DE2917098A1

DE2917098A1 - Solar heating system using roof tiles - has overlapping tiles with metal underlayer resting on correspondingly shaped heat collector pipes

Info

Publication number: DE2917098A1
Application number: DE19792917098
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Chem Dr Ritter
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1980-11-06

Abstract

The solar heating system using roof tiles (10), uses tiles which can be made of clay material, each carrying a metal layer (11) in contact with a pipe (12) for circulating a heat collector fluid. The tiles overlap, and the pipe is stepped accordingly. Seen from above, the pipe can also be zig-zag shaped. The underside of the tile can incorporate grooves to allow air to circulate underneath and the grooves can be square, round or triangular in section. Alternatively the tiles may be ribbed underneath. They may also incorporate square section grooves to fit over the roof surface. The material from which the tiles are made may include additions to improve heat conductivity.

Description

WärmekollektorHeat collector

Die Erfindung betrifft einen Wärmekollektor, mit einem Wärmeabsorber, der vorzugsweise sowohl der Strahlungswärme als auch Konvektionswärme absorbiert, und einem von einer Flüssigkeit durchströmten Leitungssystem zum Abführen der von den Absorbern aufgenommenen Wärme.The invention relates to a heat collector with a heat absorber, which preferably absorbs both radiant heat and convection heat, and a line system through which a liquid flows to discharge the from heat absorbed by the absorbers.

Die üblichen Wärmekollektoren werden auf den Dächern von Gebäuden oder im Freigelände installiert. Sie enthalten eine Kammer mit strahlungsdurchlässiger Oberfläche und einer wärmeabsorbierenden inneren Beschichtung. Die Kammer ist von einer Flüssigkeit durchflossen, deren Temperatur infolge der auftreffenden Strahlung erhöht wird. The usual heat collectors are on the roofs of buildings or installed in the open air. They contain a chamber with radiation permeable Surface and a heat-absorbing inner coating. The chamber is from a liquid flowed through, the temperature of which is due to the incident radiation is increased.

Ferner sind Wärmekollektoren bekannt, die außer der Strahlungsenergie auch Konvektionswärme aus der Umgebungsluft absorbieren. Furthermore, heat collectors are known which, in addition to the radiant energy also absorb convection heat from the ambient air.

Sofern die bekannten Wärmekollektoren auf den Dächern von Gebäuden angebracht werden, muß die übliche Dachabdeckung in Form von Ziegeln zunächst entfernt werden. Die Wärmekollektoren haben aufgrund ihrer strah- lungsdurchlässigen Oberfläche, die zumeist aus Glas besteht, ein Aussehen, das sich stark von demjenigen der übrigen Dachabdeckungen unterscheidet. Ein mit Wärmekollektoren ausgestattetes Dach weicht also erheblich von dem Erscheinungsbild der üblichen Dächer ab. Die Wärmekollektoren müssen bei derartigen Dächern hinsichtlich der Stabilität und der Witterungsbeständigkeit den Anforderungen entsprechen, die an Dachabdeckungsmaterialien gestellt werden. Unless the well-known heat collectors on the roofs of buildings are attached, the usual roof covering in the form of tiles must first be removed will. The heat collectors have due to their radiant breathable Surface, which is mostly made of glass, an appearance that differs greatly from that of the other roof coverings. One equipped with heat collectors The roof therefore differs considerably from the appearance of the usual roofs. the Heat collectors must be used in such roofs in terms of stability and Weather resistance meet the requirements for roofing materials be asked.

Hierdurch sind die Wärmekollektoren aufwendig und teuer. Ihre Anwendung ist in der Regel nur bei Neubauten oder bei Erneuerung eines ganzen Daches möglich.As a result, the heat collectors are complex and expensive. Your application is usually only possible for new buildings or when renewing an entire roof.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmekollektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er das äußere Erscheinungsbild eines Daches nicht wesentlich verändert und relativ kostengünstig hergestellt und installiert werden kann.The object of the invention is to provide a heat collector of the type mentioned at the beginning Art to be trained in such a way that it does not significantly affect the external appearance of a roof changed and relatively inexpensive to manufacture and install.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Wärmeabsorber aus zahlreichen einzelnen Ziegeln oder ziegelähnlichen wärmeabsorbierenden Elementen besteht, deren sonnenabgewandte Seiten zumindest teilweise in wärmeleitendem Kontakt mit dem Leitungssystem stehen.To solve this problem, the invention provides that the Heat absorbers made from numerous individual bricks or brick-like heat-absorbing ones Elements consists, the sides facing away from the sun at least partially in thermally conductive Be in contact with the pipeline system.

Ein derartiger Wärmekollektor ermöglicht die Deckung eines Daches mit herkömmlichen Dachziegeln oder aber mit Dachziegeln, die zwar hinsichtlich Form und Zusammensetzung speziell auf die Absorbereigenschaft und auf eine günstige Befestigungsmöglichkeit für das Leitungssystem abgestimmt sind, hinsichtlich ihres äußeren Erscheinungsbildes, ihrer Witterungsbeständigkeit, mechanischen Festigkeit usw. aber mit her- kömmlichen Dachziegeln vergleichbar sind. Wenn einzelne wärmeabsorbierende Elemente aufgrund von Witterungseinflüssen, Trittschäden o. dgl. zerbrochen sind, können sie einzeln ersetzt werden. Die Funktion des Wärmekollektors wird durch beschädigte Elemente nur in ganz geringem Umfang beeinträchtigt.Such a heat collector enables a roof to be covered with conventional roof tiles or with roof tiles, although in terms of shape and composition specifically on the absorber property and on a favorable attachment option are coordinated for the pipe system with regard to their external appearance, weather resistance, mechanical strength, etc. but with great convenient Roof tiles are comparable. When due to individual heat-absorbing elements from the effects of the weather, damage or the like. They can be broken individually be replaced. The function of the heat collector is impaired by damaged elements only affected to a very minor extent.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Dachziegel bereits bestehender Dächer als Strahlungsabsorber verwandt werden können. In diesem Fall brauchen lediglich an der Rückseite der Dachfläche entsprechende Wärmeableiter bzw. Leitungssys-teme vorgesehen zu werden, welche den Transport der in Form von Solarstrahlung und Umgebungsluftwärme absorbierten Umweltwärme zu einem Wärmeverbraucher vornehmen.A particular advantage is that the roof tiles are already existing Roofs can be used as radiation absorbers. In this case you just need Corresponding heat sinks or piping systems on the back of the roof surface to be provided which the transport of the in the form of solar radiation and ambient air heat make absorbed environmental heat to a heat consumer.

Der Wärmeverbraucher kann die aus Solarstrahlung herrührende Wärme, die in der Regel eine höhere Temperatur hat, direkt nutzen, während die aus der Umgebungsluft stammende Wärme ggf. in Verbindung mit solarer Strahlungswärme durch eine Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden kann, und anschließend dem Verbraucher zur Verfügung steht.The heat consumer can use the heat from solar radiation, which usually has a higher temperature, use directly while the out of the Heat from the ambient air, possibly in connection with solar radiation heat a heat pump can be brought to a higher temperature level, and then is available to the consumer.

Die wärme absorbierenden Elemente können in Flächenberührung mit Wärmeleitelementen stehen, die ihrerseits Berührungskontakt mit dem Leitungssystem haben.The heat absorbing elements can be in surface contact with heat conducting elements which in turn have physical contact with the pipeline system.

Die wärmeabsorbierenden Bauelemente kommen also mit der wärmeableitenden Flüssigkeit nicht direkt in Berührung. Eine Zerstörung oder Beschädigung dieser Elemente (Dachziegel) hat daher nicht zu Folge, daß das Flüssigkeitssystem ausläuft. Von den wärmeabsorbierenden Elementen wird die Wärme abgeführt und dem Leitungssystem zugeführt. Die Wärmeleitelemente können sich über die gesamte Rückseite der wärmeabsorbierenden Elemente erstrecken, so daß die Abführung der Wärme von den wärme absorbierenden Elementen an allen Stellen gleichmäßig über geringe Ableitwiderstände erfolgt.So the heat absorbing components come with the heat dissipating ones Do not come into direct contact with liquid. Destruction or damage to this Elements (roof tiles) therefore does not result in the fluid system leaking out. The heat is dissipated from the heat-absorbing elements and into the pipe system fed. The heat conducting elements can extend over the entire back of the heat-absorbing elements extend so that the dissipation of heat from the heat absorbing elements takes place evenly at all points via low leakage resistances.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung steht -das Leitungssystem direkt in Flächenberührung mit mehreren wärmeabsorbierenden Elementen, d.h. es übernimmt gleichzeitig die Funktion des Wärmeleitelementes. Das Leitungssystem kann dabei aus gerade oder kurvenförmig verlegten Rohren bestehen oder aber auch einen großflächigen Behälter aufweisen, der direkt von unten gegen die Rückseite der Dachfläche gelegt wird. Die mit den wärmeabsorbierenden Elementen in Berührung stehende Oberfläche des Behälters ist dabei entsprechend der Struktur der Dachinnenfläche profiliert. Durch Zwischenlegen von Wärmeleitfolien oder durch Aufbringen von Wärmeleitpaste kann der Wärmekontakt zwischen den wärmeabsorbierenden Elementen und dem Leitungssystem noch verbessert werden.In another embodiment of the invention, the line system is stationary directly in surface contact with several heat-absorbing elements, i.e. it takes over at the same time the function of the heat conducting element. The line system can thereby consist of straight or curved pipes or a large area Have container that is placed directly from below against the back of the roof surface will. The surface in contact with the heat-absorbing elements the container is profiled according to the structure of the roof inner surface. By interposing thermal conductive foils or by applying thermal paste can be the thermal contact between the heat-absorbing elements and the pipe system still to be improved.

Zur Erleichterung der mechanischen Befestigung dps Leitungssystems und zur Verbesserung des Wärmeüberganges können die wärmeabsorbierenden Elemente an ihren Rückseiten eine Profilierung aufweisen, die mit einer Gegenprofilierung an den Wärmeleitelementen bzw. der Wand des Leitungssystems zusammengreift.To facilitate the mechanical fastening of the dps pipe system and to improve the heat transfer, the heat-absorbing elements have a profiling on their backs with a counter-profiling engages on the heat conducting elements or the wall of the line system.

Durch die Profilierung wird gleichzeitig die Oberfläche an der Unterseite der wärmeabsorbierenden Elemente vergrößert, so daß die Wärmeableitung verbessert wird.The profiling also creates the surface on the underside the heat-absorbing elements enlarged, so that the heat dissipation improved will.

Die wärmeabsorbierenden Elemente können aus Keramik, Schiefer, Eternit, Beton, Glas, Blech u. dgl. bestehen. Diese Materialien sollten hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit, Witterungsbeständigkeit, Ästhetik usw. den Anforderungen, die an eine Dachabdeckung gestellt werden, entsprechen. Die unter der Dachfläche angeordneten wärmeableitenden Bauteile, Leitungssysteme und Flüssigkeitsbehälter können dagegen aus verhältnismässig billigen Massenkunststoffen, wie Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, bestehen. Diese Kunststoffe brauchen nicht UV-stabil zu sein.The heat-absorbing elements can be made of ceramic, slate, Eternit, Concrete, glass, sheet metal and the like. These materials should be considered in terms of their mechanical Strength, weather resistance, aesthetics, etc. the requirements that a Roof cover are provided, correspond. The ones arranged under the roof area Heat-dissipating components, pipe systems and liquid containers can, however from relatively cheap bulk plastics, such as polyvinyl chloride or polyethylene, exist. These plastics do not need to be UV-stable.

Die Wärmeleitelemente bestehen zweckmässigerweise aus einer Metallfolie, die die Unterseiten der wärmeabsorbierenden Elemente im wesentlichen bedeckt. Hierbei können die wärmeabsorbierenden Elemente zusammen mit den Wärmeleitelementen als Verbund-Dachziegel hergestellt sein, bei denen an der Unterseite eines wärmeabsorbierenden Körpers eine Metallschicht oder Metallfolie angeordnet ist.The heat conducting elements expediently consist of a metal foil, which substantially covers the undersides of the heat absorbing elements. Here the heat-absorbing elements can be used together with the heat-conducting elements as Composite roof tiles can be made in which at the bottom of a heat-absorbing Body a metal layer or metal foil is arranged.

Um eine gute Wärmeableitung von den wärmeabsorbierenden Elementen zu erzielen, können die Wärmeleitelemente Wärmerohre aufweisen, die, wie an sich bekannt, einen leicht verdampfbaren flüssigen Wärmeträger enthalten, und deren Enden über Wärmetauscher mit dem Leitungssystem in Kontakt sind. Derartige Wärmerohre (heat pipes) sind erheblich bessere Wärmeleiter als wärmeleitende Metalle und sie sind daher imstande, eine verlustarme Wärmeübertragung von den wärmeabsorbierenden Elementen zu einem Wärmetauscher durchzuführen.To ensure good heat dissipation from the heat-absorbing elements To achieve, the heat conducting elements can have heat pipes, which, as per se known to contain an easily vaporizable liquid heat carrier, and their ends are in contact with the pipe system via heat exchangers. Such heat pipes (heat pipes) are much better heat conductors than thermally conductive metals and they are therefore able to achieve a low-loss heat transfer from the heat-absorbing Elements to carry out a heat exchanger.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein geschlossener flacher Behälter, dessen eine Wand der Unterstruktur der von den wärmeabsorbierenden Elementen gebildeten Dachfläche angepaßt ist, und der einen stationären flüssigen Wärmeträger enthält, eine durch den stationären Wärmeträger hindurchgehende Leitung aufweist, die von einem weiteren flüssigen Wärmeträger durchströmt ist.In an advantageous development of the invention it is provided that a closed flat container, one wall of which is the substructure of the heat-absorbing Elements formed roof surface is adapted, and the one stationary liquid Heat transfer medium contains, a passing through the stationary heat transfer medium Has line through which a further liquid heat transfer medium flows.

Während Behälter mit einem einzigen Wärmeträger sowohl dem hydrostatischen Druck als auch dem Pumpendruck einer Umwälzpumpe unterliegen, ist ein Behälter mit einem stationären Wärmeträger lediglich dem hydrostatischen Druck ausgesetzt, während das den Behälter durchlaufende Rohr dem höheren Druck des nichtstationären flüssigen Wärmeträgers ohne weiteres standhalten kann. In den Behältern mit zwei verschiedenen Wärmeträgern ist der größte Teil des Fluidinhalts stationär und steht in Wärmeaustausch mit dem durch das Rohr strömenden unter Pumpendruck stehenden zweiten Wärmeträger.While tanks with a single heat carrier both the hydrostatic Pressure as well as the pump pressure of a circulation pump are subject to a container with a stationary heat transfer medium only exposed to the hydrostatic pressure while the pipe running through the container to the higher pressure of the non-stationary liquid Heat carrier can easily withstand. In the containers with two different With heat carriers, most of the fluid content is stationary and is in heat exchange with the second heat transfer medium under pump pressure flowing through the pipe.

Das System mit kombiniertem stationärem und bewegtem Wärmeträger hat den Vorteil, daß der stationäre Wärmeträger eine andere chemische Zusammensetzung haben kann als der in dem Rohrsystem bewegte Wärmeträger. Beispielsweise kann der stationäre Wärmeträger bei Verwendung von Behältern aus Kunststoff und korrosionsfester Rohre eine preisgünstige feuerlöschende Salzsole darstellen, während der bewegte Wärmeträger wegen der Korrosionsgefahr in den nachgeschalteten Wärmeverbrauchern aus relativ teuren Mischungen gefrierpunktserniedrigender organischer Flüssigkeiten, wie z.B. Äthylenglykol, mit Wasser zusammengesetzt sein muß.The system with combined stationary and moving heat transfer medium has the advantage that the stationary heat transfer medium has a different chemical composition can have than the heat transfer medium moving in the pipe system. For example, the stationary heat transfer medium when using containers made of plastic and more corrosion-resistant Pipes represent an inexpensive fire extinguishing brine while moving Heat transfer medium because of the risk of corrosion in the downstream heat consumers from relatively expensive mixtures of organic liquids that lower the freezing point, such as ethylene glycol, must be composed of water.

Während für den erfindungsgemäßen Wärmekollektor als wärmeabsorbierende Elemente die üblichen Dachpfannen benutzt werden können, ist es auch möglich, unter Wahrung des Aussehens der Dachoberseite Dachpfannen zu benutzen, die noch besser auf die Funktionen der Wärmeabsorption, der mechanischen Befestigung der an der Dachunterseite unzubringenden wärmeableitenden Elemente sowie die Wärmeableitung selbst abgestimmt sind. hierzu können die wärmeabsorbierenden Elemente beispielsweise aus Ziegeln bestehen, die Zuschlagstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit haben.While for the heat collector according to the invention as a heat-absorbing Elements the usual roof tiles can be used, it is also possible under Maintaining the appearance of the top of the roof using tiles that are even better on the functions of the Heat absorption, mechanical fastening the heat-dissipating elements that cannot be placed on the underside of the roof, as well as the heat dissipation are coordinated themselves. for this purpose, the heat-absorbing elements can, for example consist of bricks that have aggregates to increase thermal conductivity.

Bei Tonziegeln besteht außerdem die Möglichkeit, diesen beim Brennvorgang einen besonders dichten Scherben zu geben, um Behinderungen des Wärmeüberganges durch lufthaltige Poren durch eine geeignete Herstellungstechnologie zu vermeiden. Eine leichte Narbung an der Außenfläche in Verbindung mit dunkler Färbung des Tonmaterials erhöhen außerdem die Absorptionsfähigkeit.With clay bricks there is also the possibility of this during the firing process to give a particularly dense body to prevent heat transfer by using a suitable manufacturing technology to avoid air-containing pores. A slight grain on the outer surface in connection with a dark color of the clay material also increase the absorption capacity.

Eine glasierte Oberfläche ist allerdings wegen des erhöhten Reflektionsvermögens für Solarstrahlung möglichst zu vermeiden. Zweckmässigerweise sind die Oberseiten der wärmeabsorbierenden Elemente rauh und die Unterseiten glatt, z.B. glasiert.A glazed surface is, however, because of the increased reflectivity to avoid solar radiation if possible. The tops are expedient the heat-absorbing elements are rough and the undersides are smooth, e.g. glazed.

Eine besonders einfach zu realisierende kostengünstige Konstruktion ergibt sich, wenn an den Unterseiten der wärmeabsorbierenden Elemente Rillen zum Einklemmen von Rohr- oder Schlauchleitungen vorgesehen sind. Hierbei brauchen nach der üblichen Herstellung des Daches aus den Ziegeln lediglich die Rohr- oder Schlauchleitungen von unten gegen die Dachziegel gedrückt werden.An inexpensive construction that is particularly easy to implement arises when grooves on the undersides of the heat-absorbing elements Pinching of pipes or hose lines are provided. Here need after the usual production of the roof from the bricks only the pipes or hoses pressed against the roof tiles from below.

Damit der Wärmekollektor neben der Strahlungswärme auch Konvektionswärme unmittelbar aus der Außenluft aufnehmen kann, können bevorzugt die Unterseiten der wärmeabsorbierenden Elemente längslaufende Luftführungskanäle aufweisen. Beim Belegen eines Daches mit solchen Ziegeln entstehen in der Dachfläche von der Traufe bis zum First reichende Luftkanäle, welche im Abstand eines Ziegels jeweils Zuspeisungsmöglichkeiten für Außenluft bieten. Die unter dem durchgehenden Luftkanal liegenden wärmeabführenden Bauelemente können im Bereich des Luftkanals glattflächig sein oder nach Innnen weisende Rillen haben, so daß ein jeweils vom Ziegel und von den wärmeabführenden Bauelement umschlossener Luftkanal entsteht.So that the heat collector not only radiates heat, but also convection heat can absorb directly from the outside air, the undersides of the have heat-absorbing elements longitudinal air ducts. When occupying of a roof with such tiles arise in the roof surface from the eaves up to the ridge reaching air ducts, which in each case a brick Feeding options for outside air. The heat-dissipating ones located under the continuous air duct Components can be smooth in the area of the air duct or towards the inside have pointing grooves so that one each from the brick and from the heat dissipating Component enclosed air duct is created.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.Some exemplary embodiments are described below with reference to the figures the invention explained in more detail.

Es zeigen: Figur 1 eine Ansicht mehrerer Dachziegel von unten mit metallischen Wärmeleitelementen und längslaufenden Leitungsrohren, Figur 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten Aufbaus, Figur 3 die Ansicht eines Dachziegels von unten, jedoch mit einem gegenüber Figur 1 modifizierten Verlauf der Rohrleitung, Figur 4 eine Ansicht eines Dachziegels von unten mit Wärmeableitung durch ein Wärmerohr, Figur 5 einen der Struktur der Dachunterfläche angepaßten Behälter zum Hindurchleiten einer Wärmeableitflüssigkeit, Figur 6 einen der Struktur der Dachunterfläche angepaßten Behälter zur Aufnahme eines stationären flüssigen Wärmeträgers mit zusätzlichem Wärmetauscherrohr für einen weiteren flüssigen Wärmeträger, Figur 7 den Einbau eines Behälters an der Dachunterseite, Figuren 8, 9 und 10 verschiedene Querschnittsformen von Dachziegeln mit Profilierungen zur Befestigung von Rohrleitungen und/oder Behältern, Figur 11 einen Querschnitt durch einen Behälter, der an einem Dachziegel der Figur 9 angepaßt ist, Figur 12 eine Ansicht eines Dachziegels mit zylinderförmigen Vertiefungen von unten, Figur 13 eine Seitenansicht, ähnlich derjenigen der Figur 2, jedoch mit durchgehenden Luftkanälen für die Luftzirkulation, und Figur 14 eine Weiterbildung der Konstruktion nach Fig.13, mit zusätzlicher Unterbelüftung.They show: FIG. 1 a view of several roof tiles from below metallic heat conducting elements and longitudinal conduits, Figure 2 a Side view of the structure shown in Figure 1, Figure 3 is a view of a roof tile from below, but with a modified course of the pipeline compared to Figure 1, FIG. 4 shows a view of a roof tile from below with heat dissipation through a heat pipe, FIG. 5 shows a container adapted to the structure of the lower surface of the roof for passing through a heat dissipation fluid, FIG. 6 one adapted to the structure of the lower surface of the roof Container for holding a stationary liquid heat carrier with an additional Heat exchanger tube for a further liquid heat transfer medium, FIG. 7 the installation of a Container on the underside of the roof, Figures 8, 9 and 10 different Cross-sectional shapes of roof tiles with profiles for fastening pipelines and / or containers, Figure 11 shows a cross section through a container that is attached to a Roof tile of Figure 9 is adapted, Figure 12 is a view of a roof tile with cylindrical depressions from below, FIG. 13 a side view, similar to that of Figure 2, but with continuous air channels for air circulation, and Figure 14 a further development of the construction according to FIG. 13, with additional under-ventilation.

In Figur 1 sind vier Dachziegel 10 von der Unterseite des Daches gesehen dargestellt. In Figur 2 sind zwei dieser Ziegel in Seitenansicht sichtbar. Die Ziegel 10 sind hier als Platten dargestellt, jedoch können sie im Prinzip auch jede andere profilierte Struktur haben. Die Ziegel 10 können beispielsweise aus gebranntem Ton oder aus einem anderen für Dachabdeckungen geeigneten Material bestehen, das ein hohes Wärmeabsorptionsvermögen hat. Die auf die Dachziegel 10 auftreffende Sonnenstrahlung erwärmt die Dachziegel.In Figure 1, four roof tiles 10 are seen from the underside of the roof shown. In Figure 2, two of these bricks are visible in side view. The bricks 10 are shown here as plates, but in principle they can also be any other have a profiled structure. The bricks 10 can for example be made of baked clay or of another material suitable for roof coverings, which is a has high heat absorption capacity. The solar radiation impinging on the roof tiles 10 heats the roof tiles.

An der Unterseite eines jeden Dachziegels befindet sich eine Metallfolie oder ein Metallblech 11, die (das) die gesamte Unterseite bedeckt und sich somit auch in den Überlappungsbereich zweier benachbarter Dachziegel 10 erstreckt. Das Metall 11 dient als Wärmeableitelement, um die Wärme der Dachziegel 10 zu den Rohrleitungen 12 zu transportieren, die an den Rückseiten der Dachziegel entlanglaufen und in engem Berührungskontakt mit dem Metall 11 stehen. Wie Figur 2 zeigt, sind die Rohre 12 an den Stufen, die zwischen zwei Dachziegeln 10 gebildet werden, ebenfalls stufenförmig gekrümmt, so daß sie der Struktur der Dachunterfläche eng folgen>.There is a metal foil on the underside of each roof tile or a metal sheet 11 which covers the entire underside and thus itself also extends into the overlap area of two adjacent roof tiles 10. That Metal 11 serves as a heat dissipation element to transfer the heat from the roof tiles 10 to the pipes 12, which run along the back of the roof tiles and in close physical contact with the metal 11. As Figure 2 shows, the tubes are 12 to the Steps formed between two roof tiles 10, also curved in steps, so that they fit the structure of the roof undersurface closely follow>.

Im vorliegenden Fall sind die Rohre 12, die von einer Flüssigkeit durchflossen werden, in Längsrichtung der Dachziegel 10 verlegt, jedoch können sie ebenso gut in Querrichtung verlaufen oder in einer anderen Richtung Wichtig ist nur der enge Berührungskontakt zu dem Metall 11 und damit der Wärmekontakt zu den Dachziegeln 10. Unter den Rohren 12 oder anderen wärmeabführenden Elementen ist zweckmäßigerweise noch eine Wärmedämmschicht angeordnet. Zwischen den Rohren und der Wärmedämmschicht ist zweckmäßigerweise eine Unterlegfolie angeordnet, die dazu dient, Schwitzwasser oder eventuelle Leckflüssigkeit aus den Rohren abzuleiten. In the present case, the tubes 12 are made of a liquid are traversed, laid in the longitudinal direction of the roof tiles 10, but they can run just as well in the transverse direction or is important in another direction only the close physical contact with the metal 11 and thus the thermal contact with the Roof tiles 10. Under the pipes 12 or other heat dissipating elements expediently also arranged a thermal insulation layer. Between the pipes and the thermal insulation layer is expediently arranged a backing film, which for this purpose serves to drain condensation water or any leakage fluid from the pipes.

Die Enden der Rohre 12 sind zusammengeschaltet und an eine Leitung angeschlossen, die direkt zu einem Wärmeverbraucher oder zu einer Wärmepumpe führt. Die Rohre 12 können untereinander entweder parallel geschaltet oder in Serie geschaltet werden.The ends of the tubes 12 are interconnected and connected to a line connected, which leads directly to a heat consumer or to a heat pump. The tubes 12 can either be connected in parallel with one another or connected in series will.

Das von den Dachziegeln zu einem Wärmeverbraucher führende Rohrsystem kann ferner über eine konventionelle, der Solarstrahlung direkt ausgesetzte Kollektoranlage geführt werden. Diese Schaltvariante hat beim Vorhandensein von Solarstrahlung den Vorteil, daß die Grundlastaufheizung des Kollektorfluids im Bereich bis ca. 500C von dem Absorberdach der Erfindung übernommen wird, während die Endaufheizung von dem konventionellen Kollektor erbracht wird. Dies führt zu einer Einsparung der teuren konventionellen Kollektoren und zur raschen Temperaturanhebung in diesen Kollektoren, was für bestimmte Anwendungszwecke, wie z.B. solare Kühlung nach dem Absorptionsprinzip oder zur Bereitung von Warmwasser hohen Temperaturniveaus von Interesse sein kann.The pipe system leading from the roof tiles to a heat consumer can also be done via a conventional collector system directly exposed to solar radiation be guided. When solar radiation is present, this switching variant has the Advantage that the base load heating of the collector fluid in the range up to approx is taken over by the absorber roof of the invention, while the final heating of the conventional collector. This leads to a saving in the expensive conventional collectors and for rapid temperature increase in them Collectors, which are used for certain purposes, such as solar cooling after the Absorption principle or for the preparation of hot water at high temperature levels May be of interest.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 sind ebenfalls mehrere mit Metall 11 belegte Dachziegel 10 an ihren Rückseiten durch ein Rohr 13 miteinander verbunden.In the embodiment of Figure 4 are also several with Metal 11 covered roof tiles 10 on their rear sides through a pipe 13 tied together.

Bei dem Rohr 13 handelt es sich um ein Wärmerohr (heat pipe). Derartige Wärmerohre sind bekannt. Es handelt sich um geschlossene Rohre, die eine leicht verdampfbare Flüssigkeit enthalten. Solche Wärmerohre haben bekanntlich eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit, die die Wärmeleitfähigkeiten der besten bekannten metallischen Leiter weit übersteigt.The pipe 13 is a heat pipe. Such Heat pipes are known. They are closed tubes that are easy to use Contain vaporizable liquid. Such heat pipes are known to have an extreme high thermal conductivity, which is the thermal conductivity of the best known metallic Far exceeds the ladder.

Das Ende des Wärmerohres 13 ist an das Leitungssystem 12 angeschlossen, das von einer Flüssigkeit durchströmt wird, welche dem Verbraucher oder der Wärmepumpe zugeführt wird. Das Leitungssystem 12 übernimmt in dieser Ausführungsvariante auch die Funktion eines Wärmetauschers.The end of the heat pipe 13 is connected to the pipe system 12, which is traversed by a liquid, which the consumer or the heat pump is fed. The line system 12 also takes over in this embodiment variant the function of a heat exchanger.

Das Wärmerohr 13 schafft einen schnellen und verlustarmen Wärmeübergang von den Rückseiten der Dachziegel zum Leitungssystem 12. Die Wärmerohre 13 können sich über die gesamte Höhe der Dachfläche von der Traufe bis zum First erstrecken und das Leitungssystem 12 kann am oberen Ende quer zu mehreren Wärmerohren 13 verlaufen und deren Wärmeenergien einsammeln. Wärmerohre 13 sind natürlich mit der rückseitigen Metallbeschichtung 11 der Dachziegel gut wärmeleitend verbunden.The heat pipe 13 creates a fast and low-loss heat transfer from the back of the roof tiles to the pipe system 12. The heat pipes 13 can extend over the entire height of the roof surface from the eaves to the ridge and the line system 12 can run transversely to a plurality of heat pipes 13 at the upper end and collect their heat energies. Heat pipes 13 are of course with the rear Metal coating 11 of the roof tiles connected with good thermal conductivity.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine andere Möglichkeit des Wärmeüberganges vUn den Dachziegeln zu der Wärmeableitflüssigkeit. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist ein Behälter 15 vorgesehen, der möglichst flach ausgebildet ist und in den Zwischenraum zwischen zwei Dachsparren 16 eingepaßt ist. Während die Rückwand 17 des Behälters 15 eben ist, ist die Vorderwand 18 entsprechend der Innenstruktur des Daches profiliert, so daß die Vorderwand 18 möglichst eng und großflächig an den Rückseiten der Dachziegel anliegt. Für die Dachlatten 19 sind in der Vorderwand 18 Ausnehmungen 20 vorgesehen, so daß der Behälter 5 die Dachlatten 19 umfaßt, und im übrigen voll an den Ziegeln anliegt.Figures 5 to 7 show another possibility of heat transfer vUn the roof tiles to the heat dissipation fluid. In these embodiments a container 15 is provided, which is designed as flat as possible and in the space is fitted between two rafters 16. While the rear wall 17 of the container 15 is flat, the front wall 18 is profiled according to the internal structure of the roof, so that the front wall 18 as closely as possible and over a large area on the rear sides of the roof tiles is present. For the roof battens 19 are in the Front wall 18 recesses 20 provided so that the container 5 comprises the roof battens 19, and otherwise full rests against the bricks.

Der Behälter 15 kann aus billigem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Es sollte möglichst flach sein, um den durch die Flüssigkeit erzeugten hydrostatischen Druck gering zu halten. Der Behälter 15 wird von Flüssigkeit durchströmt, die sich dabei durch die von den Rückseiten der Dachziegel zum Behälter übertragene Wärme erwärmt. Es genügt, wenn die Behälterwände 17,18 einen Abstand von einigen Millimetern haben. Je dünner der hinter den Dachziegeln erzeugte Flüssigkeitsvorhang ist, desto geringer ist die Trägheit des Systems.The container 15 can be made of inexpensive plastic material. It should be as flat as possible to accommodate the hydrostatic generated by the liquid To keep pressure low. The container 15 is flowed through by liquid, which by the heat transferred from the back of the roof tiles to the container warmed up. It is sufficient if the container walls 17, 18 are spaced a few millimeters apart to have. The thinner the curtain of liquid created behind the roof tiles, the more the inertia of the system is less.

Der Behälter 15 wirkt gleichzeitig als Samnler für Gebäudeverlustwärme, indem er das Entweichen von Warmluft durch das Dach hindurch erschwert.The container 15 acts at the same time as a collector for building heat loss, by making it difficult for warm air to escape through the roof.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist der gleiche Behälter 15 vorgesehen wie gemäß Figuren 5 und 7, jedoch mit dem Unterschied, daß der in Figur 6 dargestellte Behälter 15 eine stationäre Flüssigkeit enthält, die ständig in ihm verbleibt.In the embodiment of Figure 6 is the same container 15 provided as in Figures 5 and 7, but with the difference that the in Figure 6 illustrated container 15 contains a stationary liquid that is constantly remains in him.

Der Behälter 15 von Figur 6 hat also einen geschlossenen Innenraum, durch den ein Rohr 21 hindurchführt.The container 15 of Figure 6 thus has a closed interior, through which a tube 21 passes.

Dieses Rohr 21 hat die Funktion eines Wärmeaustauschers.This tube 21 has the function of a heat exchanger.

Es ist von einem nicht-korrosiven flüssigen Wärmeträger durchflossen und an den Wärmeverbraucher bzw.A non-corrosive liquid heat transfer medium flows through it and to the heat consumer or

die Wärmepumpe angeschlossen. Das Rohr 21 enthält also die Flüssigkeit, die unter höherem Druck steht, weil sie umgepumpt wird, während der Behälter 15 nur stationäre Flüssigkeit enthält, die auch keine hochwertigen oder gefährlichen Zusätze enthalten muß.the heat pump is connected. The tube 21 thus contains the liquid which is under higher pressure because it is circulated while the container 15 only contains stationary fluid that is also not of high quality or contain dangerous additives.

Der Behälter 15 kann daher aus einfachem und kostengünstigem Material hergestellt werden.The container 15 can therefore be made of simple and inexpensive material getting produced.

Die Figuren 8, 9 und 10 zeigen Querschnitssformen von Dachziegeln,um einen engen Flächenkontakt mit Rohrleitungen oder Behältern herzustellen. An den Rückseiten der Dachziegel befinden sich Führungsrillen 22, 22', 22", die beispielsweise rund, dreieckförmig, oval oder rechteckig sein können. In diese Führungsrinnen können entweder Rohre eingesetzt werden oder Wärmeableitfolien, die ihrerseits mit einem Behälter oder einem Rohrsystem in Verbindung stehen Die Rillen 22 können als Rastelemente ausgebildet sein, in denen die Rohre, Ansätze von Behältern oder Folien festgeklemmt werden. Soweit die wärmeabführenden Elemente nicht in Führungsrillen o. dgl. mit Haltewulsten eingepreßt sind, können anderweitige Verankerungsmittel vorgesehen werden, um die wärmeabführenden Elemente in engem Kontakt mit den wärmeabsorbierenden Elementen (Ziegeln) zu halten.Figures 8, 9 and 10 show cross-sectional shapes of roof tiles establish close surface contact with pipelines or containers. To the There are guide grooves 22, 22 ', 22 "on the back of the roof tiles, for example can be round, triangular, oval or rectangular. In these guide channels you can either pipes are used or heat dissipation foils, which in turn are connected to a Containers or a pipe system are connected. The grooves 22 can act as locking elements be designed in which the pipes, lugs of containers or foils are clamped will. As far as the heat-dissipating elements are not in guide grooves or the like Retaining beads are pressed in, other anchoring means can be provided be to keep the heat dissipating elements in close contact with the heat absorbing To hold elements (bricks).

Figur 11 zeigt einen Behälter 23, der dem Ziegel der Figur 9 angepaßt ist und Vorsprünge 24 aufweist, die in die Rillen 22' hineinpassen. Wenn anstelle des Behälters 23 ein folienartiges Wärmeableitelement benutzt wird, ist dieses ebenfalls mit Vorsprüngen 24 versehen, die in die Rillen 22' des Dachziegels eingepaßt sind. Alternativ können in den Rillen 22, 22', 22" die Rohre gemäß Figur 1 oder Wärmerohre gemäß Figur 4 verlegt werden.FIG. 11 shows a container 23 which is adapted to the brick of FIG and has projections 24 which fit into the grooves 22 '. If instead of the container 23 a film-like heat dissipating element is used, this is also provided with projections 24 which are fitted into the grooves 22 'of the roof tile. Alternatively, the tubes according to FIG. 1 or heat pipes can be placed in the grooves 22, 22 ', 22 " be laid according to Figure 4.

Der in Figur 12 dargestellte Dachziegel 10' weist an seiner Rückseite mehrere zylinderförmige Vertiefungen 25 auf, die ggf. mit einem Wulstrand in der Zylindermantelfläche versehen sein können.The roof tile 10 ′ shown in FIG. 12 has on its rear side several cylindrical recesses 25, which may have a bead in the Cylinder surface can be provided.

Die Vertiefungen 25 dienen zur Befestigung eines Behälters, der sich über einen oder mehrere Dachziegel erstrecken kann oder zur Befestigung einer Wärmeableitfolie.The recesses 25 are used to attach a container, which Can extend over one or more roof tiles or to attach a heat dissipation film.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 13 gleicht weitgehend demjenigen der Figuren 1 und 2, jedoch mit dem Unterschied, daß zwischen den einander überlappenden Teilen zweier Dachziegel 10 Lüftungskanäle 26 vorhanden sind. Diese Lüftungskanäle bewirken, daß der Dachziegel 10 an allen Seiten mit der Außenluft in Berührung kommt, so daß er imstande ist, aus der Außenluft Wärme durch Konvektion aufzunehmen. Die längslaufenden Rillen, die die Luftführungskanäle 26 begrenzen, sind um die hintere Ziegelkante herum geführt. Beim Belegen eines Daches mit derartigen Ziegeln entstehen in der Dachfläche von der Traufe bis zum First reichende Luftkanäle, welche im Abstand eines Ziegels jeweils mit der Außenluft in Kontakt stehen.The exemplary embodiment in FIG. 13 is largely the same as that of Figures 1 and 2, but with the difference that between the overlapping Share two roof tiles 10 ventilation ducts 26 are present. These ventilation ducts cause the roof tile 10 to come into contact with the outside air on all sides, so that it is able to absorb heat from the outside air by convection. the longitudinal grooves that delimit the air ducts 26 are around the rear Brick edge led around. When covering a roof with such tiles arise in the roof area from the eaves to the ridge reaching air ducts, which are at a distance of each brick are in contact with the outside air.

Die unter dem durchgehenden Luftkanal liegenden wärmeabführenden Bauelemente können im Bereich des Luftkanals glattflächig sein oder nach innen weisende Rillen haben, so daß ein jeweils vom Ziegel und dem wärmeabführenden Bauelement 12 umschlossener gemeinsamer Luftkanal 27 entsteht.The heat-dissipating components located under the continuous air duct can be smooth in the area of the air duct or grooves pointing inwards have, so that each of the brick and the heat-dissipating component 12 is enclosed common air duct 27 arises.

Bei stirnseitig an der Ziegelfläche anstehendem Winddruck wird die Luftströmung in den Kanälen 26, 27 vorzugsweise von unten nach oben verlaufen. Bei Windstille erfolgt der Luftaustausch bei unterkühlten wärmeableitenden Bauelementen überwiegend in der umgekehrten Richtung. Dies ist auf das Anwachsen des spezifischen Gewichtes der in den Luftkanälen befindlichen Luft zurückzuführen, welche das Bestreben hat, von oben nach unten über die Dachfläche zu entweichen und wärmere Umgebungsluft über die vielzahligen Durchtrittsöffnungen nachzuziehen. Damit ist gewährleistet, daß die wärmeabführenden Bauelemente 12 bei jeder Windrichtung und auch bei ruhiger Rußenluft immer mit Außenluft in Berührung kommen, so daß zusätzlich zur Solarstrahlung direkt Wärme aus der Luft aufgenommen wird.If there is wind pressure on the face of the brick surface, the Air flow in the channels 26, 27 preferably run from bottom to top. at There is no wind when the air is exchanged when the heat-dissipating components are supercooled mostly in the opposite direction. This is due to the growth of the specific Weight of the air in the air ducts attributed to the aspiration has to escape from top to bottom over the roof surface and warmer ambient air to tighten through the numerous openings. This guarantees that the heat-dissipating components 12 in any wind direction and also in quieter Soot air always come into contact with outside air, so that in addition to solar radiation heat is absorbed directly from the air.

Die Konstruktion der Figur 14 gleicht weitgehend derjenigen der Figur 13, wobei jeweils gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zusätzlich sind in Figur 14 unterhalb der wärmeabführenden Bauelemente bzw. Rohre 12 Luftkanäle 28 vorgesehen, die auf der anderen Seite durch eine Wärmedämmschicht 29 begrenzt sind. Die Wärmedämmschicht 29 ist auf der den Kanälen 28 zugewandten Seite mit einer Folie 30 zum Ableiten von Schwitzwasser oder ggf. aus den Rohren 12 entweichendem Leckwasser belegt. Durch die zusätzliche unterseitige Belüftung der wärmeableitenden Bauelemente 12 sind die wärmeableitenden Bauelemente 12 nunmehr beidseitig belüftet. Dies hat den Vorteil, daß bei gleicher Elementgröße mehr Wärme aus der Umgebungsluft eingefangen werden kann als bei nur einseitig belüfteten wärmeableitenden Elementen 12. Dies hat sich durch Messungen in der Praxis bestätigt. Falls die Firstziegel des Daches mit Lüftungsöffnungen versehen werden, entsteht bei dieser Ausführungsform ein von der Dachtraufe zum First reichender durchgehender Luft kanal, welcher an den beiden Enden direkt Kontakt mit der Umgebungsluft hat.The construction of FIG. 14 largely resembles that of the figure 13, wherein the same parts are provided with the same reference numerals. Additionally are in Figure 14 below the heat dissipating components or tubes 12 air ducts 28 is provided, which is limited on the other side by a thermal insulation layer 29 are. The thermal insulation layer 29 is on the side facing the channels 28 with a Foil 30 for discharging condensation water or possibly escaping from the pipes 12 Leakage occupied. Thanks to the additional ventilation on the underside of the heat-dissipating Components 12, the heat-dissipating components 12 are now ventilated on both sides. This has the advantage that with the same element size, more heat from the ambient air can be captured than with only one-sided ventilated heat dissipating Elements 12. This has been confirmed by measurements in practice. If the ridge tiles the roof are provided with ventilation openings, arises in this embodiment a continuous air duct reaching from the eaves to the ridge, which at both ends are in direct contact with the ambient air.

Die unterseitige Belüftung der wärmeableitenden Elemente kann auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen angewandt werden. Eventuell kann eine ausschließlich unterseitige Belüftung erfolgen, wenn eine oberseitige Belüftung nicht vorhanden ist. Die Vorteile einer starken Belüftung bestehen im wesentlichen in der vergrößerten Energieeinfangsfläche. Außerdem wird bei allen denkbaren Witterungszuständen, also auch bei schneebedecktem Dach, eine ausreichende Belüftung der Wärmeableitungselemente und der Holzkonstruktion des Daches sichergestellt.The underside ventilation of the heat dissipating elements can also can be used in all other exemplary embodiments described. Possible Ventilation on the underside can only be used if there is ventilation on the top There is no ventilation. The advantages of strong ventilation are in the essentially in the enlarged energy-collecting area. In addition, at all conceivable weather conditions, i.e. even with a snow-covered roof, sufficient Ventilation of the heat dissipation elements and the wooden structure of the roof ensured.

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Claims

Claims 9 Srmekollektor t with a heat absorber, which is preferably absorbs both radiant heat and convection heat, and one of one Fluid flow through the piping system to discharge the absorbed by the absorbers Heat, that is, that the heat absorber consists of numerous-individual Bricks or brick-like heat-absorbing elements (10), whose sun-facing Pages are at least partially in thermally conductive contact with the line system.

2. Heat collector according to claim 1, characterized in that the Sides of the heat-absorbing elements (10) facing away from the sun in surface contact with heat conducting elements (11), which in turn make physical contact with the line system (12) have.

3. Heat collector according to claim 1, characterized in that the Line system itself in surface contact with one or more heat-absorbing Elements (10).

4. Heat collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the heat-absorbing elements (10) have a profile on their rear sides (22, 22 ', 22 ", 25) with a counter-profile (24) on the heat-conducting elements or engages on the wall of the line system (23).

5. Heat collector according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the line system has a flat container (15, 23), one wall of which (18, 24) of the structure of the formed by the heat-absorbing elements (10) Roof area taking into account the Roof battens (20), etc. adapted is.

6. Heat collector according to claim 2, characterized in that the Heat conducting elements (11) consist of a metal foil or a metal sheet, which (which) substantially covers the undersides of the heat absorbing elements (10).

7. Heat collector according to claim 2 or 6, characterized in that that the heat conducting elements (11) have heat pipes (13) which, as is known per se, contain an easily evaporable liquid heat carrier and their ends with the Line system (12) are in thermal contact.

8. Heat collector according to one of claims 1 to 7, characterized in that that a closed flat container (15), one wall of which is the substructure is adapted to the roof area formed by the heat-absorbing elements (10), and which includes a stationary heat transfer medium, one through the stationary heat transfer medium has continuous line (21) from another liquid heat carrier is flowed through.

9. Heat collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the heat-absorbing elements consist of bricks (10), which contain additives to increase thermal conductivity.

10. Heat collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the tops of the heat absorbing elements (10) rough and the undersides are smooth.

11. Heat collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that grooves (22, 22 ', 22't) are provided for clamping pipe or hose lines.

12. Heat collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the undersides of the heat absorbing elements (10) are longitudinal Have air ducts (27).

13. Heat collector according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the side facing away from the heat-absorbing elements a heat-insulating layer is arranged on the heat-conducting elements.

14. Heat collector according to claim 13, characterized in that between an air duct is arranged between the heat-conducting elements and the heat-insulating layer.

15. Heat collector according to claim 1 to 14, characterized in that that the line system is known per se on its side facing away from the sun Way is designed to absorb convection heat.