| Dokumentenidentifikation |
DE102006014813B3 06.09.2007 |
| Titel |
Anordnung zur Erfassung einer Schneelast auf einem Dach eines Gebäudes |
| Anmelder |
pro-micron GmbH & Co. KG modular systems, 87600 Kaufbeuren, DE; Planungsbüro J. Dobler GmbH & Co. KG, 87600 Kaufbeuren, DE |
| Erfinder |
Huber, Richard, Dr., 87656 Germaringen, DE; Wulff, Kolja, Dr.-Ing., 87439 Kempten, DE; Bonerz, Stefan, Dipl.-Ing., 87600 Kaufbeuren, DE; Dobler, Peter, 87600 Kaufbeuren, DE |
| Vertreter |
PATENTANWÄLTE CHARRIER RAPP & LIEBAU, 86152 Augsburg |
| DE-Anmeldedatum |
29.03.2006 |
| DE-Aktenzeichen |
102006014813 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
06.09.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
06.09.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
G01G 9/00(2006.01)A, F, I, 20070329, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
G01G 19/00(2006.01)A, L, I, 20070329, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Erfassung einer Schneelast auf einem Dach (2) eines Gebäudes, welche auf dem Dach (2) angeordnet wird und ein Sensorelement (3) zur Erfassung der Schneelast aufweist, welches ein Signal (S) erzeugt, dessen Wert ein Maß für die auf dem Dach (2) liegende Schneelast ist. Um eine solche Anordnung zur Schneelast-Erfassung weniger störungsanfällig zu machen und die auf dem Dach liegende mittlere Schneelast zuverlässig zu erfassen ist vorgesehen, dass die Anordnung (1) eine Schicht (4) aus einem Dämmstoff umfasst und dass das Sensorelement (3) an der Unterseite (4b) der Dämmstoffschicht (4) angeordnet oder in diese eingebettet ist.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung einer Schneelast
auf einem Dach eines Gebäudes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 101 29 992 A1
ist eine Vorrichtung zur Beseitigung von Eis oder Schnee bei Leichtbaugebäuden
bekannt, welche über einen solchen Sensor zur Erfassung der Eis- oder Schneelast
verfügt. Mit dem Sensor ist eine Steuereinrichtung verbunden, welche eine Einrichtung
zum Entfernen der Eis- oder Schneelast aktiviert, wenn durch den Sensor ein vorgegebener
Grenzwert einer maximal zulässigen Eis- oder Schneelast detektiert worden ist.
Als Sensor wurde ein auf Zug und/oder Druck zu beanspruchender Sensor wie zum Beispiel
Dehnmessstreifen, Wägezellen oder Druckdosen an der Dacheindeckung, dem Fundament
oder der Konstruktion des Leichbaugebäudes vorgeschlagen. Weiterhin wurden
optische und akustische Sensoren vorgeschlagen.
Die in der DE 101 29 992 A1
vorgeschlagenen Sensoren zur Erfassung der Schneelast sind zum Teil relativ ungenau,
da sie die Schneelast nur lokal begrenzt an bestimmten Stellen auf dem Dach erfassen
können. Zum anderen sind die auf der Oberseite des Daches angeordneten Sensoren
anfällig gegen Verschmutzung oder Witterungseinflüsse, was dazu führen
kann, dass der Sensor gerade in der typischen Anwendungszeit im Winter bei starken
Witterungseinflüssen durch Kälte, Wind und Schnee nicht funktioniert oder
störungsanfällig ist.
Aus der DE 33 17 298 C1
ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Schneehöhe gefallenen Neuschnees mit
einer Alarmauslösung bekannt. Die Vorrichtung besteht aus einer Messplatte,
auf deren Oberseite sich der Schnee ablagert. Ab Erreichen einer vorgegebenen Schneehöhe
wird ein Alarmsignal in einem entfernt aufgestellten Sender ausgelöst. Die
Erfassung der Schneelast auf der Messplatte erfolgt gewichtsabhängig und die
Messplatte wirft nach erfolgter Alarmauslösung die auf ihr lagernde Schneelast
ab. Die Gewichtsmessung der Messplatte erfolgt über Druckmessfühler oder
Dehnungsmessfühler.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine
Anordnung zur Erfassung einer Schneelast auf einem Dach eines Gebäudes aufzuzeigen,
die weniger störungsanfällig ist und zuverlässig die mittlere Schneelast
erfassen kann, die auf dem Dach liegt.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Anordnung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung sind den Unteransprüchen
2 bis 12 zu entnehmen und die abhängigen Ansprüche 13 bis 15 beziehen
sich auf ein Dach eines Gebäudes, auf dem eine solche Anordnung zur Erfassung
der Schneelast angeordnet ist.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe mit einer Anordnung gelöst,
die auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet wird und ein Sensorelement zur Erfassung
der Schneelast aufweist, welches ein Signal erzeugt, dessen Wert ein Maß für
die auf dem Dach liegende Schneelast ist, wobei diese Anordnung eine Schicht aus
einem Dämmstoff umfasst und das Sensorelement an der Unterseite der Dämmstoffschicht
angeordnet oder in diese eingebettet ist.
Durch die Anordnung des Sensorelements an der Unterseite der Dämmstoffschicht
bzw. durch die Einbettung des Sensorelements in diese Dämmstoffschicht wird
zum einen gewährleistet, dass das Sensorelement vor Witterungseinflüssen,
insbesondere Wind und Feuchtigkeit, geschützt wird. Zum anderen wird erreicht,
dass das Sensorelement nicht lediglich lokal eine auf das Sensorelement einwirkende
Schneelast erfasst, sondern die Schneelast über einen größeren räumlichen
Bereich gemittelt erfassen kann, weil der auf das Sensorelement einwirkende Druck
durch die darüber liegende Dämmstoffschicht räumlich vergleichmäßigt
wird.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Sensorelement um ein kapazitives
Sensorelement, insbesondere um einen Kondensator, dessen Kondensatorplatten bei
Einwirkung einer Drucklast auf die Dämmstoffschicht zusammengedrückt werden,
wodurch sich die Kapazität des Sensorelements ändert. Diese Kapazitätsänderung
wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches entweder über eine drahtgebundene
Leitung oder drahtlos an eine Auswerteeinheit übermittelt wird, welche den
Wert des elektrischen Signals, der proportional zu der auf der Dämmstoffschicht
liegenden Schneelast ist, anzeigt.
Bei der Dämmstoffschicht handelt es sich bevorzugt um eine Schicht
aus Styropor oder einem Kunststoff, beispielsweise aus PU oder PSE oder einem Schaumstoff.
Diese Dämmstoffschicht mit dem integrierten Sensorelement kann auf einfache
Art und Weise in eine Isolierschicht eingefügt werden, welche üblicherweise
sowieso zur thermischen Isolierung auf der Oberseite der Dacheindeckung vorgesehen
ist. Es ist beispielsweise üblich, bei Flachdächern mit einer Trapezblech-Eindeckung
auf der Oberseite der Trapezbleche eine Isolierschicht aus Styropor anzuordnen.
In diese Isolierschicht kann die Dämmstoffschicht mit dem integrierten Sensorelement
bei der Isolierung des Daches eingefügt werden. Die Dämmstoffschicht mit
integriertem Sensorelement kann auch nachträglich noch in die Isolierschicht
eingefügt werden, indem aus der bereits verlegten Isolierschicht ein Bereich
herausgeschnitten wird, in den dann die Dämmstoffschicht mit dem integrierten
Sensorelement der erfindungsgemäßen Anordnung bündig
eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die
Zeichnungen zeigen:
1: Schematische Darstellung eines Gebäudedaches,
welches mit einer Anordnung zur Erfassung der Last des auf dem Dach liegenden Schnees
ausgestattet ist;
2: Schematische Darstellung eines Sensorelements, welches
bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung der Schneelast eingesetzt
werden kann;
3: Eine alternative Ausführungsform eines Sensorelements.
In 1 ist eine Dachkonstruktion
2 dargestellt, welche über eine Dacheindeckung aus einem Trapezblech
7 verfügt. Auf dem Trapezblech 7 ist eine Isolierschicht
8 angeordnet. Bei dieser Isolierschicht 8 kann es sich beispielsweise
um Styroporplatten oder um Kunststoff- oder Schaumstoffplatten handeln. Die Oberseite
8a der Isolierschicht 8 ist wasserdicht ausgebildet oder durch
eine wasserdichte Beschichtung, beispielsweise verschweißte Kunststoff- oder
Bitumenbahnen abgedeckt. Bei starkem Schneefall bleibt insbesondere bei Flachdächern
der in 1 mit Bezugszeichen 6 bezeichnete Schnee
auf der Oberseite der Isolierschicht 8 liegen und drückt auf die Dachkonstruktion.
Bei ansteigender Schneelast besteht häufig die Gefahr, dass die Dachkonstruktion
Schaden erleidet oder sogar zusammenstürzt.
Um dies zu Verhindern ist auf der Dachkonstruktion die erfindungsgemäße
Anordnung 1 zur Erfassung der auf das Dach 2 einwirkenden Schneelast
vorgesehen. Diese Anordnung 1 umfasst eine Dämmstoffschicht
4, beispielsweise aus Styropor oder einem Kunst- oder Schaumstoff. Es kann
sich bei der Dämmstoffschicht 4 auch um ein Abstandsgestrick oder
– gewirke handeln mit einer Unterseite und einer Oberseite aus einem Gestrick
bzw. Gewirke und dazwischen angeordneten Abstandsfäden in Form von Kunststoff-Filamenten.
In diese Dämmstoffschicht 4 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel
von 1 gezeigt ein Sensorelement 3 zur Erfassung
einer Drucklast, die auf die Dämmstoffschicht einwirkt, eingebettet. Alternativ
zu dem in 1 zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel
kann das Sensorelement 3 auch an der Unterseite 4b der Dämmstoffschicht
4 angeordnet sein.
Bei dem Sensorelement 3 handelt es sich bevorzugt um ein
kapazitives Sensorelement, insbesondere um einen Kondensator, dessen Kondensatorplatten
in unbelastetem Zustand einen vorgegebenen Abstand aufweisen. Bei Druckeinwirkung
auf die Oberseite 4a der Dämmstoffschicht 4 werden die Kondensatorplatten
näher zueinander gebracht, wodurch sich die Kapazität des Kondensators
ändert. Diese Kapazitätsänderung wird, in ein elektrisches Signal
S umgewandelt, welches entweder über eine drahtgebundene Leitung oder drahtlos
an eine Auswerteeinrichtung 5 übermittelt werden. Bei der in
1 dargestellten Ausführungsform ist eine elektrische
Leitung 10 vorgesehen, mit der das Signal S vom Sensorelement
3 an die Auswerteeinheit 5 übermittelt wird. Diese Leitung
10 wird durch eine Öffnung durch die Dacheindeckung ins Innere des
Gebäudes zur Auswerteeinrichtung 5 geführt. Alternativ zu dieser
drahtgebundenen Übermittlung des Signals S kann auch eine drahtlose Signalübermittlung
vorgesehen sein, beispielsweise über Funk oder eine W-LAN-Einrichtung. Zur
Energieversorgung kann auf dem Dach eine Solarzelle mit Speicherfunktion vorgesehen
sein, welche das Sensorelement 3 mit elektrischer Energie versorgt.
Die Auswerteeinrichtung 5 verfügt über eine Anzeige
9, auf der der Wert des elektrischen Signals, der proportional zu der auf
der Dämmstoffschicht 4 liegenden Drucklast ist, angezeigt wird. Die
Auswerteeinrichtung 5 kann darüber hinaus über eine Alarmeinrichtung
verfügen, die in Warnsignal ausgibt, sobald die erfasste Drucklast, die durch
den auf dem Dach 2 liegenden Schnee 6 hervorgerufen wird, einen
vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Wie in der Ausführungsform von 1
gezeigt, ist die Dämmstoffschicht 4 der erfindungsgemäßen
Anordnung 1 in die Isolierschicht 8, die auf der Dacheindeckung
(Trapezblech 7) aufliegt, bündig eingefügt. Um Feuchtigkeitseintritt
zu verhindern, werden die Nahtstellen zwischen der Dämmstoffschicht
4 der Anordnung 1 und der Isolierschicht 8 beispielsweise
durch einen Kleber oder ein Fugenband abgedichtet.
Um möglichst über die gesamte Dachfläche die auf dem
Dach liegende Schneelast erfassen zu können, ist vorgesehen, dass mehrere Anordnungen
1 zur Erfassung der Schneelast in die Isolierschicht 8 eingefügt
werden, wobei die Anordnungen 1 räumlich gleichmäßig über
die Dachfläche verteilt angeordnet werden. Die einzelnen Signale S, die von
den Sensorelementen 3 jeder Anordnung 1 erzeugt werden, werden
alle an die Auswerteeinrichtung 5 übermittelt, welche aus den Einzelwerten
einen Mittelwert ermittelt und diesen auf der Anzeige 9 anzeigt.
In 2 ist schematisch die oben beschriebene
Ausführungsform des Sensorselements 3 als Kondensator dargestellt.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform für
ein Sensorelement 3 zur Erfassung einer Drucklast. Es handelt sich hier
um einen induktiven Sensor in Form einer Kammstruktur, wie in
3 dargestellt. Bei Einwirken einer Drucklast auf dieses
induktive Sensorelement 3 verändert sich die Induktivität dieser
Kammstruktur und die Induktivitätsänderung kann in ein elektrisches Signal
S umgewandelt werden, welches ein Maß für die Druckbelastung darstellt.
Die Verwendung eines induktiven Sensorelements 3 hat den Vorteil, dass
gleichzeitig mit der Erfassung der Druckbelastung auch ein Feuchtigkeitseintritt
detektiert werden kann, da sich die Induktivität bei Feuchtigkeitseinfall ebenfalls
ändert, und zwar wesentlich stärker als bei einer Induktivitätsänderung
durch Druckbelastung. Sollte der induktive Sensor ein sehr starkes Signal S anzeigen,
besteht deshalb der Verdacht, dass Feuchtigkeit zum Sensorelement 3 vorgedrungen
ist, was auf eine Undichtigkeit in der Isolierschicht 8 schließen
lässt. Die erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Erfassung der
Schneelast auf dem Dach 2 kann daher gleichzeitig auch als Einrichtung
zur Überprüfung der Dichtigkeit der Isolierschicht 8 verwendet
werden.
Bei dem Sensorelement 3 kann es sich auch um ein resistives
Sensorelement, beispielsweise um einen Dehnmessstreifen handeln, der in die Dämmstoffschicht
4 eingebettet oder an deren Unterseite befestigt ist. Bei Einwirken eines
Drucks auf die Dämmstoffschicht 4 ändert sich der Widerstand
des den Messstreifens und diese Widerstandsänderung wird in ein elektrisches
Signal S umgewandelt, welche zur Erfassung des auf die Dämmstoffschicht
4 einwirkenden Drucks der Auswerteeinrichtung 5 zugeführt
wird. Alternativ hierzu kann es sich bei dem Sensorelement 3 auch um einen
piezo-resistiven Drucksensor handeln, der über ein Piezo-Element verfügt,
das bei Druckbelastung einen Piezo-Strom erzeugt, der proportional zu dem auf die
Dämmstoffschicht 4 einwirkenden Druck ist und als Signal S der Auswerteeinrichtung
5 zugeführt wird.
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| Anspruch[de] |
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Anordnung (1) zur Erfassung einer Schneelast auf einem Dach
(2) eines Gebäudes, welche auf dem Dach (2) angeordnet wird
und ein Sensorelement (3) zur Erfassung der Schneelast aufweist, welches
ein Signal (S) erzeugt, dessen Wert ein Maß für die auf dem Dach (2)
liegende Schneelast ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1)
eine Dämmstoffschicht (4) umfasst und dass das Sensorelement (3)
an der Unterseite (4b) der Dämmstoffschicht (4) angeordnet
oder in diese eingebettet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement
(3) ein elektrisches Signal (S) erzeugt, dessen Wert proportional zu der
auf der Dämmstoffschicht (4) liegenden Schneelast ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich
bei dem Sensorelement (3) um ein kapazitives, reistives oder ein induktives
Sensorelement handelt.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei der Dämmstoffschicht (4) um eine Schicht aus Styropor
oder einem Schaumstoff handelt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei der Dämmstoffschicht (4) um eine Schicht aus einem
Abstandsgestrick oder -gewirke handelt.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die Oberseite (4a) der Dämmstoffschicht (4)
wasserdicht oder mit einer wasserdichten Schicht überdeckt ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement
an der Unterseite (4b) der Dämmstoffschicht (4) angeordnet
ist.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Sensorelement (3) um einen Kondensator handelt, dessen
Kapazität sich bei Einwirken einer Druckbelastung auf die Oberseite (4a)
der Dämmstoffschicht (4) ändert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Sensorelement (3) um einen induktiven Sensor handelt,
dessen Induktivität sich bei Einwirken einer Druckbelastung auf die Oberseite
(4a) der Dämmstoffschicht (4) oder bei Eintritt von Feuchtigkeit
ändert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Sensorelement (3) um einen piezo-resistiven Drucksensor
handelt.
Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Auswerteinheit (5) vorgesehen ist, zu der das Signal (S) des
Sensorelements (3) übermittelt und dort angezeigt wird.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit
(5) ein Warnsignal ausgibt, sobald die erfasste Schneelast einen vorgegebenen
Grenzwert überschreitet.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal
(S) drahtlos an die Auswerteeinheit (5) übermittelt wird.
Dach (2) eines Gebäudes mit einer Dacheindeckung auf deren
Oberseite eine Dämmstoffschicht (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein abgegrenzter Flächenbereich der Dämmstoffschicht
durch eine Anordnung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche gebildet
ist.
Dach nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dacheindeckung
von einem Trapezblech (7) gebildet ist und dass die Dämmstoffschicht
(4) auf dem Trapezblech (7) angeordnet ist.
Dach nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl
von Anordnungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf der Dacheindeckung
vorgesehen ist, welche in regelmäßigen Abständen auf dem Dach (2)
verteilt angeordnet sind.
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