Bauelement, insbesondere Backstein Die Erfindung betrifft ein Bauelement, insbesondere Backstein, welches in Wärmedurchgangsrichtung die Ge samtstärke B aufweist und mit zwei quer zur Wärme durchgangsrichtung verlaufenden Querrandstegen der Stärke b versehen ist, zwischen denen n parallel zu den Querrandstegen verlaufende hintereinanderliegende Luftschichten, die voneinander durch (n-1) Querzwi- schenstege der Stärke s getrennt sind, vorgesehen sind.
Das Wärmedämmvermögen einer Wandkonstruk tion ist ein wesentlicher Faktor bei der Beurteilung der Qualitäten eines Bauwerkes. Um bei homogenen Wand konstruktionen, beispielsweise aus Backsteinen, einen genügenden Wärmeschutz zu erhalten, sind in den häu figsten Fällen Wandstärken um 30 cm erforderlich.
Zur Verbesserung des Wärmedämmvermögens von Bauelementen, beispielsweise Bauplatten und Baustei nen, sind bereits verschiedene Verfahren bekannt.
Ein sehr weit verbreitetes Verfahren besteht darin, die Bauelemente zu porosieren. Bei keramischen Bau elementen geschieht dies durch Zusätze von ausbrenn- baren oder verdampfbaren Stoffen zur Materialmasse, aus denen die Bauelemente hergestellt werden. Bei ze mentgebundenen Bauelementen werden dem Beton leichte, poröse Zuschlagstoffe oder gasbildende Zusätze beigegeben, um poröse Endprodukte zu erhalten.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Verfahren einer seits der zum Teil erhebliche technische und wirtschaft liche Aufwand, der zur Porosierung der Bauelemente notwendig ist. Anderseits ist die Belastbarkeit der Bau elemente durch die Porosierung zum Teil erheblich her abgesetzt.
Schliesslich ist es auch bekannt, die Wärmedäm mung von Bauelementen dadurch zu erhöhen, dass man in den Bauelementen quer zur Wärmedurchgangsrich- tung Luftkanäle anordnet. Form, Grösse und Anord nung der Luftkanäle wird, abgesehen von gewissen ma- terial- und produktionstechnischen Bedingungen, rein empirisch festgelegt. Die solcherart ausgebildeten Bau elemente sind in ihrer Wärmedämmung zum Teil sehr ungenügend. Zweck der Erfindung ist es, obige Nachteile zu be seitigen und ein Bauelement zu schaffen, dessen Luft schichtenanordnung eine optimale Wärmedämmung er gibt.
Es wurde nun gefunden, dass der angestrebte Zweck bei dem eingangs genannten erfindungsgemässen Bau element, insbesondere Backstein, überraschenderweise dann erreicht wird, wenn die Anzahl n dem auf die nächstkleinere ganze Zahl abgerundeten Wert der durch die Gleichung I definierten Grösse n' entspricht:
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Das vorliegende Bauelement kann aus beliebigem Material oder beliebigen Materialien bestehen und be liebige Abmessungen aufweisen.
Sobald die in der Regel konstruktions- oder produktionstechnisch bedingten Werte für die Grössen: Gesamtstärke B Querrandstegstärke b Querzwischenstegstärke s festliegen, lässt sich die optimale Anzahl n' der Luft schichten aus der Gleichung I ohne weiteres ermitteln und durch Abrunden auf die nächstkleinere ganze Zahl die tatsächliche Anzahl n festlegen.
Die Luftschichten stärke x ergibt sich dann aus der Gleichung II:
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Den Wärmedurchlasswiderstand
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der Luftschichten erhält man dann aus der Gleichung III:
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Um den Wärmedurchlasswiderstand
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des gesamten Bauelementes zu bestimmen, ist der Wärmedurchlass- widerstand
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des Materialanteils des Bauelementes noch hinzuzuzählen:
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Das vorliegende Bauelement kann aus den verschie densten Materialien, wie Beton, Ton, Gips usw., beste hen.
Es ist auch möglich, verschiedene Materialien kom biniert zu verwenden. So ist es denkbar, die Querzwi- schenstege beispielsweise aus Kunststoff oder Metall zu fertigen und für den äusseren, den Luftschichtenbereich umgebenden Teil des Bauelementes Beton oder Ton zu verwenden.
Insbesondere der Backstein kann ohne besondere Vorkehrungen nach den bisher bekannten Verfahren und mit den bisher bekannten Vorrichtungen auf ein fachste Weise hergestellt werden. Da es zu seiner Her stellung auch keiner Materialzusätze bedarf, erhält man auf wirtschaftliche Weise einen Backstein mit gutem Wärmedurchlasswiderstand und guten Festigkeitseigen schaften.
Wandkonstruktionen aus dem vorliegenden Bauelement, insbesondere Backstein, können demnach gegenüber den Wandkonstruktionen aus bekannten Bau elementen bei gleichem Wärmedurchlasswiderstand ge ringere Wandstärken aufweisen oder besitzen bei glei chen Wandstärken einen grösseren Wärmedurchlass- widerstand.
Das erfindungsgemässe Bauelement wird nachfol gend am Beispiel eines Backsteines anhand der Zeich nung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig.1 einen schematischen Backstein in Draufsicht; und Fig. 2 ein Diagramm, in welchem für verschiedene Querzwischenstegstärken s die Abhängigkeit des Wär- medurchlasswiderstandes
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von der Anzahl n bzw. der Stärke x der Luftschichten aufgetragen ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Backstein soll eine Ge samtstärke B=180 mm aufweisen, wobei aus produk tionstechnischen und konstruktiven Gründen die Quer randstegstärke b=15 mm und die minimale Querzwi- schenstegstärke s=6 mm ist.
Mit diesen Werten ergibt sich aus der Gleichung I eine theoretische Luftschichten zahl n' = 13,7 Da ungerade Luftschichtenzahlen nicht verwirklichbar sind, wird dieser Wert auf die nächste ganze Zahl abge rundet, also n = 13 Aus der Gleichung 1I errechnet sich dann die Luft schichtstärke zu x = 6,0<B>mm</B> Mit den erhaltenen Werten lässt sich aus der Gleichung 11I der Wärmedurchlasswiderstand der Luftschichten ermitteln zu
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<B><U>-</U></B> 1,
70 m2h C/kcal Unter Vernachlässigung der Randstegstärke c und even tueller Stegstärken d ergibt sich aus der Gleichung IV ein Gesamtwärmedurchlasswiderstand zu
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= 1,96 m2h C/kcal wobei
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bestimmt wird aus
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= 0,26 m2h C/kcal mit AM(gebrannter Ton) = 0,
4 kcal/mh <B> C</B> In dem Diagramm der Fig. 2 ist der Wärmedurchlass- widerstand
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für drei verschiedene Querzwischensteg- stärken s = 6 mm, s1 = 5 mm und s2 = 7 mm aufge tragen, und zwar in Abhängigkeit von der Anzahl n und der Stärke x der Luftschichten.
Es ist sehr deutlich zu sehen, dass der Wärmedurchlasswiderstand
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bei Ab weichung von der optimalen Luftschichtstärke stark ab nimmt. Dabei erfolgt die Abnahme des Wärmedurchlass- widerstandes mit kleiner werdenden Luftschichtstärken stärker.
Bei der Ermittlung der optimalen Anzahl n bzw. Stärke x der Luftschichten ist der Einfachheit halber da von ausgegangen, dass die einzelnen Luftschichten über die ganze quer zur Wärmedurchgangsrichtung verlau fende Länge des Bauelementes bzw. Backsteines durch gehen. Aus konstruktiven und produktionstechnischen Gründen kann dieser theoretische Idealfall jedoch nicht verwirklicht werden. Der theoretisch ermittelte Wärme- durchlasswiderstand wird deshab durch die am Bau element notwendigen Randstege der Stärke c und durch im Innern des Bauelementes angeordnete Stege d ver schlechtert.
Die optimalen Werte für die Anzahl n und die Stärke x der Luftschichten gilt jedoch auch für das tatsächliche Bauelement.
Component, in particular brick The invention relates to a component, in particular brick, which has the overall thickness B in the heat transfer direction and is provided with two transverse edge webs of thickness b running transversely to the heat transmission direction, between which n air layers running parallel to the transverse edge webs, one behind the other, are provided (n-1) transverse intermediate webs of thickness s are separated, are provided.
The thermal insulation capacity of a wall construction is an essential factor when assessing the quality of a building. In order to obtain sufficient thermal insulation in homogeneous wall structures, for example made of bricks, wall thicknesses of around 30 cm are required in most cases.
Various methods are already known to improve the thermal insulation properties of components, such as building boards and building blocks.
A very common method is to make the components porous. In the case of ceramic construction elements, this is done by adding burnout or vaporizable substances to the mass of material from which the construction elements are made. With cement-bound construction elements, light, porous aggregates or gas-forming additives are added to the concrete in order to obtain porous end products.
A disadvantage of these known methods is, on the one hand, the considerable technical and economic effort required to make the components porous. On the other hand, the resilience of the construction elements is reduced considerably due to the porosity.
Finally, it is also known to increase the thermal insulation of structural elements by arranging air ducts in the structural elements transversely to the direction of heat transfer. The shape, size and arrangement of the air ducts is determined purely empirically, apart from certain material and production-related conditions. The construction elements trained in this way are sometimes very inadequate in terms of their thermal insulation. The purpose of the invention is to eliminate the above disadvantages and to create a component whose air layer arrangement provides optimal thermal insulation.
It has now been found that the intended purpose of the initially mentioned construction element according to the invention, in particular brick, is surprisingly achieved when the number n corresponds to the value n 'defined by equation I, rounded down to the next smaller whole number:
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The present component can be made of any material or materials and have any dimensions.
As soon as the values, which are usually due to construction or production technology, for the variables: total thickness B transverse web thickness b transverse spacer web thickness s, the optimal number n 'of air layers can be easily determined from equation I and the actual number by rounding off to the next smaller whole number Define number n.
The air layer thickness x results from equation II:
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The thermal resistance
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of the air layers can be obtained from equation III:
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To the thermal resistance
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The thermal resistance of the entire building element is to be determined
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the material content of the component to be added:
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The present component can be made from a wide variety of materials such as concrete, clay, plaster, etc., best hen.
It is also possible to use different materials in combination. It is thus conceivable to manufacture the transverse intermediate webs from plastic or metal, for example, and to use concrete or clay for the outer part of the component surrounding the air layer area.
In particular, the brick can be produced in a very specialized manner without special precautions by the previously known methods and with the previously known devices. Since no material additives are required for its manufacture, a brick with good thermal resistance and good strength properties is obtained in an economical manner.
Wall constructions made from the present component, in particular brick, can accordingly have smaller wall thicknesses than wall constructions made from known construction elements with the same thermal resistance or have a greater thermal resistance with the same wall thickness.
The component according to the invention is explained in more detail below using the example of a brick with reference to the drawing. They show: FIG. 1 a schematic brick view from above; and FIG. 2 shows a diagram in which the dependency of the thermal resistance for different transverse intermediate web thicknesses s
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of the number n or the thickness x of the air layers is applied.
The brick shown in FIG. 1 should have a total thickness of B = 180 mm, with the transverse edge web thickness being b = 15 mm and the minimum transverse web thickness s = 6 mm for production and constructional reasons.
With these values, equation I results in a theoretical number of air layers n '= 13.7 Since odd numbers of air layers cannot be achieved, this value is rounded down to the nearest whole number, i.e. n = 13 The air is then calculated from equation 1I layer thickness at x = 6.0 <B> mm </B> With the values obtained, the thermal resistance of the air layers can be determined from equation 11I
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<B><U>-</U> </B> 1,
70 m2h C / kcal If the edge web thickness c and any web thickness d are neglected, equation IV results in a total thermal resistance
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= 1.96 m2h C / kcal where
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is determined from
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= 0.26 m2h C / kcal with AM (fired clay) = 0,
4 kcal / mh <B> C </B> In the diagram in FIG. 2, the thermal resistance is shown
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for three different cross-web thicknesses s = 6 mm, s1 = 5 mm and s2 = 7 mm, depending on the number n and the thickness x of the air layers.
It can be seen very clearly that the thermal resistance
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if there is a deviation from the optimal air layer thickness The decrease in thermal resistance takes place more strongly as the air layer thicknesses become smaller.
When determining the optimal number n or thickness x of the air layers, it is assumed for the sake of simplicity that the individual air layers go through the entire length of the component or brick running transversely to the direction of heat transfer. For design and production reasons, however, this theoretical ideal case cannot be realized. The theoretically determined thermal resistance is therefore impaired by the edge webs of thickness c required on the component and by webs d arranged in the interior of the component.
However, the optimal values for the number n and the thickness x of the air layers also apply to the actual component.