungsrichtung 24 eine zunehmende
Querschnittsfläche
auf. Der Verbindungskanal 22 ist nach unten mittels Wärmedämmplatten 80 der
Isoliereinheit 12 abgeschlossen, die an einer Unterseite
der Wärmedämmplatten 34 anschließen und
die sich über
die gesamte Breite der Luftsonnenkollektoreinheit erstrecken. Um
zu vermeiden, dass aufgewärmte
Luft 50 in den Kanal 30 strömt, sind vorzugsweise im Bereich
des Verbindungskanals 22 zwischen der Luftführungseinheit 10 und
der Isoliereinheit 12 Abschirmmittel 90, 92 angeordnet,
die sich vorzugsweise über
die gesamte Länge
des Verbindungskanals 22 erstrecken.
-
In
der an eine Stirnseite 82 anschließenden Wärmedämmplatte 80 ist eine
einen Luftführungskanal 38 der
Isoliereinheit 12 bildende Ausnehmung eingebracht, wobei
der Luftführungskanal 38 ca.
einen Winkel 40 von 90° zu
einer Oberseite der Wärmedämmplatte 80 einschließt.
-
Über den
Luftführungskanal 38 wird
die erwärmte
Luft 50 der Energieverwertungseinheit 14 zugeführt, die
vorzugsweise mit geringem Abstand, d.h. vorzugsweise mit einem Abstand
kleiner als 2 m, zu dem Luftführungskanal 38 angeordnet
ist. Die Energieverwertungseinheit 14 weist einen Wärmetauscher 42,
insbesondere zur Erwärmung
von Wasser, eine Wärmepumpe 44 und
eine Einheit 48 zur Stromgewinnung aus der Wärmeenergie
der erwärmten Luft 50 auf.
Weiter umfasst die Energieverwertungseinheit 14 eine als
eine Absorptionskälteeinheit
ausgebildete Kälteeinheit 46,
die mittels eines temperaturabhängigen
Desorptions- und Absorptionsprozesses eines Ammoniak/Wasser-Gemischs kühlt. Zudem
umfasst die Energieverwertungseinheit 14 einen Erdspeicher 94,
der bei überschüssiger Energie
mit Wärmeenergie
aufgeladen wird.
-
Ferner
umfasst die Energieverwertungseinheit 14 ein System mit
Heizkanälen 120,
die in Gebäudewänden 84 und
in einem Gebäudeboden 86 integriert
sind. In die Heizkanäle 120 kann
aufgewärmte
Luft 50 aus der Luftführungseinheit 10 eingeleitet werden
und die aufgewärmte
Luft 50 kann vorteilhaft zur Heizung des Gebäudes genutzt
werden. Die Energieverwertungseinheit 14 weist eine Steuer-
und Regeleinheit 88 auf, mittels der automatisiert abhängig von
verschiedenen Parametern, wie insbesondere Außentemperatur, gewünschte Innentemperatur usw.,
ein Heizbetrieb gesteuert und geregelt wird, mittels der jedoch
auch manuell der Heizbetrieb gesteuert werden kann.
-
In
den 4 bis 6 sind alternative Ausführungsbeispiele
dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale
und Funktionen sind grundsätzlich
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der
Ausführungsbeispiele
sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den 4 bis 6 die
Buchstaben a und b hinzugefügt.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf
die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale
und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 verwiesen
werden kann.
-
Die
Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine aus Kunststoff hergestellte
Luftführungseinheit 10a, eine
Isoliereinheit 12a und eine Energieverwertungseinheit 14a (4 und 5).
Luftführungskanäle 20a der
Luftführungseinheit 10a enden
mit einem Abstand vor einem senkrecht ausgerichteten Isolierelement 96a der
Isoliereinheit 12a, welches an seinem oberen En de an eine
Oberlichteinheit 98a anschließt. Im Bereich zwischen den
Luftführungskanälen 20a und
dem Isolierelement 96a umfasst die Luftsonnenkollektoreinheit
bzw. die Isoliereinheit 12a auf den Luftführungskanälen 20a bzw.
auf der Luftführungseinheit 10a aufsitzende
und an das Isolierelement 96a anschließende Isoliereinheiten 100a,
die jeweils für
mehrere Luftführungskanäle 20a einen
Kanal 102a ausbilden, über
den erwärmte
Luft 50a jeweils über
einen Kanal 104a in Wärmedämmplatten 34a in ein
Kanalsystem 106a und über
das Kanalsystem 106a der Energieverwertungseinheit 14a zugeführt wird.
Die von den Isoliereinheiten 100a gebildeten Kanäle 102a sind
in Strömungsrichtung
untereinander vor dem Kanal 104a mittels Trennwänden 110a der
Isoliereinheiten 100a entkoppelt.
-
Alternativ
und/oder zusätzlich
zu den Kanälen 104a in
den Wärmedämmplatten 34a könnte die erwärmte Luft 50a über einen
oder vorzugsweise über
mehrere, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in Strömungsrichtung
innerhalb der Luftführungskanäle 20a der
Luftführungseinheit 10a ausgerichtete,
zumindest im Wesentlichen ohne Umlenkung ausgeführte Kanäle 108a, wie insbesondere durch
ein Isolierelement 96a und/oder ein Stützelement (Zarge) eines Oberlichts,
in einen Gebäudeinnenraum
und von dort aus vorzugsweise in die Energieverwertungseinheit 14a geführt werden,
wie dies in 5 angedeutet ist.
-
In 6 sind
Einzelteile einer weiteren alternativen Luftsonnenkollektoreinheit
dargestellt. Die Luftsonnenkollektoreinheit entspricht im Wesentlichen
bis auf die dargestellten Einzelteile dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3.
Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst Adapterelemente 112b aus
einem Kunststoffschaum, die als Isoliermittel dienen und die auf
eine Luftführungseinheit 10b im
Bereich deren Luftaustritt 114b direkt mittels eines Steckanschlusses 116b zur
Herstellung einer Steckverbindung aufgesteckt sind.
-
Die
Adapterelemente 112b weisen eine Strömungsumlenkung 118b auf
und dienen dazu, Luft 50b aus der Luftführungseinheit 10b zu
einer Energieverwertungseinheit 14b zu leiten.
-
7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit
einer Luftsonnenkollektoreinheit, die auf einem Flachdach angeordnet
ist. Die Luftsonnenkollektoreinheit umfasst eine keilförmige Unterbaueinheit 122c.
Durch die Unterbaueinheit 122c wird ein Winkel, den insbesondere
eine Luftführungseinheit 10c zu
einem mittleren Sonnenstand einnimmt, vorteilhaft verändert und
die Effizienz der Sonnenkollektoreinheit wird gesteigert.
-
Ein
Grundkörper 124c der
Unterbaueinheit 122c ist aus Polyurethan, dem gleichen
Material wie Grundkörper 76c, 78c von
Wärmedämmplatten 32c, 34c einer
Isoliereinheit 12c, die auf dem Grundkörper 124c befestigt
ist. Alternativ können
der Grundkörper 124c und
die Isoliereinheit 12c einteilig ausgeführt werden, wodurch Material
und Montageaufwand reduziert werden können. Eine Energieverwertungseinheit 14c mit
einem Wärmetauscher 42c,
einer Wärmepumpe 44c,
einer Kälteeinheit 46c und
einer Einheit 48c zur Stromerzeugung ist ebenfalls auf
dem Flachdach angeordnet.
-
8 zeigt
einen Querschnitt der Luftführungseinheit 10 in 2,
die Lüftführungseinheiten 10a, 10b, 10c in
den 5, 6 und 7 können analog
aufgebaut sein.
-
Die
metallisch ausgebildete Deckschicht 18 der Luftführungseinheit 10 bildet
eine Deckeinheit für eine
Sandwichbauweise der Luftführungseinheit 10, der
metallisch ausgebildete Boden 52 bildet eine weitere Deckeinheit.
In einen Zwischenraum 126 zwischen der Deckschicht und
der Bodenschicht ist eine Kerneinheit eingebracht, die aus einer
trapezartig geformten Zwischenschicht 128 besteht. Auch
eine wellenartig geformte Zwischenschicht wie beispielsweise Wellblech
ist denkbar. Die Zwischenschicht 128 unterteilt den Zwischenraum 126 zwischen
der Deckschicht 18 und dem Boden 52 in die Luftführungskanäle 20.
Wird durch eine Sonneneinstrahlung die Deckschicht 18 aufgeheizt,
wird die entstehende Wärmeenergie über die
metallische Deckschicht 18 an die in den Luftführungskanälen 20 strömende Luft abgegeben
und die Luft wird aufgeheizt.
-
9 zeigt
eine alternative Ausgestaltung einer Luftführungseinheit 10d.
In einen Zwischenraum 126d zwischen einer metallischen
Deckschicht 18d und einem metallischen Boden 52d ist
ein isolierendes Schaummaterial wie beispielsweise Polyurethan eingebracht.
Weiter sind in dem Zwischenraum 126d Luftführungskanäle 20d aus
einem metallischen Material angeordnet, die mit der Deckschicht 18d verbunden
sind, wodurch zwischen der mit einer Sonneneinstrahlung beaufschlagten
Deckschicht 18d und den Luftführungskanälen 20d eine Wärmebrücke entsteht,
durch eine Wärmenergie
von der Deckschicht 18d an die in den Luftführungskanälen 20d strömende Luft
abgegeben werden kann. Das Schaummaterial verbindet die Deckschicht 18d und den
Boden 52d beabstandet und weitgehend wärmebrückenfrei, wodurch der Boden 52d gegenüber der Deckschicht 18d isoliert
ist. Die Luftführungseinheit 10d bildet
einen Teil einer Isoliereinheit 12d.
-
10 zeigt
eine weitere Ausgestaltung einer Luftführungseinheit 10e,
die eine Strukturierung einer Deckschicht 18e aufweist.
In einem Querschnitt bildet die Luftführungseinheit 10e im
Wesentlichen drei Schichten auf, die metallisch ausgebildet sind. Parallel
zu einem Boden 52e ist eine Zwischenschicht 128e angeordnet,
ein Zwischenraum 126e zwischen dem Boden 52e und
der Zwischenschicht 128e ist mit einem Schaummaterial gefüllt und
bildet einen Teil einer Isoliereinheit 12e. Auf der Zwischenschicht 128e ist
die metallische Deckschicht 18e befestigt, die im Querschnitt
eine quaderartige Strukturierung aufweist und die mit der Zwischenschicht 128e Luftführungskanäle 20e bildet.
-
11 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Luftführungseinheit 10f,
bei der eine Deckschicht 18f und eine Zwischenschicht 128f trapezartig
ausgeformt sind. Die Deckschicht 18f und die Zwischenschicht 128f sind
gegeneinander verschoben, wodurch die trapezartigen Ausformungen
Zwischenräume
bilden, die als Luftführungskanäle 20f verwendet werden.
An der Zwischenschicht 128f ist ein Boden 52f befestigt,
in Zwischenräume 126f zwischen
dem Boden 52f und der Zwischenschicht 128f ist
als Kerneinheit ein Schaummaterial eingebracht, das die Luftführungseinheit 10f für Belastungen
senkrecht zur Deckschicht verstärkt.
-
12 zeigt
einen Schnitt durch eine Luftführungseinheit 10g mit
einer weiteren Ausgestaltung von aufgesetzten Luftführungskanälen 20g,
die besonders einfach herzustellen sind. Die Luftführungskanäle 20g unterscheiden
sich von den in 10 gezeigten Luftführungskanälen 20e dadurch, dass
eine Deckschicht 18g im Querschnitt eine trapezartige Strukturie rung
aufweist, die mit einer Zwischenschicht 128g die Luftführungskanäle 20g bildet.
Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sie einfach
herzustellen ist und eine gute Effizienz aufweist.
-
- 10
- Luftführungseinheit
- 12
- Isoliereinheit
- 14
- Energieverwertungseinheit
- 16
- Außenfläche
- 18
- Deckschicht
- 20
- Luftführungskanal
- 22
- Verbindungskanal
- 24
- Strömungsrichtung
- 26
- Bodenbereich
- 28
- Ausnehmung
- 30
- Kanal
- 32
- Wärmedämmplatte
- 34
- Wärmedämmplatte
- 36
- Befestigungselement
- 38
- Luftführungskanal
- 40
- Winkel
- 42
- Wärmetauscher
- 44
- Wärmepumpe
- 46
- Kälteeinheit
- 48
- Einheit
- 50
- Luft
- 52
- Boden
- 54
- Dachrand
- 56
- Dachstirnseite
- 58
- Dachfirst
- 60
- Formschlusselement
- 62
- Formschlusselement
- 64
- Befestigungsmittel
- 66
- Schraube
- 68
- Winkelprofil
- 70
- Dachbalken
- 72
- Folie
- 74
- Folie
- 76
- Grundkörper
- 78
- Grundkörper
- 80
- Wärmedämmplatte
- 82
- Stirnseite
- 84
- Gebäudewand
- 86
- Gebäudeboden
- 88
- Steuer-
und Regeleinheit
- 90
- Abschirmmittel
- 92
- Abschirmmittel
- 94
- Erdspeicher
- 96
- Isolierelement
- 98
- Oberlichteinheit
- 100
- Isoliereinheit
- 102
- Kanal
- 104
- Kanal
- 106
- Kanalsystem
- 108
- Kanal
- 110
- Trennwand
- 112
- Adapterelement
- 114
- Luftaustritt
- 116
- Steckanschluss
- 118
- Strömungsumlenkung
- 120
- Heizkanal
- 122
- Unterbaueinheit
- 124
- Grundkörper
- 126
- Zwischenraum
- 128
- Zwischenschicht