Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement zur Wärmedämmung, -isolierung und/ oder -regulierung von Gebäudehüllen, beispielsweise Gebäudeaussenwänden oder Dächern, wobei eine luftdurchlässige Schicht von einer lichtdurchlässigen Schicht abgedeckt ist und an der Gebäudehülle befestigbar ist bzw. als Gebäudehülle dient.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U 9 401 452 ist beispielsweise eine integrierte Wärmedämmanordnung insbesondere für Aussenwände und Dächer von Gebäuden bekannt geworden, welche als eine transparente Dämmschicht ausgebildet ist und aus einem Dämmmaterial mit einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Kanälen besteht, wobei die Wärmedämmschicht im Wesentlichen unmittelbar an der Gebäudehülle, beispielsweise einer Aussenwand oder einem Dach eines Gebäudes, angebracht ist und von einer lichtdurchlässigen und luftundurchlässigen Schicht, beispielsweise einer Glasfassade, abgedeckt ist.
Die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in Wärme erfolgt in der obersten Schicht der unmittelbar an der Gebäudeaussenwand anliegenden Dämmschicht, wobei die in dieser obersten Schicht in Wärme umgewandelte Strahlung im Wesentlichen durch freie Konvektion in den Durchtrittskanälen der Dämmschicht zu der Gebäudehülle transportiert wird.
Eine ähnliche Ausbildung einer transparenten Wärmedämmschicht ist beispielsweise auch der DE-PS 4 012 333 zu entnehmen, bei welcher eine Wabenstruktur zur Ausbildung entsprechender Durchtrittskanäle Verwendung findet, wobei Blenderscheinungen und eine direkte Bestrahlung der Gebäudewand beispielsweise dadurch verhindert werden sollen, dass Bereiche der wabenförmigen Struktur mit spiegelnder und/oder reflektierender Oberfläche ausgebildet sind.
Nachteilig bei diesen bekannten Dämmschichten bzw. Fassadenkonstruktionen ist im Wesentlichen die Tatsache, dass die Dämmschicht unmittelbar an der Gebäudeaussenhülle angebracht werden muss und beim Umwandeln der einfallenden Sonnenstrahlung in Wärme diese Wärme unmittelbar auf die Gebäudeaussenwand übertragen werden muss und dadurch einen relativ hohen Wärmeeintrag in die Gebäudehülle mit sich bringt, wodurch entsprechend hohe Wandtemperaturen erreicht werden. Für eine Vermeidung einer Überhitzung der Gebäudeaussenwand sind somit zusätzliche, im Wesentlichen mechanische Abschattungssysteme erforderlich, welche eine entsprechend aufwendige Konstruktion erforderlich machen.
Für eine Wärmeisolierung oder Wärmedämmung von Aussenwänden bzw. Dächern von Gebäuden ist darüberhinaus beispielsweise die Verwendung von reflektierenden Folien im Bereich von Fassadenverkleidungen bekannt, wie dies beispielsweise der DE-PS 3 641 508 entnehmbar ist. Diese bekannte Vorrichtung zum solaren Beheizen der Aussenwand eines Gebäudes weist ein Rollo mit einer lichtabsorbierenden und einer transparenten Folie auf, wobei zwischen den Folien ein aufblasbarer Zwischenraum vorhanden sein soll, wobei in aufgeblasenem Zustand der Folien die lichtabsorbierende Folie an die Wand des Gebäudes gedrückt wird, um diese Wand aufzuheizen. Der mit Luft gefüllte Zwischenraum zwischen den beiden Folien soll eine flexible, transparente Isolation der Aussenwand des Gebäudes ermöglichen.
Darüberhinaus ist beispielsweise der DE-OS 3 715 220 eine Fassadenverkleidung zu entnehmen, welche eine optimale Wärmedämmung vor allem auch bei niedrigen Temperaturen ermöglichen soll. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, eine vor der Gebäudeaussenwand anzubringende, mehrschichtige Fassadenverkleidung bzw. Dämmschicht aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Transmissions- und Reflexionseigenschaften auszubilden, um durch eine geeignete Kombination derartiger Materialien einen entsprechend gewünschten Temperaturverlauf in der mehrschichtigen Dämmschicht<f>bzw. Fassadenverkleidung und in weiterer Folge eine gewünschte Temperatur- bzw. Wärmeübertragung auf die Gebäudeaussenhülle zu erreichen.
Weiters sind unterschiedliche Ausführungsformen von Fassadenverkleidungen bzw. Ausbildungen von mehrschaligen Aussenwänden bekannt geworden, wie sie beispielsweise der CH-PS 610 037 oder der DE-OS 3 843 067 entnehmbar sind, wobei teilweise durch eine Zwangsbelüftung von mehrschalig ausgebildeten Wandelementen eine entsprechende Klimatisierung der Wände des Gebäudes erzielbar sein soll und gegebenenfalls Wärmeverbrauchern im Inneren des Gebäudes zur Verfügung gestellt werden soll. Derartige Systeme machen jedoch eine von einer herkömmlichen Bauweise vollkommen unterschiedliche Ausbildung von Wandelementen erforderlich, welche mit herkömmlichen Methoden oder Verfahren nicht verwendbar sind.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches neben einer ausreichenden Wärmedämmung bzw. Wärmeisolierung auch in einfacher Weise für eine Regulierung der Temperatur von Gebäudehüllen, beispielsweise Gebäudeaussenwänden oder Dächern, herangezogen werden kann und welches durch entsprechende Nutzung der im Bereich der Gebäudehülle entstehenden Wärme bzw. Abfuhr derselben zu einer Verringerung des Gesamtenergieverbrauches des Gebäudes, beispielsweise dessen Beheizung, beitragen kann.
Weiters wird darauf abgezielt, ohne Verwendung zusätzlicher, zumeist mechanischer Abschattungssysteme eine Temperaturregulierung der Gebäudehülle in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung zu ermöglichen sowie gegebenenfalls eine gezielte Kühlung der Gebäudehülle bei fehlender Sonneneinstrahlung, d.h. insbesondere in der Nacht, zu ermöglichen. Darüberhinaus soll das erfindungsgemässe Bauelement in einfacher Weise unabhängig von der Gebäudehülle fertigbar sein sowie mit unterschiedlichen Arten von Gebäudeaussenwänden oder Dächern kombinierbar sein bzw. un-mittelbar als Gebäudehülle oder als Teil derselben einsetzbar sein und gegebenenfalls für eine Nachrüstung von bestehenden Gebäuden, beispielsweise im Zuge von Sanierungen oder Renovierungen, verwendbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemässe Bauelement im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement in einem Gehäuse mit einem geschlossenen Umfangsrahmen aus einem luftundurchlässigen Material angeordnet ist, wobei wenigstens eine Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnung vorgesehen ist, dass die von der Gebäudehülle abgewandte bzw. aussenliegende Vorderfläche des Gehäuses von der lichtdurchlässigen Schicht gebildet ist und dass die luftdurchlässige Schicht in Abstand von wenigstens einer der Vorder- und Rückflächen des Gehäuses bzw. der Gebäudehülle angeordnet ist.
Dadurch, dass das erfindungsge mässe Bauelement von einem Gehäuse mit einem geschlossenen Umfangsrahmen gebildet ist, welches über wenigstens eine Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnung verfügt, kann das erfindungsgemässe Bauelement als Modul bzw. selbständige Einheit gefertigt werden, welche(s) in entsprechend einfacher Weise an einer Gebäudeaussenwand oder einem Dach festlegbar ist oder unmittelbar als Gebäudehülle eingesetzt werden kann. Es lässt sich somit das Bauelement als beispielsweise vorgefertigtes Wand-, Dach- oder Fassadenelement weitgehend unabhängig von dem Gebäude herstellen, zu dessen Wärmedämmung, -isolierung und/oder -regulierung es in weiterer Folge verwendet werden soll. Es lassen sich auch bereits bestehende Gebäude ohne Weiteres mit dem erfindungsgemässen Bauelement in einfacher Weise nachrüsten.
Erfindungsgemäss ist weiters vorgesehen, dass die von der Gebäudehülle abgewandte bzw. aussenliegende Vorderfläche von der lichtdurchlässigen Schicht gebildet ist, wobei darüber-hinaus dadurch, dass erfindungsgemäss die luftdurchlässige Schicht im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemassen Bauelementes in Abstand von wenigstens einer der Vorder- und Rückflächen des Gehäuses bzw. der Gebäudehülle angeordnet ist, ein Wärmetransport über die Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnung möglich ist bzw. auch eine erzwungene Strömung entsprechend aufrechterhalten werden kann. In Abhängigkeit von der Anordnung der luftdurchlässigen Schicht, welche als transparente Wärmedämmung wirkt, lässt sich beispielsweise auch ein Luftstrom durch die Dämmschicht bei entsprechender Abfuhr der entstehenden Wärme in der luftdurchlässigen Schicht erzielen.
Zur Erzielung eines an der Aussenfläche bis auf die Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen im Rahmen im Wesentlichen dichtend abgeschlossenen Bauteils, welcher eine entsprechende Steuerung und/oder Regulierung des Wärmehaushalts ermöglicht, ist darüberhinaus die Erfindung bevorzugt so ausgebildet, dass die lichtdurchlässige Vorderfläche des Gehäuses luftundurchlässig ausgebildet ist.
Für den Fall, dass die luftdurchlässige Schicht im inneren des Gehäuses des erfindungsgemässen Bauelementes aus einem im Wesentlichen nicht lichtdurchlässigen Material ausgebildet ist, erfolgt in der obersten, der einfallenden Sonnenstrahlung zuge wandten Seite der Schicht eine Umwandlung der einfallenden Sonnenstrahlung in Wärme, wobei durch die im Inneren des Gehäuses herrschende Luftströmung ein entsprechender Abtransport der Wärme durch die luftdurchlässige Schicht hindurch erfolgt. Falls eine Maximierung des Wärmegewinnes im Inneren des erfindungsgemässen Bauelementes erreicht werden soll, kann die luftdurchlässige Schicht zusätzlich auch lichtdurchlässig ausgebildet sein, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemassen Bauelementes entspricht.
Dabei wird die einfallende Sonnenstrahlung sowohl in der luftdurchlässigen Schicht und insbesondere in deren vordersten Schicht als auch beim Auftreffen auf die Rückwand des erfindungsgemässen Bauelementes bzw. auf die Gebäudehülle in Wärme umgewandelt, wobei eine Wärmeströmung im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemässen Bauelementes wiederum durch entweder freie Konvektion oder unterstützt durch eine erzwungene Strömung ausgebildet bzw. aufrechterhalten werden kann.
Der Effekt der Umwandlung der einfallenden Strahlung in Wärme im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemässen Bauelementes kann bei Verwendung einer lichtdurchlässigen Schicht als Dämmschicht weiter dadurch gesteigert werden, dass die zum Inneren des Gehäuses gewandte Oberfläche der Rückseite des Gehäuses des Bauelementes mit einem absorbierenden Material beschichtet ist, wie dies einer weiteren bevorzugen Ausführungsform der Erfindung entspricht.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung so getroffen, dass die luftdurchlässige und gegebenenfalls lichtdurchlässige Schicht eine an sich bekannte, wabenartige oder röhrenförmige Struktur aufweist, welche Durchtrittskanäle für Luft definiert, welche normal auf die oder geringfügig geneigt zu der Vorderfläche des Gehäuses verlaufen. Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnung der Durchtrittskanäle für Luft im Wesentlichen normal aufeinander bzw. gering-fügig geneigt zur Vorderfläche des Gehäuses lässt sich eine einfache Steuerung der Luftströmung im Inneren des Gehäuses erzielen.
Für die Herstellung und Ausbildung der luftdurchlässigen und gegebenenfalls lichtdurchlässigen Schicht im Inneren des Ge häuses des erfindungsgemässen Bauelementes können eine Vielzahl von Materialien Verwendung finden, wobei jedoch erfindungsgemäss auf entsprechende Dämmeigenschaften in Kombination mit einem relativ geringen Gewicht abgezielt wird, um auch grossflächige Bauelemente für Wand-, Dach- oder Fassadenelemente entsprechend einfach herstellen zu können. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss bevorzugt vorgesehen, dass die luftdurchlässige und gegebenenfalls lichtdurchlässige Schicht aus Karton, Pappe, imprägniertem Papier oder lichtdurchlässigen Kunststoffen, wie beispielsweise Kapipane, ausgebildet ist.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausbildung der luftdurchlässigen Schicht so getroffen, dass die luftdurchlässige Schicht als mehrlagige Sandwich-Konstruktion ausgebildet ist, wobei zwischen zwei Schichten aus wabenartiger oder röhrenförmiger Struktur eine Zwischenschicht, insbesondere eine Vliesschicht oder eine beidseitig von Vliesschichten begrenzte Füllschicht, beispielsweise aus Papiergranulat, angeordnet ist. Mit einer derartigen mehrlagigen Sandwich-Konstruktion, wobei zwischen zwei Schichten aus wabenartiger oder röhrenförmiger Struktur eine Füllschicht oder allgemein eine Zwischenschicht vorgesehen ist, lässt sich der durch das Hindurchführen von Luft entweder zum Aufheizen oder zum Abkühlen des Gebäudes angestrebte Wärmetauschereffekt im Bereich dieser luftdurchlässigen Schicht erhöhen bzw. maximieren.
Durch den Transport der warmen Innenraumluft durch die luftdurchlässige Schicht wird Wärme in der luftdurchlässigen Schicht gespeichert. Beim Umkehren der Luftrichtung, wie beispielsweise der Transport von kalter Luft in das Gebäude, wird diese Wärme wieder an die Luft abgegeben und kann einer weiteren Nutzung im Gebäude zugeführt werden. Durch diese Zwischenschicht bzw. Füllschicht wird weiters durch die Erhöhung des Luftwiderstandes eine gleichmässige Luftdurchdringung der Konstruktion erreicht. Diese gleichmässige Luftdurchströmung kann auch durch blosses Vorsehen eines Vlieses für die Zwischenschicht erreicht werden, wie dies einer besonders bevorzugten Ausführung entspricht.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist bei dem erfindungsgemässen Bauelement die Ausführung so getroffen, dass das Gehäuse allseitig geschlossen ausgebildet ist, wobei die Rückfläche des Gehäuses aus einem luftundurchlässigen Material besteht und vorzugsweise unmittelbar an der Gebäudehülle anliegt bzw. als Gebäudehülle dient, wodurch sich ein vollkommen in sich geschlossenes Bauelement erzielen lässt, welches sich in einfacher Weise als Modul vorfertigen lässt und sich entsprechend einfach an einem Gebäude bzw. einer Aussenwand desselben befestigen lässt.
In diesem Zusammenhang ist bei einer derartigen Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse im unteren und oberen Bereich des Umfangsrahmens wenigstens eine Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnung aufweist, um einen entsprechend wirkungsvollen Luftdurchtritt zur Erzielung der gewünschten Wärmeregulierung bzw. -isolierung oder Dämmeigenschaft zu erzielen.
Gemäss einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist erfindungsgemäss bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse über an der Gebäudehülle angebrachte Supporte an der Gebäudehülle abgestützt ist, wobei die Abstützungen hohl und mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung in das Innere des Bauelementes ausgebildet sind und mit durch die Gebäudehülle hindurchtretenden Luftzufuhr- oder Luft-austrittsöffnungen in Verbindung stehen.
Durch derartige Supporte lassen sich auch grossflächige, erfindungsgemässe Bauelemente sicher an der Aussenwand eines Gebäudes verankern, wobei dadurch, dass hohle, mit wenigstens einer Lufteintrittsöffnung in das Innere des Bauelementes ausgebildete Abstützungen im Inneren des Bauelementes verwendet werden, welche mit in der Gebäudehülle vorgese-henen Luftzutritts- oder Luftaustrittsöffnungen in Verbindung stehen, unmittelbar ein entsprechend ge-richteter Luftdurchtritt durch das Innere des erfindungsgemässen Bauelementes zur Erzielung der gewünschten Wärmedämmungs-, Isolierungs- oder Regulierungseigenschaften ermöglichen lässt.
Wie bereits ausgeführt, lässt sich eine entsprechende Wärmedämmung, -isolierung und/oder -regulierung der Gebäudehülle bei dem erfindungsgemässen Bauelement durch Aufrechterhaltung einer Strömung im Inneren des Gehäuses erzielen. Um bei unterschiedlichen Einsatzbedingungen, insbesondere bei Tag und Nacht, und bei unterschiedlicher Sonneneinstrahlung jeweils ein erforder liches Mass an Dämmung bzw. Isolierung zu erzielen, ist darüberhinaus erfindungsgemäss bevorzugt vorgesehen, dass die Luftzutritts- und/oder die Luftaustrittsöffnungen verschliessbar ausgebildet sind. Durch entsprechende Änderung des Querschnittes der Luftzutritts- oder Luftaustrittsöffnungen lässt sich selbst bei freier Konvektion im Inneren des Gehäuses des erfindungsgemässen Bauelementes eine gezielte und gesteuerte Beeinflussung der Wärmedämmungs- bzw.
Wärmegewinnungseigenschaften mit dem erfindungsgemässen Bauelement erzielen. Diese Steuerung der Wärmedämmungs- oder Wärmegewinnungseigenschaften bzw. einer gegebenenfalls erforderlichen Kühlung im Sinne einer Temperaturreduktion der Gebäudehülle lässt sich in einfacher Weise dadurch unterstützen, dass ein Gebläse und/oder eine Pumpe an mit den Luftzutritts- bzw. Luftaustrittsöffnungen gekoppelte Leitungen anschliessbar ist bzw. in dem Gehäuse des Bauelementes integriert ist. Das Vorsehen einer derartigen Pumpe oder eines Gebläses ermöglicht in einfacher Weise eine Einstellung des Luftdurchsatzes durch das Innere eines erfindungsgemässen Bauelementes, wodurch sich in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen entsprechende Wärmedämmungs-, isolierungs- und/oder Regulierungszustände verwirklichen lassen können.
Für eine weitgehend automatisierte Steuerung der Wärmedämmungs-, Isolierungs- und Regulierungseigenschaften des erfindungsgemässen Bauelementes bzw. einer aus einer Mehrzahl von erfindungsgemässen Bauelementen ausgebildeten Fassaden- oder Dachkonstruktion ist erfindungsgemäss weiters bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Sensor zur Bestimmung der Temperatur der Luft im Gehäuse und/oder der Temperatur der Gebäudehülle und/oder des Ausmasses der Sonneneinstrahlung auf das Gehäuse vorgesehen ist, welcher Sensor mit einer Steuereinrichtung zur Betätigung der Pumpe bzw. des Gebläses und/oder des Öffnungszustandes der Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen gekoppelt ist. Ein derartiger Sensor bzw.
eine Mehrzahl von Sensoren zur Feststellung der unterschiedlichen Parameter ergibt in Kombination mit einem geeigneten Steuergerät eine automatische Konstanthaltung von gewünschten Wärmedämmungs- oder Isolierungseigenschaften des er findungsgemässen Bauelementes bzw. einer entsprechender Kombination einer Mehrzahl derartiger Bauelemente.
Wie oben bereits angedeutet, kann das erfindungsgemässe Bauelement nicht nur zur Wärmedämmung und Isolierung einer Gebäudehülle, d.h. im Wesentlichen zur Abfuhr von überschüssiger Wärme bei übermässiger Sonneneinstrahlung bzw. zum Verhindern einer übermässigen Abstrahlung des Gebäudeinneren, eingesetzt werden, sondern es kann insbesondere bei Vorsehen von Pumpen oder Gebläsen zur Aufrechterhaltung einer erzwungenen Strömung im Inneren des erfindungsgemässen Bauelementes die abgeführte Wärme auch einer entsprechenden Nutzung zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss bevorzugt vorgesehen, dass an eine Luftaustrittsöffnung des Gehäuses ein vorzugsweise im Inneren des Gebäudes angeordneter Wärmeverbraucher über wenigstens eine durch die Gebäudehülle hindurchtretende Luftaustrittsöffnung anschliessbar ist.
Es kann somit die aus dem erfindungsgemässen Bauelement abgeführte Wärme beispielsweise zur Aufbereitung von Warmwasser, gegebenenfalls unter Einsatz entsprechender Wärmepumpen, oder in der kalten Jahreszeit auch zur Beheizung von Innenräumen des Gebäudes herangezogen werden. Ebenso lässt sich beispielsweise bei Vornahme einer Kühlung der Gebäudehülle zu Nachtzeiten durch Hindurchführen eines Luftstromes durch das erfindungsgemässe Bauelement die von der Gebäudehülle abgeführte Wärme wiederum zur Aufbereitung von Warmwasser in entsprechenden Speichereinrichtungen nützen. Neben einer entsprechenden Wärmedämmung und Isolierung bzw.
Regulierung der Temperaturen der Gebäudehülle bzw. der in ihr aufzunehmenden Wärmemenge lässt sich durch die Nutzung des aus dem bzw. den erfindungsgemässen Bauelementen abgeführten, erwärmten Luftstromes insgesamt der Gesamtenergieverbrauch des Gebäudes deutlich reduzieren, so dass der Einsatz von zusätzlichen Energieträgern, beispielsweise zur Beheizung des Gebäudes und/oder zur Bereitung von Warmwasser, reduziert werden kann.
Für den Fall, dass im Inneren des erfindungsgemässen Bauelementes im Wesentlichen nur die freie Konvektionsströmung ausgenutzt werden soll, ist bevorzugt vorgesehen, dass die luftdurchlässige und gegebenenfalls lichtdurchlässige Schicht zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche des Gehäuses bzw. der Gebäudehülle derart geneigt angeordnet ist, dass die Luftdurchtrittskanäle dieser Schicht in Richtung zur Rückfläche des Gehäuses bzw. der Gebäudehülle ansteigend verlaufen. Durch diese erfindungsgemäss bevorzugt vorgeschlagene Anordnung der Luftdurchtrittskanäle ansteigend in Richtung zur Rückfläche des Gehäuses bzw. der Gebäudehülle wird die Strömungsrichtung einer warmen, ansteigenden Luft unterstützt und somit die freie Konvektion begünstigt.
Im Gegensatz dazu wird zu Nachtzeiten eine übermässige Abstrahlung der Gebäudehülle automatisch durch diese Anordnung der Luftdurchtrittskanäle dadurch erschwert, dass die Neigung der Luftdurchtrittskanäle entgegen der von erwärmter Luft bevorzugten Richtung der Konvektionsströmung verläuft. Es lässt sich somit eine entsprechend wirksame Kältedämmung auf einfache Weise erzielen.
Wie oben bereits ausgeführt, können die vorhandenen Luftzutritts- bzw. Luftaustrittsöffnungen auch vollständig verschlossen werden, wodurch sich durch das eingeschlossene Luftvolumen eine dem Volumen des Bauelementes ergebende Dämmschicht erzielen lässt. Um jedoch einen Druck- und Feuchtigkeitsausgleich im Inneren des erfindungsgemässen Bauelementes in jedem Fall sicherzustellen, ist darüber-hinaus bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine zusätzliche Druck- und/oder Feuchtigkeitsauslassöffnung vorgesehen ist, deren Querschnitt höchstens ein Drittel, vorzugsweise höchstens ein Zehntel, des Querschnittes der Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen beträgt.
Dadurch, dass der Querschnitt dieser zusätzlichen Druck- und/oder Feuchtigkeitsauslassöffnung lediglich einen Bruchteil des Querschnittes der Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen beträgt, ist in jedem Fall sichergestellt, dass die Verluste für den Fall, dass bei geöffneten Luftzutritts- und Luftaustritts-öffnungen ein Verbraucher zur Nutzung der im Inneren des erfindungsgemässen Bauelementes entstehenden Wärme angeschlossen werden soll, entsprechend gering gehalten werden. Darüberhinaus kann vorgesehen sein, dass diese zusätzliche Druck- und/oder Feuchtigkeitsauslassöffnung lediglich bei vollständig geschlossenen Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen wirksam wird.
Zur Erzielung eines entsprechenden Isoliereffektes ist das erfindungsgemässe Bauelement bevorzugt so weitergebildet, dass die aussenliegende und lichtdurchlässige Schicht als Mehrfach-Verglasung ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beigeschlossenen Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen von erfindungsgemässen Bauelementen näher veranschaulicht. In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bauelementes; Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bauelementes; und Fig. 3 in einem Teilschnitt in vergrössertem Massstab eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Bauelementes.
Das in Fig. 1 dargestellte Bauelement besteht aus einem allgemein mit 1 bezeichneten Gehäuse, welches allseitig geschlossen ausgebildet ist und in seinem unteren Bereich wenigstens eine Luftzutrittsöffnung 2 und in seinem oberen Bereich wenigstens eine Luftaustrittsöffnung 3 aufweist. An seiner von der schematisch mit 4 bezeichneten Gebäudeaussenwand abgewandten Seitenfläche weist das Gehäuse 1 eine lichtdurchlässige und gegebenenfalls luftundurchlässige Schicht 5, beispielsweise aus Solarglas, auf, während an der zum Gebäude 4 gewandten, rückwärtigen Fläche eine feste Wand 6 vorgesehen ist, welche zumindest luftundurchlässig ist. Weiters sind am Umfang verlaufende Rahmen-elemente des Gehäuses 1 des Bauelementes mit 7 bezeichnet.
Im Inneren des Gehäuses 1 und in Abstand von der Vorderfläche 5 sowie der hinteren Fläche 6 ist eine luftdurchlässige Schicht in Form einer Dämm- bzw. Isolierschicht 8 vorgesehen, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine an sich bekannte, wabenartige bzw. röhrenförmige Struktur aufweist, deren Durchtrittskanäle 9 für Luft geringfügig geneigt zur vorderen Stirnfläche 5 des Gehäuses 1 verlaufen.
Wie dies durch den Pfeil 10 angedeutet ist, gelangt kalte Luft über die Luftzutrittsöffnung 2 durch wenigstens eine weitere versperrbare Luftzutrittsöffnung 11 in das Innere des Gehäuses 1 des Bauelementes, tritt unter Erwärmung durch die Durchtrittskanäle 9 der luftdurchlässigen Schicht 8 hindurch in den Bereich zwischen der Schicht 8 und der Rückfläche 6 des Gehäuses 1 und wird mit erhöhter Temperatur im oberen Bereich über wiederum wenigstens eine weitere versperrbare Luftsaustrittsöffnung 12 sowie die Luftaustrittsöffnung 3 gemäss dem Pfeil 13 abgezogen. Die im Bauelement erwärmte Luft kann dabei, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, in das Innere des Gebäudes einem Wärmeverbraucher zugeführt werden oder auch über eine am Rahmen 7 angeordnete, nicht näher dargestellte Öffnung in das Freie geleitet werden.
Mit dem in Fig. 1 dargestellten Bauelement zur Wärmedämmung, -isolierung und/oder -regulierung von Gebäudehüllen, beispielsweise Gebäudeaussenwänden oder Dächern, lassen sich im Prinzip folgende Zustände bzw. Betriebsarten unterscheiden.
Bei einer direkten und/oder diffusen Sonneneinstrahlung wird durch die lichtdurchlässige Abdeckung bzw. Schicht 5 einfallende Sonnenstrahlung vor allem im obersten Bereich, d.h. der der Strahlung zugewandten Seite, der wabenartigen, luftdurchlässigen Schicht 8 in Wärme umgewandelt, wobei beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 die Schicht 8 als lichtundurchlässige Wärmedämmung, beispielsweise aus Pappe oder ähnlichem Material, ausgebildet ist.
Der im unteren Bereich des Gehäuses 1 eintretende, kalte Luftstrom 10 gelangt somit zwischen der lichtdurchlässigen Schicht 5 und der luftdurchlässigen, gegebenenfalls transparenten Wärmedämmungsschicht 8 in das Gehäuse 1, tritt in weiterer Folge durch die luftdurchlässige Schicht 8 hindurch und erwärmt sich und transportiert derart die Wärme aus dem Raum zwischen der Schicht 5 und der luftdurchlässigen Schicht 8 in den auf der Rückseite der luftdurchlässigen Schicht 8 liegenden Raum zwischen der Schicht 8 und der luftdurchlässigen Rückwand 6 des Gehäuses.
In weiterer Folge wird die erwärmte Luft über die weitere Luftaustrittsöffnung 12 und die Luftaustrittsöffnung 3 im Sinne des Pfeiles 13 aus dem Gehäuse 1 ausgebracht und transportiert die in ihr enthaltene Wärme zu einem nachgeschalteten Verbraucher, beispielsweise zur Erwärmung des Innenraumes des Gebäudes und/oder zur Erwärmung von Brauchwasser, oder es wird alternativ die erwärmte Luft ins Freie abgeleitet.
Die Regelung der Temperatur der Rückwand 6 des Gehäuses 1 des Bauelementes und somit in weiterer Folge auch der Gebäudehülle 4 bzw. der Wärmezufuhr an die Rückwand 6 und damit verbunden an die Gebäudehülle 4 oder auch an den nachgeschalteten Verbraucher erfolgt im Wesentlichen über die Menge der durch das Gehäuse 1 hindurchtretenden Luft. Der Luftstrom durch das Gehäuse 1 wird hiebei entweder durch freie Konvektion oder auch durch erzwungene Strömung bewirkt, wobei schematisch in Fig. 1 im Bereich der Luftzutrittsöffnung 2 ein Gebläse bzw. eine Pumpe mit 14 angedeutet ist. Naturgemäss kann ein entsprechendes Gebläse oder eine Pumpe auch im Bereich der Luftaustrittsöffnung 3 oder an die Luftzutrittsöffnung 2 bzw. an die Luftaustrittsöffnung 3 anschliessende Leitungen integriert sein.
Die Regelung des Luftstromes sowie die Menge der durch das Gehäuse 1 geführten Luft erfolgt neben der beispielsweise durch das Gebläse 14 geförderten Menge auch durch Änderung der Ein- oder Austrittsquerschnitte sowohl der weiteren Luftzutrittsöffnung 11 als auch der weiteren Luftaustrittsöffnung 12, wobei entsprechende Schieberelemente mit 15 und 16 angedeutet sind. Hiebei kann ein vollständiges Verschliessen beispielsweise der Zutrittsöffnungen 11 und gegebenenfalls auch der Austrittsöffnungen 12 möglich sein oder auch ein entsprechendes Abschalten des Gebläses oder der Pumpe 14, so dass in diesem Fall die im Gehäuse 1 befindliche Luftmenge als Luftpolster und damit als Wärmedämmung dient.
Weiters ist zur Steuerung der Wärmeabfuhr bzw. der über die Rückwand 6 an das Gebäude 4 abzugebenden Wärmemenge im Inneren des Gehäuses ein Temperatursensor 17 angeordnet, welcher über Steuerleitungen 21 mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden ist, welche eine Regelung der Durchtrittsquerschnitte der weiteren Luftzutrittsöffnungen 11 und der weiteren Luftaustrittsöffnungen 12 über die Schieber 15 und 16 sowie der Leistung des Gebläses bzw. der Pumpe 14 über Steuerleitungen 23 bzw. 24 vornimmt. Der Sensor 17 dient hiebei beispielsweise zur Bestimmung der Temperatur der Luft im Gehäuse 1 oder auch zur Bestimmung der Temperatur der Gebäudehülle 4 bzw. der unmittelbar daran anschliessenden Wand 6 des Gehäuses 1.
Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Sensor 18 im Bereich der lichtdurchlässigen Vorderflache 5 des Gehäuses 1 vorgesehen sein, welche neben der Temperatur der Luft im Inneren des Gehäuses 1 auch das Ausmass der Sonneneinstrahlung auf das Bauelement ermitteln kann. Auch dieser Sensor 18 kann entsprechend mit einer Steuereinrichtung für die Schieber 15 und 16 bzw. die Leistung des Gebläses oder der Pumpe 14 kombiniert sein.
Für den Fall, dass ein Wärmegewinn durch Durchströmen des Inneren des Gehäuses 1 mit Luft nicht vorgenommen werden soll, können die Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 2 bzw. 3 und die weiteren Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 11 und 12 entsprechend geschlossen werden sowie Gebläse 14 abgestellt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die luftdurchlässige, wabenartige bzw. röhrenförmige Schicht 8 nicht lichtdurchlässig ist, wird eine direkte Bestrahlung der Rückwand 6 sowie in weiterer Folge der Gebäudehülle 4 vermieden und es wird somit ohne zusätzliche mechanische Abschattungs- bzw. Dämmeinrichtungen der Wärmeeintrag vermindert. Wie oben bereits angedeutet, dient der im Inneren des Gehäuses 1 eingeschlossene Luftpolster als Dämmschicht.
Um Druck- und/oder Feuchtigkeitsschwankungen auszugleichen, ist jedoch wenigstens eine Ausgleichsöffnung 19 vorgesehen, deren lichter Querschnitt jedoch nur einen Bruchteil des Querschnittes der Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 2 bzw. 3 beträgt.
Für den Fall, dass ein Abstrahlen der Rückwand 6 sowie der Gebäudehülle 4 weitgehend verhindert werden soll, d.h. für den Fall, dass die Temperatur der lichtdurchlässigen, vorderen Schicht 5 niedriger ist als die Temperatur der Rückwand 6, und ein Auskühlen des Gebäudes 4 wirkungsvoll verhindert werden soll, werden ebenfalls die Luftzutritts- und die Luftaustrittsöffnungen 2 bzw. 3 und die weiteren Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 11 bzw. 12 geschlossen und es wird das Gebläse 14 abgestellt.
Die luftdurchlässige Schicht 8 wirkt wiederum als opake Wärmedämmung, wobei sich gegebenenfalls zwischen dem Raum zwischen der Schicht 8 und der Rückwand 6 sowie dem Raum zwischen der vorderen Schicht 5 und der Schicht 8 ergebende Temperaturschiede und daraus resultierende Konvektionen durch die Struktur und insbesondere die geneigte Anordnung der Durchtrittskanäle 9 der Schicht 8 aufgrund des durch die Neigung der Kanäle 9 hervorgerufenen, relativ hohen Strömungswiderstandes weitgehend verhindert werden, wodurch eine wirkungsvolle Dämmfunktion erzielt wird.
Für den Fall, dass eine Temperaturreduktion der Gebäudehülle 4 angestrebt wird, kann beispielsweise in Zeiten fehlender Sonneneinstrahlung, d.h. insbesondere bei Nacht, Luft über das Gebläse 14 durch das Gehäuse 1 geführt werden, wobei die Temperatur der eintretenden Luft naturgemäss geringer als die Temperatur der Rückwand 6 sowie der Gebäudehülle 4 sein muss. Der durch das Gehäuse 1 geführte Luftstrom kühlt die Rückwand 6 und damit die Gebäudehülle 4, wobei die von der Luft aufgenommene Wärme wieder entsprechend dem Pfeil 13 zu einem nachgeschalteten Verbraucher oder ins Freie abgeführt werden kann. Alternativ kann der Luftstrom auch entgegen der mit den Pfeilen 10 und 13 gezeigten Richtung geführt werden und so die Wärmeabfuhr in die andere Richtung erfolgen und dort einer weiteren Nutzung zugeführt werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel einer abgewandelten Ausführungsform eines Bauelementes sind für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der Fig. 1 beibehalten worden. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und jener gemäss Fig. 2 besteht darin, dass die luftdurchlässige Dämmschicht 8 unmittelbar hinter der lichtdurchlässigen, vorderen Schicht 5 angeordnet ist. Darüberhinaus soll bei dieser Ausführungsform die luftdurchlässige Dämmschicht 8 auch lichtdurchlässig sein, so dass durch die vordere Schicht 5 einfallende Sonnenstrahlung auch auf die Gehäuserückwand 6 auftreffen kann. Zur Maximierung der Umwandlung einfallender Sonnenstrahlung in Wärme kann hiebei bei dieser Ausführungsform die Rückwand 6 des Gehäuses 1 mit einer absorbierenden Schicht versehen sein, welche schematisch mit 20 angedeutet ist.
Die durch die lichtdurchlässige Vorderschicht 5 einfallende Sonnenstrahlung wird durch die in diesem Fall luftdurchlässige und lichtdurchlässige Dämmschicht 8 in den Raum zwischen dieser Schicht 8 und der Gehäuserückwand 6 geleitet, wobei die einfallende Sonnenstrahlung sowohl in der Schicht 8 als auch beim Auftreffen auf die Rückwand 6 in Wärme umgewandelt wird.
Der durch das Gehäuse 1 geführte Luftstrom tritt wiederum über die Luftzutrittsöffnungen 2 und die in ihrem Durchtrittsquerschnitt veränderbare weitere Luftzutrittsöffnung 11 unmittelbar in den Raum zwischen der Schicht 8 und der Rückwand 6 ein, führt die Wärme aus diesem Raum und somit auch von der Rückwand 6 ab und gelangt über die regelbare weitere Luftaustrittsöffnung 12 sowie die Luftaustrittsöffnung 3 entsprechend dem Pfeil 13 wiederum an einen nachgeschalteten Verbraucher oder wird unmittelbar ins Freie geleitet. Die Regelung der Temperatur der Rückwand 6 und somit der Gebäudehülle 4 erfolgt wiederum durch die Menge des durch das Gehäuse 1 hindurchgeführten Luftstromes, wobei wiederum der Luftstrom durch freie Konvektionsströmung oder auch durch erzwungene Strömung durch das Gebläse bzw. die Pumpe 14 bewirkt wird.
Zur Regelung der Menge der durchströmenden Luft kann wiederum die Leistung des Gebläses bzw. der Pumpe 14 sowie der Querschnitt der weiteren Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 11 und 12 veränderbar und gegebenenfalls vollkommen abschliessbar sein. Eine prinzipielle Temperaturniveau-Einstellung der Rückwand 6 und somit der Gebäudehülle erfolgt weiters über die Farbgebung und somit das Absorptionsverhalten der Rückwand 6 bzw. auch über die Materialeigenschaften der gegebenenfalls vorzusehenden Absorptionsschicht 20.
Für eine Kältedämmung ist auch bei dieser Ausführungsform vorgesehen, die Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 2 bzw. 3 und die weiteren Luftzutritts- und Luftaustrittsöffnungen 11 bzw. 12 zu schliessen sowie das Gebläse bzw. die Pumpe 14 abzustellen, wodurch wiederum die Schicht 8 als konventionelle Wärmedämmung dient und der abgeschlossene Raum zwischen der Schicht 8 und der Rückwand 6 als gedämmter, isolierter Raum zu betrachten ist und als Isolierung dient.
Eine Temperaturreduktion der Rückwand 6 und in weiterer Folge der Gebäudehülle 4 bei fehlender Sonneneinstrahlung, d.h. insbesondere während Nachtzeiten, kann wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 durchgeführt werden.
Durch die Verwendung einer lichtdurchlässigen Schicht 8 ist bei dieser Ausführungsform gemäss Fig. 2 ein grösserer Wärmegewinn als bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 erzielbar, wobei jedoch bei Ausfall der Kühlung, beispielsweise einen Ausfall des Gebläses 14 eine Überhitzungsgefahr gegeben ist, da, im Gegensatz zur Ausbildung gemäss Fig. 1, lediglich durch freie Konvektion eine ausreichende Wärmeabfuhr nicht ohne weiteres möglich ist. Diese Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist jedoch besonders im Sinne einer Maximierung eines erzielbaren Wärmegewinns, insbesondere bei Zufuhr der abgeführten, warmen Luft 13 an einen nachgeschalteten Verbrauch im Sinne einer Verringerung der Gesamtenergiekosten des mit dem Bauelement ausgestatteten Gebäudes vorteilhaft einsetzbar.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäss Fig. 3 sind ebenfalls für gleiche Bauteile die Bezugszeichen der vorangehenden Ausführungsformen beibehalten worden. Bei diesen Ausbildungen findet als luftdurchlässige Schicht 8 eine mehrlagige Sandwich-Konstruktion Verwendung, wobei zwischen zwei Schichten 25, 26, welche wie bei den vorangehenden Ausführungsformen beispielsweise aus einer wabenartigen oder rohrartigen Struktur bestehen, eine Füll- bzw. Dammschicht 27, beispielsweise aus einem Papiergranulat 29, vorgesehen ist, wobei diese Füll- oder Dämmschicht von zwei Vlies schichten 28 begrenzt wird.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform findet eine Lagerung bzw. Abstützung des Bauelementes 1 an einem an der Gebäudehülle bzw. der Aussenwand 4 des Gebäudes vorgesehenen Support 29 statt, wobei im Inneren des Bauelementes hohle Abstützungen 30 an diesem Support 29 festgelegt sind, wobei diese Abstützungen 30 wenigstens eine Lufteintrittsöffnung 31 in dem gezeigten Beispiel aufweisen und das Innere der Abstützung 30 unmittelbar mit einer im Bereich des Supports 29 mündenden Luftzutrittsöffnung 32 durch die Gebäudehülle 4 zusammenwirkt.
Bei dem gezeigten Beispiel erfolgt gemäss den Pfeilen 33 eine Zufuhr von beispielsweise kalter Luft aus dem Inneren des Gebäudes durch die Luftzutrittsöffnung 32 in das Innere der Abstützung 30 und von dort über die Lufteintrittsöffnung 31 in das Innere des Bauelements unmittelbar vor der luftdurchlässigen Schicht 8, worauf nach Durchtritt durch die mehrlagige Schicht 8 nach einer Erwärmung der Luft diese entsprechend den Pfeilen 34 zwischen der Schicht 8 und der Aussenseite der Gebäudehülle 4 aufsteigt und im oberen Bereich eines Abschnittes bzw. Segmentes des Bauelementes über eine weitere Luftaustrittsöffnung 35 wiederum in das Innere des Gebäudes eintritt. Es wird somit bei dieser gezeigten Ausführungsform das Bauelement beispielsweise für eine Aufwärmung des Innenraumes des Gebäudes eingesetzt.
Bei Umkehr der Pfeilrichtungen lässt sich beispielsweise in der Nacht eine Abkühlung der Luft beim Hindurchtreten durch das Bauelement erzielen, wie dies bereits oben ausgeführt wurde.
Weiters ist bei dieser Ausführungsform als lichtdurchlässige Aussenschicht des Bauelementes eine im vorliegenden Fall aus zwei Lagen bestehende Mehrfachverglasung vorgesehen, wobei durch dichtes Abschliessen des Innenraumes 36 dieser Mehrfachverglasung, wobei die Dichtung im Bereich der Abstützung 30 sowie die Festlegung der Mehrfachverglasung allgemein mit 37 angedeutet sind, ein entsprechender, zusätzlicher Isoliereffekt erzielt werden kann.
Wie bei den vorangehenden Ausführungsformen können naturgemäss im Bereich der Luftzutrittsöffnungen 32 bzw. der Luftaustrittsöffnungen 35 entsprechende Pumpen oder Gebläse zur Unterstützung bzw. Aufrechterhaltung eines gerichteten Luftstromes sowie zur Erzielung der gewünschten Wärmedämmungs-, Isolierungs- oder Regulierungseigenschaften angebracht sein und es können wie bei den vorangehenden Ausführungsformen zusätzlich Sensoren zur Unterstützung einer Steuerung der gewünschten Eigenschaften vorgesehen sein, um die bereits oben geschilderten, unterschiedlichen Möglichkeiten des Einsatzes des Bauelementes in einfacher Weise verwirklichen zu können.
The present invention relates to a device for thermal insulation, insulation and / or regulation of building envelopes, such as building exterior walls or roofs, wherein an air-permeable layer is covered by a translucent layer and is attachable to the building envelope or serves as a building envelope.
German utility model DE-U 9 401 452 discloses, for example, an integrated thermal insulation arrangement, in particular for exterior walls and roofs of buildings, which is designed as a transparent insulating layer and consists of an insulating material with a multiplicity of adjacent channels, the thermal insulation layer essentially being is attached directly to the building envelope, such as an outer wall or a roof of a building, and is covered by a translucent and impermeable layer, such as a glass facade.
The conversion of solar radiation into heat takes place in the uppermost layer of the insulating layer directly adjacent to the building exterior wall, the radiation converted into heat in this uppermost layer being transported essentially free convection into the passageways of the insulating layer to the building envelope.
A similar embodiment of a transparent heat-insulating layer can also be found for example in DE-PS 4,012,333, in which a honeycomb structure is used to form corresponding passageways, blinding phenomena and direct irradiation of the building wall to be prevented, for example, by having areas of the honeycomb structure reflective and / or reflective surface are formed.
A disadvantage of these known insulating layers or facade constructions is essentially the fact that the insulating layer must be attached directly to the building exterior envelope and when converting the incident solar radiation into heat, this heat must be transferred directly to the building exterior wall and thus a relatively high heat input into the building envelope brings with it, whereby correspondingly high wall temperatures can be achieved. To avoid overheating of the building exterior wall thus additional, essentially mechanical shading systems are required, which require a correspondingly expensive construction.
For thermal insulation or thermal insulation of exterior walls or roofs of buildings, for example, the use of reflective films in the field of facade cladding is known, as for example DE-PS 3,641,508 can be removed. This known device for solar heating of the outer wall of a building has a roller blind with a light-absorbing and a transparent film, wherein between the films an inflatable space should be present, being pressed in the inflated state of the films, the light-absorbing film to the wall of the building, to heat up this wall. The air-filled gap between the two foils should allow a flexible, transparent insulation of the outer wall of the building.
Moreover, for example, DE-OS 3,715,220 a facade cladding can be seen, which should allow optimum thermal insulation, especially at low temperatures. For this purpose, it is provided to form a to be mounted in front of the building exterior wall, multi-layer facade cladding or insulating layer of different materials with different transmission and reflection properties to a correspondingly desired temperature profile in the multilayer insulation layer by a suitable combination of such materials <F> or. Façade cladding and subsequently a desired temperature or To achieve heat transfer to the building exterior envelope.
Furthermore, different embodiments of facade cladding or Formations of multi-shell exterior walls have become known, as they are, for example, the CH-PS 610 037 or DE-OS 3,843,067 can be removed, in part by a forced ventilation of multi-shell wall elements a corresponding air conditioning of the walls of the building should be achievable and optionally heat consumers in Interior of the building should be made available. However, such systems require a completely different from a conventional design training of wall elements, which are not usable with conventional methods or methods.
The present invention now aims to provide a device of the type mentioned, which in addition to a sufficient thermal insulation or Heat insulation can also be used in a simple manner for regulating the temperature of building envelopes, such as building exterior walls or roofs, and which by appropriate use of heat generated in the area of the building shell or Abfuhr the same can contribute to a reduction in the total energy consumption of the building, such as its heating.
Furthermore, the aim is to allow temperature regulation of the building envelope as a function of solar radiation without the use of additional, usually mechanical Abschattungssysteme and optionally a targeted cooling of the building envelope in the absence of sunlight, d. H. especially at night, to allow. In addition, the inventive device should be manufactured in a simple manner regardless of the building envelope and be combined with different types of building exterior walls or roofs or be used directly as a building envelope or as part of the same and, where appropriate, be suitable for retrofitting existing buildings, for example in the course of renovations or renovations.
To solve these objects, the inventive component is essentially characterized in that the component is arranged in a housing with a closed peripheral frame made of an air-impermeable material, wherein at least one Luftzutritts- and air outlet opening is provided that facing away from the building envelope or or. outside the front surface of the housing is formed by the translucent layer and that the air-permeable layer at a distance from at least one of the front and rear surfaces of the housing or the building envelope is arranged.
Due to the fact that the component according to the invention is formed by a housing with a closed peripheral frame which has at least one air inlet and air outlet opening, the component according to the invention can be used as a module or be made independent unit, which (s) in accordance with a simple manner to a building outer wall or a roof can be fixed or directly used as a building envelope. It can thus be the component as a prefabricated wall, roof or façade element largely independent of the building manufacture, for its thermal insulation, insulation and / or regulation it should be used subsequently. Even existing buildings can easily be retrofitted with the device according to the invention in a simple manner.
According to the invention it is further provided that the remote from the building envelope or Moreover, according to the invention, the air-permeable layer in the interior of the housing of the component according to the invention is spaced apart from at least one of the front and rear surfaces of the housing or the building envelope is arranged, a heat transfer via the air inlet and outlet opening is possible or also a forced flow can be maintained accordingly. Depending on the arrangement of the air-permeable layer, which acts as a transparent thermal insulation, for example, an air flow through the insulating layer with appropriate removal of the heat generated in the air-permeable layer can be achieved.
In order to achieve a substantially sealed on the outer surface except for the Luftzutritts- and air outlet openings in the frame member which allows a corresponding control and / or regulation of the heat budget, the invention is also preferably designed so that the translucent front surface of the housing is formed airtight ,
In the event that the air-permeable layer is formed in the interior of the housing of the inventive component of a substantially non-translucent material, takes place in the uppermost, the incident solar radiation facing side of the layer, a conversion of the incident solar radiation into heat, wherein by the in Inside the housing prevailing air flow is carried out a corresponding removal of heat through the air-permeable layer. If maximization of the heat gain in the interior of the device according to the invention is to be achieved, the air-permeable layer can additionally also be made translucent, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
In this case, the incident solar radiation both in the air-permeable layer and in particular in its frontmost layer as well as when hitting the rear wall of the inventive component or converted into heat on the building envelope, wherein a heat flow in the interior of the housing of the inventive device in turn formed by either free convection or assisted by a forced flow or can be maintained.
The effect of converting the incident radiation into heat in the interior of the housing of the device according to the invention can be further increased by using a light-transmitting layer as an insulating layer, in that the surface of the rear side of the housing of the component facing the interior of the housing is coated with an absorbent material. as this corresponds to another preferred embodiment of the invention.
According to a further preferred embodiment, the design is such that the air-permeable and possibly translucent layer has a per se known, honeycomb-like or tubular structure which defines passageways for air, which extend normal to or slightly inclined to the front surface of the housing. Due to the inventively proposed arrangement of the passageways for air substantially normal to each other or Slightly inclined to the front surface of the housing, a simple control of the air flow inside the housing can be achieved.
For the production and training of the air-permeable and optionally translucent layer inside the Ge housing of the inventive device, a variety of materials can be used, but according to the invention is aimed at appropriate insulation properties in combination with a relatively low weight to large-scale components for wall , Roof or facade elements accordingly easy to produce. For this purpose, it is preferably provided according to the invention that the air-permeable and optionally translucent layer is made of cardboard, paperboard, impregnated paper or translucent plastics, such as Kapipane.
According to a further preferred embodiment, the formation of the air-permeable layer is such that the air-permeable layer is formed as a multilayer sandwich construction, wherein between two layers of honeycomb or tubular structure, an intermediate layer, in particular a nonwoven layer or a filling layer bounded on both sides by nonwoven layers, for example from paper granules, is arranged. With such a multi-layered sandwich construction, wherein a fill layer or generally an intermediate layer is provided between two layers of honeycomb or tubular structure, the heat exchange effect sought by passing air either to heat or to cool the building can be increased in the area of this air-permeable layer respectively. maximize.
By transporting the warm indoor air through the air-permeable layer, heat is stored in the air-permeable layer. By reversing the direction of airflow, such as the transport of cold air into the building, this heat is released back into the air and can be used for further use in the building. Through this intermediate layer or Füllschicht is further achieved by increasing the air resistance uniform air penetration of the structure. This uniform air flow can also be achieved by merely providing a fleece for the intermediate layer, as corresponds to a particularly preferred embodiment.
According to a particularly preferred embodiment, in the inventive component, the design is such that the housing is formed closed on all sides, wherein the rear surface of the housing consists of an air-impermeable material and preferably rests directly on the building envelope or serves as a building envelope, whereby a completely self-contained component can be achieved, which can be prefabricated in a simple manner as a module and correspondingly easy to a building or an outer wall of the same can fix.
In this context, it is preferably provided in such an embodiment that the housing in the lower and upper region of the peripheral frame has at least one Luftzutritts- and air outlet opening to a correspondingly effective air passage to achieve the desired heat regulation or insulation or insulation property.
According to a further modified embodiment, it is preferably provided according to the invention that the housing is supported on the building envelope by supports mounted on the building shell, the supports being hollow and having at least one passage opening in the interior of the building element and having air supply or ventilation passing through the building envelope Air outlets communicate.
By such supports can also be large-scale, inventive components securely anchored to the outer wall of a building, wherein the fact that hollow, with at least one air inlet opening formed in the interior of the component supports are used in the interior of the device, which vorgese with in the building shell Ventilation or air outlet openings are in communication, directly allow a correspondingly directed air passage through the interior of the inventive device to achieve the desired thermal insulation, insulation or regulating properties.
As already stated, a corresponding thermal insulation, insulation and / or regulation of the building envelope in the device according to the invention can be achieved by maintaining a flow in the interior of the housing. In each case a erforder Masses of insulation or at different operating conditions, especially during the day and night, and with different sunlight. Isolation, moreover, according to the invention preferably provided that the air inlet and / or the air outlet openings are formed lockable. By appropriate change of the cross section of the air inlet or air outlet openings can be even with free convection in the interior of the housing of the inventive device a targeted and controlled influencing the thermal insulation or
Achieve heat recovery properties with the inventive device. This control of thermal insulation or heat recovery properties or an optionally required cooling in terms of a temperature reduction of the building envelope can be supported in a simple manner that a fan and / or a pump with the Luftzutritts- or Air outlet openings coupled lines can be connected or is integrated in the housing of the component. The provision of such a pump or a blower allows a simple adjustment of the air flow through the interior of a device according to the invention, whereby depending on the weather conditions corresponding thermal insulation, insulation and / or regulatory conditions can be realized.
For a largely automated control of the thermal insulation, insulation and regulation properties of the inventive component or one of a plurality of components according to the invention formed facade or roof construction is further preferably provided according to the invention that at least one sensor for determining the temperature of the air in the housing and / or the temperature of the building envelope and / or the extent of solar radiation is provided on the housing, which sensor with a control device for actuating the pump or the blower and / or the opening state of the air inlet and outlet openings is coupled. Such a sensor or
a plurality of sensors for determining the different parameters, in combination with a suitable control device, an automatic constant maintenance of desired thermal insulation or insulation properties of he inventive component or a corresponding combination of a plurality of such components.
As already indicated above, the component according to the invention can not only be used for thermal insulation and insulation of a building envelope, i. H. essentially to dissipate excess heat in case of excessive sunlight or to prevent excessive radiation of the building interior, are used, but it can also be supplied to a corresponding use in particular in the provision of pumps or blowers to maintain a forced flow in the interior of the inventive device, the dissipated heat. For this purpose, it is preferably provided according to the invention that an air outlet opening of the housing, preferably a heat consumer arranged in the interior of the building, can be connected via at least one air outlet opening that passes through the building envelope.
Thus, the heat dissipated from the component according to the invention can be used, for example, for the treatment of hot water, if appropriate with the use of appropriate heat pumps, or in the cold season also for the heating of interiors of the building. Likewise, for example, when cooling the building envelope at night by passing an air stream through the component according to the invention, the heat dissipated by the building envelope can in turn be used for the treatment of hot water in corresponding storage facilities. In addition to a corresponding thermal insulation and insulation or
Regulation of the temperatures of the building envelope or The amount of heat to be absorbed in it can be determined by the use of the the heated total air energy dissipated the inventive components significantly reduce the total energy consumption of the building, so that the use of additional energy sources, for example for heating the building and / or for the preparation of hot water, can be reduced.
In the event that essentially only the free convection flow is to be utilized in the interior of the component according to the invention, it is preferably provided that the air-permeable and optionally transparent layer between the front surface and the rear surface of the housing or the building envelope is arranged inclined so that the air passage channels of this layer in the direction of the rear surface of the housing or the building envelope rising. By this invention preferably proposed arrangement of the air passageways rising in the direction of the rear surface of the housing or The building envelope supports the direction of flow of a warm, rising air and thus promotes free convection.
In contrast, at night, excessive radiation of the building envelope is made more difficult automatically by this arrangement of the air passageways, that the inclination of the air passageways opposite to the direction of convection flows preferred by heated air. It is thus possible to achieve a correspondingly effective cold insulation in a simple manner.
As already stated above, the existing Luftzutritts- or Air outlet openings are also completely closed, which can be achieved by the trapped air volume, the volume of the component resulting insulation layer. However, in order to ensure a pressure and moisture compensation in the interior of the inventive component in each case, moreover, it is preferably provided that at least one additional pressure and / or moisture outlet opening is provided whose cross section is at most one third, preferably at most one tenth, of the cross section the Luftzutritts- and air outlet openings is.
By virtue of the fact that the cross section of this additional pressure and / or moisture outlet opening is only a fraction of the cross section of the air inlet and outlet openings, it is ensured in any case that the losses for the case when the air inlet and outlet openings are open are a consumer Use of the resulting inside the inventive device heat to be connected, are kept correspondingly low. Moreover, it can be provided that this additional pressure and / or moisture outlet is effective only at fully closed Luftzutritts- and air outlet openings.
In order to achieve a corresponding insulating effect, the component according to the invention is preferably developed such that the outer and translucent layer is designed as multiple glazing.
The invention is illustrated in more detail below with reference to exemplary embodiments of inventive components shown schematically in the attached drawing. In this show Fig. 1 shows a section through a first embodiment of a component according to the invention; FIG. 2 in a to FIG. 1 a similar representation of a section through a modified embodiment of a device according to the invention; and FIG. 3 in a partial section on an enlarged scale another modified embodiment of an inventive component.
The in Fig. 1 component consists of a generally designated 1 housing, which is formed closed on all sides and at least one air inlet opening 2 in its lower region and at least one air outlet opening 3 in its upper region. At its side surface facing away from the building outer wall, indicated schematically by 4, the housing 1 has a translucent and optionally impermeable layer 5, for example made of solar glass, while a solid wall 6 is provided on the rear surface facing the building 4, which is at least impermeable to air , Furthermore, extending on the circumference frame elements of the housing 1 of the component 7.
In the interior of the housing 1 and at a distance from the front surface 5 and the rear surface 6 is an air-permeable layer in the form of an insulating or Insulating layer 8 is provided, which in the embodiment shown a known per se, honeycomb or tubular structure, the passage channels 9 for air slightly inclined to the front end face 5 of the housing 1 extend.
As indicated by the arrow 10, cold air passes through the air inlet opening 2 through at least one further lockable air inlet opening 11 into the interior of the housing 1 of the component, passes through the passageways 9 of the air-permeable layer 8 in the area between the layer, by heating 8 and the rear surface 6 of the housing 1 and is withdrawn at elevated temperature in the upper region, in turn, at least one further lockable air outlet opening 12 and the air outlet opening 3 according to the arrow 13. The air heated in the component can, as shown in FIG. 1 is indicated, in the interior of the building are supplied to a heat consumer or are arranged on the frame 7, not shown opening into the open.
With the in Fig. 1 illustrated component for thermal insulation, insulation and / or regulation of building envelopes, such as building exterior walls or roofs, in principle, the following states or Different operating modes.
In a direct and / or diffuse solar radiation is through the translucent cover or Layer 5 incident solar radiation, especially in the top area, d. H. the side facing the radiation, the honeycomb-like, air-permeable layer 8 is converted into heat, wherein in the embodiment according to FIG. 1, the layer 8 is formed as opaque thermal insulation, for example of cardboard or similar material.
The entering in the lower part of the housing 1, cold air stream 10 thus passes between the transparent layer 5 and the air-permeable, optionally transparent thermal insulation layer 8 in the housing 1, subsequently passes through the air-permeable layer 8 and heated and transported in such a way the heat from the space between the layer 5 and the air-permeable layer 8 in the lying on the back of the air-permeable layer 8 space between the layer 8 and the air-permeable rear wall 6 of the housing.
Subsequently, the heated air is discharged via the further air outlet opening 12 and the air outlet opening 3 in the direction of the arrow 13 from the housing 1 and transports the heat contained in it to a downstream consumer, for example, for heating the interior of the building and / or for heating of industrial water, or alternatively, the heated air is discharged to the outside.
The regulation of the temperature of the rear wall 6 of the housing 1 of the component and thus subsequently the building shell 4 or the supply of heat to the rear wall 6 and connected to the building envelope 4 or to the downstream consumer takes place substantially on the amount of air passing through the housing 1. The air flow through the housing 1 is hiebei effected either by free convection or by forced flow, wherein schematically in FIG. 1 in the air inlet opening 2 a fan or a pump with 14 is indicated. Naturally, a corresponding blower or a pump in the region of the air outlet opening 3 or to the air inlet opening 2 or be integrated into the air outlet opening 3 subsequent lines.
The control of the air flow and the amount of air guided through the housing 1 takes place in addition to the funded for example by the fan 14 amount by changing the inlet or outlet cross sections both the other air inlet opening 11 and the other air outlet opening 12, wherein corresponding slide elements with 15 and 16 are indicated. Hiebei a complete closure, for example, the access openings 11 and possibly also the outlet openings 12 may be possible or a corresponding shutdown of the blower or the pump 14, so that in this case the amount of air in the housing 1 serves as an air cushion and thus as thermal insulation.
Furthermore, to control the heat dissipation or arranged on the rear wall 6 to the building 4 amount of heat inside the housing, a temperature sensor 17 which is connected via control lines 21 to a control device 22 which regulates the passage cross sections of the other air inlet openings 11 and the other air outlet openings 12 via the slide 15 and 16 and the power of the fan or the pump 14 via control lines 23 and 24 performs. The sensor 17 is used hiebei example, to determine the temperature of the air in the housing 1 or to determine the temperature of the building envelope 4 or the immediately adjoining wall 6 of the housing. 1
Additionally or alternatively, a further sensor 18 may be provided in the region of the translucent front surface 5 of the housing 1, which in addition to the temperature of the air in the interior of the housing 1 can also determine the extent of solar radiation on the component. This sensor 18 can also be connected to a control device for the slide 15 and 16 or the power of the blower or pump 14 may be combined.
In the event that a heat gain by flowing through the interior of the housing 1 with air should not be made, the air inlet and outlet openings 2 and 3 and the other air inlet and outlet openings 11 and 12 are closed accordingly and blower 14 are turned off. Due to the fact that the air-permeable, honeycomb or tubular layer 8 is not translucent, direct irradiation of the rear wall 6 and subsequently the building envelope 4 is avoided and it is thus without additional mechanical Abschattungs- or Dämmeinrichtungen the heat input reduced. As already indicated above, the air cushion enclosed in the interior of the housing 1 serves as an insulating layer.
In order to compensate for pressure and / or moisture fluctuations, however, at least one compensation opening 19 is provided, the light cross-section, however, only a fraction of the cross section of the air inlet and outlet openings 2 and 3 amounts to.
In the event that a blasting of the rear wall 6 and the building envelope 4 is to be largely prevented, d. H. in the event that the temperature of the translucent, front layer 5 is lower than the temperature of the rear wall 6, and a cooling of the building 4 is to be effectively prevented, also the air inlet and the air outlet openings 2 and 3 and the other air inlet and air outlet openings 11 and 12 closed and the fan 14 is turned off.
The air-permeable layer 8 in turn acts as an opaque thermal insulation, wherein optionally between the space between the layer 8 and the rear wall 6 and the space between the front layer 5 and the layer 8 resulting temperature differences and resulting convections through the structure and in particular the inclined arrangement the passageways 9 of the layer 8 due to the caused by the inclination of the channels 9, relatively high flow resistance can be largely prevented, whereby an effective Dämmfunktion is achieved.
In the event that a reduction in the temperature of the building envelope 4 is desired, for example, in times of lack of sunlight, d. H. In particular, at night, air through the fan 14 are guided through the housing 1, wherein the temperature of the incoming air naturally has to be lower than the temperature of the rear wall 6 and the building envelope 4. The guided through the housing 1 air flow cools the rear wall 6 and thus the building envelope 4, wherein the heat absorbed by the air can be dissipated again according to the arrow 13 to a downstream consumer or outdoors. Alternatively, the air flow can also be conducted counter to the direction shown by the arrows 10 and 13 and so the heat dissipation in the other direction take place and there are fed to a further use.
In the in Fig. 2 illustrated example of a modified embodiment of a component are the same reference numerals of FIG. 1 has been retained. An essential difference between the embodiment according to FIG. 1 and that according to FIG. 2 is that the air-permeable insulating layer 8 is disposed immediately behind the translucent, front layer 5. Moreover, in this embodiment, the air-permeable insulating layer 8 should also be translucent, so that through the front layer 5 incident solar radiation can also impinge on the rear wall 6. In order to maximize the conversion of incident solar radiation into heat, in this embodiment the rear wall 6 of the housing 1 can be provided with an absorbing layer, which is indicated schematically at 20.
The incident through the translucent front layer 5 solar radiation is passed through the air-permeable and translucent insulating layer 8 in this case in the space between this layer 8 and the rear wall 6, wherein the incident solar radiation both in the layer 8 and when hitting the rear wall 6 in Heat is converted.
The guided through the housing 1 air flow again enters via the air inlet openings 2 and the changeable in their passage cross-section further air inlet opening 11 directly into the space between the layer 8 and the rear wall 6, carries the heat from this space and thus from the rear wall 6 from and passes through the controllable further air outlet opening 12 and the air outlet opening 3 according to the arrow 13, in turn, to a downstream consumer or is directed directly into the open. The regulation of the temperature of the rear wall 6 and thus the building envelope 4 is again by the amount of air passed through the housing 1 air flow, in turn, the air flow through free convection or by forced flow through the fan or the pump 14 is effected.
To regulate the amount of air flowing through again the power of the fan or the pump 14 and the cross section of the other air inlet and outlet openings 11 and 12 can be changed and optionally completely lockable. A basic temperature level setting of the rear wall 6 and thus the building envelope is further on the color and thus the absorption behavior of the rear wall 6 or also about the material properties of the optionally provided absorption layer 20.
For a cold insulation is also provided in this embodiment, the air inlet and outlet openings 2 and 3 and the other air inlet and air outlet openings 11 and 12 to close and the blower or turn off the pump 14, which in turn serves the layer 8 as a conventional thermal insulation and the closed space between the layer 8 and the rear wall 6 is to be regarded as a insulated, insulated space and serves as insulation.
A temperature reduction of the rear wall 6 and subsequently the building envelope 4 in the absence of sunlight, d. H. especially during night times, as in the embodiment according to FIG. 1 are performed.
By using a light-transmitting layer 8 is in this embodiment according to FIG. 2 a greater heat gain than in the embodiment according to FIG. 1 achievable, but in case of failure of the cooling, for example, a failure of the blower 14, an overheating hazard is given because, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, only by free convection sufficient heat dissipation is not readily possible. This embodiment according to FIG. However, 2 is particularly advantageous in terms of maximizing an achievable heat gain, especially when supplying the discharged, warm air 13 to a downstream consumption in terms of reducing the total energy costs of the building equipped with the device.
In the modified embodiment according to FIG. 3, the same reference numerals have been retained for the same components of the preceding embodiments. In these embodiments, the air-permeable layer 8 is a multilayer sandwich construction use, wherein between two layers 25, 26, which, as in the previous embodiments, for example, a honeycomb or tubular structure, a filling or Dam layer 27, for example, a paper granules 29, is provided, said filling or insulating layer of two nonwoven layers 28 is limited.
In the in Fig. 3 embodiment finds a storage or Support of the component 1 to a on the building envelope or the outer wall 4 of the building provided support 29 instead, wherein inside the component hollow supports 30 are fixed to this support 29, said supports 30 have at least one air inlet opening 31 in the example shown and the interior of the support 30 directly with a in the region Supports 29 opening air inlet opening 32 through the building shell 4 cooperates.
In the example shown, according to the arrows 33, a supply of, for example, cold air from the interior of the building through the air inlet opening 32 in the interior of the support 30 and from there via the air inlet opening 31 into the interior of the device immediately before the air-permeable layer 8, whereupon After passing through the multi-layer 8 after a warming of the air this rises according to the arrows 34 between the layer 8 and the outside of the building envelope 4 and in the upper part of a section or Segmentes of the component via a further air outlet opening 35 in turn enters the interior of the building. It is thus used in this embodiment shown, the component, for example, for heating the interior of the building.
By reversing the directions of the arrows, it is possible, for example, during the night to cool the air as it passes through the component, as has already been stated above.
Furthermore, in this embodiment, a translucent outer layer of the component in the present case of two layers existing multiple glazing is provided by dense closure of the interior 36 of this multiple glazing, the seal in the region of the support 30 and the definition of multiple glazing are generally indicated at 37, a corresponding additional insulating effect can be achieved.
Naturally, as in the previous embodiments, in the region of the air inlet openings 32 and 32, respectively the air outlet openings 35 corresponding pumps or fans to support or Maintaining a directional airflow and to achieve the desired thermal insulation, insulation or regulating properties be attached and it may be provided as in the previous embodiments additionally sensors to support a control of the desired properties to the already described above, different ways of using the device to be realized in a simple way.