DE3006905A1

DE3006905A1 - Energy absorption system for building roof - has air gap between outer skin and absorber with connection to outside air

Info

Publication number: DE3006905A1
Application number: DE19803006905
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Chem. Dr. 4330 Mülheim Ritter
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1980-02-23
Filing date: 1980-02-23
Publication date: 1981-09-03

Abstract

The absorption plant is for the recovery of heat energy from the ambient air, and for solar radiation energy, converted into heat energy on the outer skin of the building. It uses a heat transfer fluid, passing through an absorber, which is connected to the evaporator of a heat pump, and there is an insulation layer behind the absorber. An air gap (16) between the outer skin (10) and the absorber (15) is in automatic ventilation connection with the outside air. The absorber and the insulation layer (18) are separated by an additional air gap (19), which also is in connection with the outside air.

Description

Energieabsorberanlage Energy absorber system

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorberanlage für Gebäude, zur Gewinnung von Wärmeenergie aus der Umgebungsluft und von an der Außenhaut des Gebäudes in Wärmeenergie umgewandelter Solarstrahlungsenergie, mit einem von einer Wärmeübertragungsflüssigkeit durchflossenen Absorber, der an den Verdampfer einer Wärmepumpe angeschlossen ist, und einer hinter dem Absorber angeordneten Isolierschicht.The invention relates to an energy absorber system for buildings, for Extraction of thermal energy from the ambient air and from the outer skin of the building Solar radiation energy converted into thermal energy, with one of a heat transfer fluid through-flow absorber that is connected to the evaporator of a heat pump, and an insulating layer arranged behind the absorber.

Es ist bekannt, mit Hilfe von Wärmepumpen der Umgebungsluft (Außenluft) Wärme zu entziehen, diese Wärmeenergie auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben und zu Heizungszwecken, z.B. zur Beheizung von Gebäuden, zu nutzen.It is known that with the help of heat pumps the ambient air (outside air) To withdraw heat, to raise this thermal energy to a higher temperature level and for heating purposes, e.g. to heat buildings.

Zu diesem Zweck kann man z.B. mit Hilfe eines Gebläses Außen luft über einen kompakten Rippenrohrwärmetauscher leiten, der gleichzeitig Bestandteil des Verdampfers der Wärmepumpe ist. Das System arbeitet auch noch bei eisiger Außenluft, wenngleich mit einer geringeren Leistungszahl als wenn die Luft Sommertemperaturen aufweist.For this purpose, outside air can e.g. with the help of a fan via a compact finned tube heat exchanger, which is also part of the of the heat pump's evaporator. The system also works in icy outside air, albeit with a lower coefficient of performance than when the air is summer temperatures having.

Die Rippenrohre solcher oder anderer komptakt gebauter Wärmetauscher können als Bestandteil des kalten Teils der Wärmepumpe bei Zufuhr feuchter und kühler Außenluft sehr schnell total vereisen, wobei die Leistung des Systems auf unpraktisch kleine Werte sinkt, so daß man auf ein anderes Heizsystem umschalten muß.In alternativ bivalenten Heizungssystemen tut man das auch.The finned tubes of such or other compactly built heat exchangers can be used as part of the cold part of the heat pump with a humid and cooler supply Outside air freeze completely very quickly, whereby the performance of the system is impractical low values, so that you have to switch to another heating system, as an alternative Bivalent heating systems do the same.

Nun sind von den Investitionskosten her monovalente Heizsysteme den bivalenten vorzuziehen. In monovalenten Heizsystemen mit Wärmepumpenbetrieb benötigt man zur Vermeidung des oben beschriebenen Nachteils große und glatte Absorberflächen, die bei Zufuhr kühler und feuchter Luft zwar auch vereisen, wo aber trotz eines Eispanzers von einigen Zentimetern aufgrund der ausreichenden Wärmeleitfähigkeit des Eises und praktisch unvermindert großer Oberfläche keine wesentliche Leistungseinbuße des Systems resultiert. Man hat solcher große Flächen benötigenden Luftwärmetauscher schon vielfach eingesetzt, z.B. auf Dächern in Form von kühlsoledurchspülten Rohren, Schläuchen oder Platten, in Form von Blechen mit ein- oder untergelegten Kühlsoleleitungen, als Ersatz von Ziegeldächern oder -fassaden, als soledurchflossene Kunststoffmatten auf Flachdächern oder in Form von soledurchflossenen Rohren oder Platten als Zäune und spricht allgemein von Energie-Dächern, -Fassaden oder -Zäunen. Die Kühlsole wird in einem gesonderten Kreislauf von den Wärmeabsorbern zum Verdampfer der Wärmepumpe geleitet, dort abgekühlt und dann zu den Wärmeabsorbern zurückgeführt. Bei einem Wärmepumpenbetrieb in Kombination mit solchen kühlsoledurchflossenen Absorbern hat man den Vorteil, auch solare Strahlungsenergie, die auf die Absorber trifft, einfangen zu können. Die Intensität der Solarstrahlung unterliegt bekanntlich sehr starken jahreszeitlichen, tageszeitlichen und wetterabhängigen Schwankungen. Hat man aber die Solarstrahlungsenergie - wenn auch sehr unregelmäßig - zur Verfügung, so kann sie, besonders in der kalten Jahreszeit, die Gesamtwirtschaftlichkeit einer Wärmepumpenheizung beträchtlich erhöhen.Now, in terms of investment costs, monovalent heating systems are the best preferable to bivalent. Required in monovalent heating systems with heat pump operation to avoid the disadvantage described above, large and smooth absorber surfaces which also freeze when cool and moist air is supplied, but where in spite of one thing Ice armor of a few centimeters due to the sufficient thermal conductivity of the ice and practically undiminished large surface no significant loss of performance of the system results. One has air heat exchangers of this type which require large areas already used many times, e.g. on roofs in the form of pipes flushed with cooling brine, Hoses or plates, in the form of metal sheets with cooling brine lines laid in or underneath, as a replacement for tiled roofs or facades, as brine-filled plastic mats on flat roofs or in the form of brine-filled pipes or panels as fences and speaks generally of energy roofs, facades or fences. The cooling brine is in a separate circuit from the heat absorbers to the evaporator of the heat pump guided, cooled there and then returned to the heat absorbers. At a Heat pump operation in combination with such absorbers through which cooling brine flows one has the advantage of also having solar radiation energy on the absorber meets to be able to capture. As is well known, the intensity of solar radiation is subject to it very strong seasonal, time of day and weather-dependent fluctuations. But if you have the solar radiation energy - albeit very irregularly - available, so it can, especially in the cold season, the overall economy of a Increase heat pump heating considerably.

Der große Flächen erfordernde Energieabsorber mit den Funktionen eines Luftwärmetauschers und Solarstrahlungsabsorbers, der in der Regel aus Metall oder Kunststoffen gefertigt ist, erfordert im Vergleich zum Kompaktwärmetauscher höhere Unvestitionskosten. Metalle als Material sind an sich schon teuer. Kunststoffe als Material müssenstabil gegen die ultraviolette Strahlung der Sonne sein.The energy absorber requiring large areas with the functions of a Air heat exchanger and solar radiation absorber, which is usually made of metal or Plastics is made, requires higher than the compact heat exchanger Uninvestment costs. Metals as a material are expensive in and of themselves. Plastics as Material must be stable against the sun's ultraviolet radiation.

Das bedingt einen höheren Preis als für Kunststoffe, die nur den hydrostatischen Druck der Sole und den Pumpendruck aushalten können müssen und ansonsten praktisch nur gewisse Wärme- und Kältegrade vertragen müssen. Die sturmsichere Verankerung auf dem Dach, an der Fassade oder als Zaun fordern auch ihren Preis. Energiedächer mit großflächigen Absorbern funktionieren auch noch bei einer Bedeckung mit Schnee; 10 cm Schnee führen noch zu keiner ernsthaften Beeinträchtigung einer wohldimensionierten Dachabsorber-Wärmepumpen-heizung. Nun gibt es aber viele sonnenreiche Gegenden, die im Winter recht kalt sind, in denen es gelegentlich so kräftig schneit, daß sich auf den Dächern dortiger Häuser Schneelagen von 30 oder 50 oder mehr Zentimetern bilden und dort wochenlang bestehen bleiben. -Schneelagen dieser Stärke beeinträchtigen nun doch wegen der Isolierwirkung des Schnees das Funktio- nieren der Dachabsorber-Wärmepumpenheizung in erheblichem Maße.That means a higher price than for plastics, which are only hydrostatic Must be able to withstand the pressure of the brine and the pump pressure and otherwise practical only have to endure certain degrees of warmth and cold. The storm-proof anchorage on the roof, on the facade or as a fence also demand their price. Energy roofs with large-area absorbers still work when covered with snow; 10 cm of snow does not lead to any serious impairment of a well-dimensioned one Roof absorber heat pump heating. But now there are many sunny areas which are quite cold in winter when it occasionally snows so hard that there are snow layers of 30 or 50 or more centimeters on the roofs of houses there form and persist there for weeks. -Snow layers of this strength affect now, because of the insulating effect of the snow, the kidneys the roof absorber heat pump heating to a considerable extent.

Bei einer Wärmepumpenheizung in Verbindung mit Kühlsoledächern, -fassaden oder -zäunen kann die in Wärme umgewandelte Solarstrahlung zu starken Temperaturschwankungen der Kühlsole führen. Bei starkem Solarstrahlungsangebot und gleichzeitig geringem Wärmebedarf beim Verbraucher kann die für die Wärmepumpe noch erträgliche Temperaturobergrenze am Verdampfer überschritten werden. Um das zu verhindern, baut man entweder ein Mischventil zwischen die Zu- und Ableitungen der Kühlsole zur Wärmepumpe - und nimmt so die Überschußenergie am Absorber nicht ab - oder man führt die überschußenergie einem Wärmespeicher zu, aus dem sie nach Abklingen der Solarstrahlung, z.B. nachts, der Wärmepumpe zugeführt wird - was technisch vorteilhaft ist. Ob ein solcher Wärmespeicher auch ökonomisch sinnvoll ist, hängt neben den die Gesamtkosten erhöhenden Investitionskosten für die Speicher und die zugehörigen Meß- und Regeleinrichtungen von der Qualität des Speichers und besonders von lokalen Klimafaktoren ab. Die Frage kann aber von Fachleuten entschieden werden. Eine Anlage ohne Speicher ist aber in jedem Fall weniger kapitalaufwendig und deshalb leichter allgemein einzuführen.With heat pump heating in connection with cooling brine roofs and facades or fences, the solar radiation converted into heat can lead to strong temperature fluctuations the cooling brine lead. With strong solar radiation and at the same time low The heat demand at the consumer can exceed the upper temperature limit that is still tolerable for the heat pump exceeded at the evaporator. To prevent that, you either build in Mixing valve between the inlet and outlet lines of the cooling brine to the heat pump - and takes so the excess energy at the absorber does not dissipate - or the excess energy is discharged to a heat storage tank, from which they can be stored after the solar radiation has subsided, e.g. at night, is fed to the heat pump - which is technically advantageous. Whether such a heat storage also makes economic sense depends on the investment costs that increase the total costs for the memory and the associated measuring and control devices on the quality of the store and especially on local climatic factors. But the question can be from To be decided by professionals. A system without storage is in any case less capital intensive and therefore easier to implement in general.

Zum Gesamtkomplex gehört auch das Problem der Ästhetik.The problem of aesthetics is also part of the overall complex.

Bei historischen Gebäuden ist dieser Gesichtspunkt besonders wichtig. Aber auch bei Wohnhäusern können z.B. Energiedächer, die sich im Aussehen von herkömmlichen Ziegel- oder Schieferdächern stark unterscheiden, als häßlich empfunden und daher abgelehnt werden. Daher sind kühlsoleführende Hohldachziegel vorgeschlagen worden.This aspect is particularly important for historical buildings. But even in residential buildings, e.g. energy roofs that look like conventional Tile or slate roofs differ greatly, felt to be ugly and therefore being rejected. For this reason, hollow roof tiles carrying cooling brine have been proposed.

Bei einem Sturm muß man hierbei mit Leckagen rechnen. Auch Doppeldächer sind zur Lösung vorgeschlagen worden. Hier liegen Kühlsoleleitungen oder -schläuche auf einem Unterdach und werden von Spezialziegeln, die auf ihrer Unterseite Aussparungen zur Aufnahme der Leitungen aufweisen, zugedeckt.In a storm you have to expect leaks. Also double roofs have been proposed as a solution. Cooling brine lines or hoses are located here on a sub-roof and are made of special tiles that have recesses on their underside have to accommodate the lines, covered.

Nun besteht ein weiteres großes Problem darin, den vorhandenen Althausbestand mit Energiedächern oder -fassaden nachzurüsten. Die vorbeschriebenen Vorrichtungen sind geeignet, alte Dächer völlig zu ersetzen, wobei natürlich in jedem Fall die soledurchströmte Dachfläche mit einer guten und wasserdichten Wärmeisolierung zu hinterlegen ist. Die meisten Althausdächer haben jedoch noch eine so lange Lebenserwartung, daß man ihren Ersatz aus wirtschaftlichen Gründen nicht gern ins Auge faßt. Diese Nachteile werden gemäß der nicht vorveröffentlichten älteren Patentanmeldung P 29 T7 098.7 dadurch vermieden, daß ein nachrüstbarer Absorber unter der Dachhaut (z.B. Dachziegeln) angebracht wird. Der Absorber wird über Wärmeleitelemente wenigstens teilweise in wärmeleitenden Kontakt mit der Dachhaut gebracht.Now there is another big problem in the existing old house stock retrofitting with energy roofs or facades. The devices described above are suitable for completely replacing old roofs, although of course the roof area with brine flow with good and waterproof thermal insulation is deposited. Most old house roofs, however, still have such a long life expectancy that one does not like to consider their replacement for economic reasons. These Disadvantages are according to the earlier patent application P 29 T7 098.7 avoided by installing a retrofittable absorber under the roof cladding (e.g. Roof tiles) is attached. The absorber is at least about heat conducting elements partially brought into thermally conductive contact with the roof cladding.

Dabei kann die Rückseite des Absorbers, die dem Dachraum zugewandt ist, außerdem noch zur Aufnahme von Konvektionswärme aus der Luft ausgebildet sein.The back of the absorber, which faces the roof space, can be used is also designed to absorb convection heat from the air.

Mit dieser nachrüstbaren Anordnung werden die Probleme der Asthetik,der Vereisung und der großen Schneeschichten gelöst. Auch braucht der Wärmeabsorber nicht mehr stabil gegen ultraviolette Sonnenstrahlung zu sein. Allerdings bringt die Herstellung einer guten Wärmeleitung zwischen der Dachhaut und dem darunterliegenden Absorber Probleme mit sich, die insbe- sondere den ausführenden Handwerkern nicht geläufig sind und deren Überwindung Zeit und Geld kosten kann Auch für eventuell später notwendig werdende Reparaturen des Daches lassen sich Schwierigkeiten mit den Wärmeleitelementen vorhersehen.With this retrofittable arrangement, the problems of aesthetics, the Icing and the large layers of snow solved. Also needs the heat absorber to be no longer stable against ultraviolet solar radiation. However, brings the creation of good heat conduction between the roof skin and the one below Absorber problems with themselves, especially special the executing Tradespeople are not familiar with and overcoming them can cost time and money It can also be used for repairs to the roof that may become necessary at a later date Foresee difficulties with the heat-conducting elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiekollektoranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Absorber aus einfachen Materialien hergestellt werden kann, die nicht UV-stabil sein müssen, und unter Vermeidung von Wärmeleitelementen eine einfache Montage des Absorbers möglich ist.The invention is based on the object of an energy collector system To create of the type mentioned, in which the absorber is made of simple materials can be produced, which do not have to be UV-stable, and avoiding Heat conducting elements a simple assembly of the absorber is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Außenhaut und dem Absorber ein in selbsttätiger Lüftungsverbindung zur Außenluft stehender Luftspalt vorgesehen ist.To solve this problem, the invention provides that between the outer skin and the absorber have an automatic ventilation connection to the outside air standing air gap is provided.

Bei fehlender Sonneneinstrahlung fließt die am Absorber abgekühlte Luft aufgrund ihrer höheren Dichte aus dem Spalt ab und wird durch etwas wärmere Außenluft ersetzt.If there is no solar radiation, the one that has cooled down at the absorber flows Due to its higher density, air is removed from the gap and is replaced by something warmer Outside air replaced.

Ferner wird etwas Energie durch Strahlung und durch Konvektion von der Dachhaut auf den kühleren Absorber übertragen. Bei Sonneneinstrahlung erhöht sich die Temperaturdifferenz zwischen Außenhaut und Absorber. Die auf den Absorber übertragbare Energiemenge aus Strahlungs- und Konvektionswärme wird entsprechend vergrößert.Furthermore, some energy is obtained from radiation and from convection transferred from the roof to the cooler absorber. Increased when exposed to sunlight the temperature difference between the outer skin and the absorber. The one on the absorber Transferable amount of energy from radiant and convection heat is accordingly enlarged.

Durch das Fortlassen von Wärmeleitelementen zwischen Außenhaut und Absorber wird der Wärmeübergang von der Außenhaut auf den Absorber vermindert. Diese Verminderung wird jedoch teilweise durch das ständige Nachziehen der wärmeren Außenluft kompensiert. Wesentlich ist die Möglichkeit der einfachen Herstellung und Montage des Absorbers. Durch die räumliche Trennung des Absorbers von der Dachhaut sind für den Architekten und Bauherrn die Zuständigkeiten von Dachdeckern (für die Außenhaut) und Installateuren (für den Absorber) klar zu erkenen. Außerdem brauchen die für die einzelnen Gewerke zuständigen Handwerker keine für sie neuen Techniken zu erlernen.By omitting heat conducting elements between the outer skin and Absorber, the heat transfer from the outer skin to the absorber is reduced. These However, the decrease is partly due to the constant drawing in of warmer outside air compensated. The possibility of simple manufacture is essential and Assembly of the absorber. Due to the spatial separation of the absorber from the roof cladding the responsibilities of roofers (for the Outer skin) and installers (for the absorber) can be clearly recognized. Also need the craftsmen responsible for the individual trades do not have any new techniques for them to learn.

Durch die räumliche Trennung des Absorbers von der Dachhaut ist die Belastung der Dachfläche durch Temperaturschwankungen geringer als bei den bekannten Absorberdächern, wodurch die Lebensdauer des Dachbelages erhöht wird.Due to the spatial separation of the absorber from the roof cladding, the The load on the roof surface due to temperature fluctuations is lower than with the known ones Absorber roofs, which increases the service life of the roof covering.

Bei starker Sonneneinstrahlung und abgeschalteter Wärmepumpe wird die Luft im Spalt wärmer als die Außenluft. Sie steigt daher aus dem Spalt auf und zieht kühlere Luft nach. Hierdurch wird die Wärmebelastung der Dachräume reduziert.If there is strong sunlight and the heat pump is switched off the air in the gap is warmer than the outside air. It therefore rises from the gap and draws in cooler air. This reduces the heat load on the roof spaces.

Zur Vergrößerung der wirksamen Absorberfläche kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Absorber und die Isolierschicht durch einen weiteren Luftspalt getrennt sein, welcher ebenfalls in selbsttätiger Lüftungsverbindung mit der Außenluft steht.In order to increase the effective absorber area, it is more advantageous Further development of the invention of the absorber and the insulating layer Be separated air gap, which is also in automatic ventilation connection with the outside air.

Bei fehlender Sonneneinstrahlung ist es zweckmäßig, den Luftspalt offen zu halten. Bei Sonneneinstrahlung kann die der Wärmepumpe zur Verfügung gestellte Eingangstemperatur dadurch erhöht werden, daß der Luftspalt durch eine Klappe geschlossen wird. Hierdurch wird verhindert, daß die bei Sonneneinstrahlung wärmere Luft im Spalt zu schnell abfließt und durch die dann kältere Außenluft ersetzt wird.If there is no sunlight, it is useful to close the air gap keep open. When the sun is shining, the heat pump can provide The inlet temperature can be increased in that the air gap is closed by a flap will. This prevents the air, which is warmer when exposed to the sun, in the Gap flows away too quickly and is replaced by the colder outside air.

Die Klappe kann derart angeordnet sein, daß sie sowohl den Luftspalt zwischen Dachhaut und Absorber als auch den Luftspalt zwischen Absorber und Isolierung absperrt. Es kann auch für jeden der Luftspalte eine eigene Klappe vorgesehen sein.The flap can be arranged in such a way that it has both the air gap between the roof skin and the absorber as well as the air gap between the absorber and insulation shut off. A separate flap can also be provided for each of the air gaps.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Dächer, kann aber auch für Fassaden in gleicher Weise angewandt werden. Der Energieabsorber ist nicht nur für feststehende Gebäude geeignet, sondern auch für bewegliche Objekte, wie Wohnwagen, Schiffe u. dgl.The invention is particularly suitable for roofs, but can also can be used for facades in the same way. The energy absorber is not only suitable for fixed buildings, but also for moving objects such as caravans, Ships and the like

Durch die Anordnung des Absorbers hinter der wetterfesten Dachhaut kann selbst bei großen Schneeschichten auf der Dachhaut eine ausreichende Belüftung und damit auch ein ausreichender Wärmeaustausch am Absorber sichergestellt werden.Due to the arrangement of the absorber behind the weatherproof roof cladding can provide adequate ventilation even with large layers of snow on the roof cladding and thus also a sufficient heat exchange at the absorber can be ensured.

Die geschilderte einfachste Anordnung eines Absorbers im Luftspalt zwischen Dachhaut bzw. Fassade und wasserdichter Wärmeisolierung eines Gebäudes ist bereits gut geeignet, Flachdächer in Energiedächer umzurüsten. Man kann vorteilhaft in den unteren Luftspalt eines solchen Energiedaches warme und verbrauchte Luft aus dem Gebäude führen, so dort abkühlen und so einen Teil der Energie zurückgewinnen, die bei der Belüftung von Räumen verloren geht. Bei schrägen Energiedächern und senkrechten Fassaden kann man analog vorgehen.The described simplest arrangement of an absorber in the air gap between the roof skin or facade and the waterproof thermal insulation of a building is already well suited to converting flat roofs into energy roofs. One can be beneficial warm and stale air in the lower air gap of such an energy roof lead out of the building, so cool down there and thus recover some of the energy, which is lost when rooms are ventilated. With sloping energy roofs and You can proceed in the same way for vertical facades.

Bei einem Schrägdach ist die Breite des durch den Absorber zu teilenden Luftspalts im einfachsten Fall die Dachbalkenbreite. Die Feuchtigkeits- und Wärmeisolierung wird dann unter den Dachbalken angebracht.In the case of a pitched roof, the width is to be divided by the absorber In the simplest case, the air gap is the width of the roof beam. The moisture and heat insulation is then attached under the roof beams.

Bei Energiefassaden wird man ähnliche Dimensionen wählen.Similar dimensions will be chosen for energy facades.

Bei einem Schrägdach empfiehlt es sich im allgemeinen, den Luftspalt zwischen Dachhaut und Isolierung seitlich zu verschließen, es sei denn, man hat einen gewissen Dachüberstand über die Seiten des Gebäudes oder kann einen solchen wählen. Bei verschlossenen Seiten bleibt der durch den Absorber geteilte Luftspalt nach unten hin offen. Auch nach oben hin muß für eine - falls erforderlich, schneesichere - Lüftungsöffnung am Dach oder an der Fassade gesorgt werden, damit die kalte Luft am Absorber abfließen und warme Luft von außen nachfließen kann. Als obere Lüftungsöffnung im Schrägdach kann man z.B. eine Reihe von Lüftungsziegeln wählen oder Lüftungsschornsteine oder einen unter dem First verlaufenden Lüftungskanal mit einer öffnung im Giebel.In the case of a pitched roof, it is generally advisable to use the air gap to be closed laterally between the roof membrane and insulation, unless one has some roof overhang over the sides of the building or may be Select. When the sides are closed, the air gap divided by the absorber remains open at the bottom. Even upwards must be for a - if necessary, snow-sure - Ventilation opening on the roof or on the facade to be provided to keep the cold air can flow off at the absorber and warm air can flow in from the outside. As an upper ventilation opening In the pitched roof, for example, you can choose a number of ventilation tiles or ventilation chimneys or a ventilation duct running under the ridge with an opening in the gable.

Es kann auch die gesamte Dachfläche mit einer großen Zahl von Lüftungsöffnungen versehen werden, was neue Möglichkeiten zur architektonischen Gestaltung der Dachflächen eröffnet.It can also cover the entire roof area with a large number of ventilation openings provided what new possibilities for the architectural design of the roof surfaces opened.

In vorteilhafter Weise lassen sich in dieser Anordnung als Gebäudeaußenhaut, die Solarstrahlung in Wärme umwandelt, Ziegeldächer oder -fassaden verwenden.Advantageously, this arrangement can be used as the outer skin of the building, converts solar radiation into heat, use tiled roofs or facades.

Sie wirken aufgrund der ihnen eigenen Masse und Wärmekapazität wärmespeichernd und temperaturausgleichend, was für einen Wärmepumpenbetrieb von Vorteil ist.Due to their own mass and heat capacity, they store heat and temperature-compensating, which is an advantage for heat pump operation.

Die hier nicht näher angeführten Einzelheiten der Konstruktion der Energiekollektorelemente sind jedem Fachmann geläufig und erlauben ihm eine weitgehende Gestaltungsfreiheit im Rahmen dieser Konstruktion.The details of the construction of the Energy collector elements are familiar to every person skilled in the art and allow him to do extensive work Freedom of design within the framework of this construction.

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 einen schematischen Querschnitt durch ein Dach, das mit einer Energieabsorberanlage ausgestattet ist, wobei die Belüftung der Luftspalte durch zahlreiche Belüftungsziegel erfolgt, Figur 2 einen Schnitt durch eine andere Dachkonstruktion mit einem Belüftungsschornstein und Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Daches mit einer Kollektoranlage, wobei die Belüftung durch eine öffnung in der Giebelwand des Daches erfolgt.They show: FIG. 1 a schematic cross section through a roof, which is equipped with an energy absorber system, whereby the ventilation of the air gap takes place through numerous ventilation tiles, Figure 2 is a section through another Roof construction with a ventilation chimney and Figure 3 is a section through a third embodiment of a roof with a collector system, the ventilation takes place through an opening in the gable wall of the roof.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht die Dachhaut 10 aus Ziegeln, bei denen es sich zum Teil um die üblichen flachen oder strukturierten Ziegel 11 und zu einem anderen Teil um Lüftungsiiegel 12 handelt. Die Lüftungsziegel 12 weisen nach außen gerichtete Ausbauchungen auf und haben an ihren Außenseiten Öffnungen 13, durch die hindurch Luft in den Raum hinter der Dachhaut 10 einströmen kann. Die Dachziegel 11 und 12 sind in der üblichen Weise an Dachlatten 14 befestigt, die horizontal in Längsrichtung des Daches verlaufen.In the embodiment of Figure 1, the roof skin 10 consists of Bricks, some of which are the usual flat or textured ones Brick 11 and another part of ventilation bars 12. The ventilation tiles 12 have outwardly directed bulges and have on their outer sides Openings 13 through which air flows into the space behind the roof skin 10 can. The roof tiles 11 and 12 are attached to roof battens 14 in the usual way, which run horizontally in the longitudinal direction of the roof.

Die die Dach latten tragenden Balken sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.The beams carrying the roof battens are for the sake of clarity not shown.

Unterhalb der aus den Dachziegeln 11, 12 gebildeten Dachhaut 10 befindet sich, mit Abstand von der Dachhaut 10 und parallel zu dieser der Wärmeabsorber 15. Bei diesem handelt es sich um einen flachen Behälter mit ebener Oberfläche, der von einer Wärmeübertragungsflässigkeit, z.B. Sole, durchflossen ist. Die Zulaufleitung und die Ablaufleitung des Wärmeabsorbers 15 sind nicht dargestellt.Located below the roof skin 10 formed from the roof tiles 11, 12 at a distance from the roof skin 10 and parallel to it, the heat absorber 15. This is a flat container with a flat surface that from a heat transfer fluid, e.g. brine, flows through it. The inlet pipe and the drain pipe of the heat absorber 15 are not shown.

Diese beiden Leitungen sind an den Verdampfer einer Wärmepumpe angeschlossen. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit nimmt im Wärmeabsorber 15 Wärme auf und erwärmt sich.These two lines are connected to the evaporator of a heat pump. The heat transfer fluid absorbs heat in the heat absorber 15 and is heated themselves.

Sie verläßt daher den Wärmeabsorber 15 mit höherer Temperatur als sie bei ihrem Eintritt hatte. Im Luftspalt 16 zwischen der Dachhaut 10 und dem Wärmeabsorber 15 gibt die dort befindliche Luft Wärme an den Wärmeabsorber 15 ab, wodurch sie sich abkühlt. Die kältere Luft sinkt im Luftspalt 16 ab und verläßt diesen durch den unteren Auslaßschlitz 17 an der Dachtraufe. Dadurch wird aus den Öffnungen 13 Außenluft nachgezogen, die wärmer ist als die zuvor abgesunkene Luft und die jetzt ebenfalls Wärmeenergie an den Wärmeabsorber 15 abgibt.It therefore leaves the heat absorber 15 at a higher temperature than she had when she entered. In the air gap 16 between the roof skin 10 and the heat absorber 15 gives the air located there heat to the heat absorber 15, whereby it cools down. The colder air sinks in the air gap 16 and leaves it through the lower outlet slot 17 on the eaves. As a result, the openings 13 Outside air drawn in, which is warmer than the previously sunk air and which is now also emits heat energy to the heat absorber 15.

Hinter dem Wärmeabsorber 15 ist eine Isolierschicht 18 angeordnet, die Wärmeverluste des Gebäudes verhindert und eine Isolierung zwischen dem Wärmeabsorber 15 und dem Gebäudeinneren bewirkt. Zwischen dem flächenförmigen Wärmeabsorber 15 und der Isolierschicht 18 befindet sich der zweite Luftspalt 19. Durch ihn wird die in Kontakt mit der Luft stehende wirksame Oberfläche des Wärmeabsorbers 15 vergrößert.An insulating layer 18 is arranged behind the heat absorber 15, which prevents heat loss from the building and provides insulation between the heat absorber 15 and the interior of the building. Between the planar heat absorber 15 and the insulating layer 18 is the second air gap 19 through it the effective surface area of the heat absorber 15 which is in contact with the air is increased.

Den oberen Abschluß des Daches bildet im vorliegenden Fall der Firstbalken 20, der mit den Firstziegeln 21 überdeckt ist. Die beiden Dachschrägen sind in ihrem konstruktiven Aufbau einander gleich. Dies bedeutet, daß unter jeder Schrägfläche ein flächenförmiger Wärmekollektor 15 und dahinter eine Isolierschicht 18 angeordnet ist. Der Wärme- absorber 15 hat keinen wärmeleitenden Kontakt zur Dachhaut 10.In the present case, the ridge beam forms the upper end of the roof 20, which is covered with the ridge tiles 21. The two sloping ceilings are in yours constructive structure equal to each other. This means that under each bevel a planar heat collector 15 and an insulating layer 18 behind it is. The heat absorber 15 has no thermally conductive contact with the Roof cladding 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Dachhaut 10 in flacher Form dargestellt, sie kann jedoch auch aus einzelnen Ziegeln bestehen, die auf den Dachlatten 14 auf liegen Die Anordnung des Wärmeabsorbers 15 und der Isolierschicht 18 in Bezug auf die Dachhaut 10 ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, jedoch weist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 die Dachhaut 10 keine Belüftungsöffnungen auf. Die Belüftung der Spalte 16 und 19 erfolgt durch einen speziellen Belüftungsschornstein 22, der oberhalb des Firstbalkens 20 angeordnet ist und durch eine auf Stützen befestigte Haube oder Platte 23 gegen einfallenden Regen oder Schnee geschützt ist. Auch bei einer auf der Dachhaut 10 liegenden hohen Schneelage bleibt die Öffnung des Belüftungsschornsteins 22 frei, so daß eine ausreichende Luftnachlieferung in die Spalte 16 und 19 hinein sichergestellt ist. Die Luft, die Wärme an den Wärmeabsorber 15 abgegeben hat, sinkt auch hier anschließend ab und verläßt den Raum zwischen Dachhaut 10 und Isolierschicht 18 durch den unteren Schlitz 17 an der Traufe. Dadurch wird Außenluft durch den Belüftungsschornstein 22 hindurch nachgezogen.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the roof skin 10 is flatter Shape shown, but it can also consist of individual bricks that are placed on the Roof battens 14 lie on The arrangement of the heat absorber 15 and the insulating layer 18 in relation to the roof skin 10 is the same as in the exemplary embodiment according to Figure 1, but in the embodiment of Figure 2, the roof skin 10 does not have any ventilation openings. The gaps 16 and 19 are ventilated through a special ventilation chimney 22, which is arranged above the ridge beam 20 is and by a hood or plate 23 attached to supports against falling Protected from rain or snow. Even with a high one lying on the roof skin 10 Snow remains the opening of the ventilation chimney 22 free, so that a sufficient Subsequent air delivery into columns 16 and 19 is ensured. The air that Has given off heat to the heat absorber 15, then also drops here and leaves the space between the roof skin 10 and the insulating layer 18 through the lower slot 17 at the eaves. This causes outside air to pass through the ventilation chimney 22 followed.

Wenn Sonnenstrahlung auf die Dachhaut 10 auftrifft, erwärmt sich die in den Spalten 16 und 19 befindliche Luft. Um zu verhindern, daß diese Luft zu schnell dadurch entweicht, daß sie aufsteigt und durch den Belüftungsschornstein 22 nach außen gelangt, ist im unteren Bereich des Belüftungsschornsteins 22 eine Luftklappe 24 angeordnet, mit der der Belüftungsschornstein abgesperrt werden kann. Dadurch wird auch die obere Verbindung der Spalte 16 und 19 mit der Außenluft verschlossen. Die Klappe 14 kann entweder zwischen auf und zu verstellt werden, jedoch kann ihre Stellung auch kontinuierlich verändert werden, so daß als Drosselklappe wirkt.When solar radiation strikes the roof skin 10, the heats up air in columns 16 and 19. To prevent this air from getting too fast thereby escapes that it rises and through the ventilation chimney 22 after got outside, is in the lower part of the ventilation chimney 22 an air flap 24 is arranged with which the ventilation chimney can be shut off can. This also makes the upper connection of the gaps 16 and 19 with the outside air locked. The flap 14 can either be adjusted between open and closed, however, their position can also be changed continuously, so that as a throttle valve works.

Die Spalte 16 und 19 beider Dachschrägen vereinigen sich im Bereich des Firstbalkens 22 und stehen dort mit dem Belüftungsschornstein 22 in Verbindung.Columns 16 and 19 of both roof slopes unite in the area of the ridge beam 22 and are there with the ventilation chimney 22 in connection.

Figur 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Daches, mit Blick gegen die Giebelwand 24. Im oberen Bereich der Giebelwand 24 ist eine öffnung 25 vorgesehen, durch die Außenluft in den Bereich zwischen den Isolierschichten 18 und der Außenhaut 10 gelangen kann, wo sie um die freischwebend montierten Wärmekollektoren 15 herumströmt. Zweckmäßigerweise befindet sich eine entsprechende Öffnung 25 auch auf der gegenüberliegenden Giebelseite, so daß das Dach auf seiner gesamten Länge durchlüftet wird.Figure 3 shows a vertical section through another embodiment of a roof, with a view of the gable wall 24. In the upper area of the gable wall 24 an opening 25 is provided through which outside air into the area between the Insulating layers 18 and the outer skin 10 can get where they are floating around the mounted heat collectors 15 flows around. Appropriately there is one corresponding opening 25 also on the opposite gable side, so that the Roof is ventilated along its entire length.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen stoßen die Isolierschichten 18 beider Dachschrägen entlang ihrer oberen Längskanten gegeneinander. Sie sind zweckmäßigerweise nicht nur wärmeisolierend, sondern auch feuchtigkeitsisolierend ausgebildet.In all of the exemplary embodiments, the insulating layers 18 abut both sloping ceilings against each other along their upper longitudinal edges. They are expedient Not only heat-insulating, but also moisture-insulating.

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Claims

A n 5 p r ü c h e 1. Energy absorber system for buildings for extraction of thermal energy from the ambient air and from the outer skin of the building in Thermal energy converted solar radiation energy, with one of a heat transfer fluid through-flow absorber that is connected to the evaporator of a heat pump, and an insulating layer arranged behind the absorber, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that between the outer skin (10) and the absorber (15) an in automatic ventilation connection to the outside air standing air gap (16) provided is.

2. Energy absorber system according to claim 1, characterized in that that the absorber (15) and the insulating layer (18) through a further air gap (19) are separated, which is also in automatic ventilation connection with the Outside air stands.

3. Energy absorber system according to claim 1, characterized in that that the air gap (16) can be completely or partially shut off by a flap.

4. Energy absorber system according to claim 2, characterized in that that both air gaps (16, 19) through at least one flap (24) against the outside air can be completely or partially shut off.

5. Energy absorber system according to claim 3 or 4, characterized in that that the flap (24) is arranged at the upper end of the air gap (16, 19).

6. Energy absorber system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the outer skin (10) is a roof tile surface.

7. Energy absorber system according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the air gap (16, 19) is formed under the roof ridge End of air space, which is connected to a ventilation chimney (22).

8. Energy absorber system according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the air gap (16, 19) is formed under the roof ridge The air space ends in connection with the outside air via openings (25) on the gable end stands.