DE10062001B4

DE10062001B4 - Wandaufbau und Bauelement dafür

Info

Publication number: DE10062001B4
Application number: DE2000162001
Authority: DE
Inventors: Christoph Schwan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE10062001A1

Abstract

Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand, mit einem Hintermauerwerk und einer Vorsatzschale, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschale (2) mindestens teilweise aus Bauelementen (6), insbesondere Ziegelsteinen, Bausteinen oder dergleichen, aufgebaut ist, die nur an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite wärmestrahlungssreflektierend ausgebildet sind und wobei zwischen der Vorsatzschale und dem Hintermauerwerk keine Dämmstoffschichten vorgesehen sind jedoch eine im wesentlichen stehende Luftschicht ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand mit einem Hintermauerwerk und einer Vorsatzschale sowie ein Bauelement für einen solchen Wandaufbau.

Die beiliegende 2 zeigt zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung einen konventionellen Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand. Dabei sind ein beispielsweise 24 cm starkes Hintermauerwerk 1 und eine zum Beispiel 11,5 cm dicke Vormauerschale 2 vorgesehen. Das Hintermauerwerk 1 übernimmt im wesentlichen statische Aufgaben. Da eine 24 cm dicke Ziegel- oder Kalksandsteinwand keinen ausreichenden Wärmeschutz bietet, muss das Hintermauerwerk 1 an seiner der Vormauerschale 2 zugewendeten Seite eine mindestens 60 mm starke Dämmschicht 3 tragen, um die Anforderungen der DIN 4108 zu erfüllen. Zwischen der Dämmschicht 3 und der Innenseite der Vormauerschale 2 befindet sich ein im veranschaulichten Beispiel 50 mm breiter Luftspalt 4 zur Hinterlüftung der Vormauerschale 2. Ein Innenwandputz ist bei 5 angedeutet.

Ein solcher konventioneller Wandaufbau beruht auf den genormten Anforderungen für den Wärmeschutz im Hochbau. Der Norm (DIN 4108) liegt die Vorstellung über einen „Wärmestrom" zugrunde, und die genormte Dämmtechnik versucht daher, durch den Einbau von Stoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit die Dämmfähigkeit einer Wandkonstruktion in sich zu erhöhen. Dies gelingt auch bei richtiger Dimensionierung der Dämmstoffe ganz gut. Im Laufe der Entwicklung der DIN 4108, die zunächst nur Tauwasserschäden vorbeugen arbeiten mit einer Frischluftbeimengung von 20 Vol.%/Stunde, sodass die Frischluftversorgung fünffach gemindert wird. Der Sauerstoffgehalt der Raumluft ist daher entsprechend gering. Neuere Forschungen zeigen, dass es in derart klimatisierten Räumen zu einem dramatischen Anstieg der Radonbelastung kommen kann. Es liegen auch Erhebungen darüber vor, dass Bewohner derartiger Räume überdurchschnittlich an Erkrankungen der Atemwege leiden.

Der Versuch einer Energieeinsparung durch dickere Dämmschichten in Verbindung mit einem luftdichten Abschluss der Gebäude ist daher offenkundig mit beachtlichen Verschlechterungen verbunden.

In der DE 35 30 973 A1 ist ein Wandaufbau für eine Gebäudeaußenwand beschrieben, bei welcher zwischen einem raumseitigen Hintermauerwerk und einem wetterseitigen Vorsatzmauerwerk eine Luftschicht vorgesehen ist, wobei sowohl am Hintermauerwerk als auch an der Vorsatzschale an der jeweils der Luftschicht zugewandten Seite Dämmstoffschichten vorgesehen sind. Da bei einem derartigen Wandaufbau eine Hinterlüftung des Zwischenraums zwischen den Dämmstoffschichten unumgänglich ist, wird in der DE 35 30 973 A1 weiter vorgeschlagen, den Luftspalt mit einer Zwangslüftungsanlage auszustatten. Diese Lösung ist insofern nachteilig, als sie einerseits hohe Investitions- und Betriebskosten verursacht und andererseits im Falle einer Fehlfunktion der Zwangslüftungsanlage in kürzester Zeit zu einer Durchfeuchtung der Dämmstoffschichten führen. würde.

Darüber hinaus ist es aus der EP 1 001 105 A2 bekannt, Hohlraumoberflächen und/oder Außenflächen von Bauelementen, insbesondere von Hohllochziegeln, mit einer Graphit enthaltenden Reflexionsschicht zu überziehen. Das einzige in dieser Druckschrift gezeigte Ausführungsbeispiel ist hierbei ein Hohllochziegel, dessen Hohlräume allseitig mit einer Reflexionsschicht versehen sind. Während bei einer derartigen Konstruktion einerseits die Wärmeleitung ohnehin nur hin zum festen Material verlagert wird, welches strukturbedingt von Wärmebrücken durchsetzt ist, so dass sich insgesamt keine Minderung des Energiedurchsatzes erreichen lässt, wird andererseits bei derartigen Bauelementen der Feuchteaustausch behindert, was wiederum einer Durchfeuchtung der Bauelemente zur Folgen haben kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wandaufbau für gemauerte Gebäudeaußenwände sowie ein Bauelement, insbesondere einen Ziegelstein, Baustein oder dergleichen, zur Verwendung bei der Herstellung der Vorsatzschale eines solchen Wandaufbaus zu schaffen, der Wärmeenergieverluste unter Vermeidung der geschilderten Probleme klein hält. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand mit einem Hintermauerwerk und einer Vorsatzschale erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorsatzschale mindestens teilweise aus Bauelementen, insbesondere Ziegelsteinen, Bausteinen oder dergleichen, aufgebaut ist, die nur an ihrer dem Hintermauerwerk zugekehrten Seite wärmestrahlungssreflektierend ausgebildet sind und wobei zwischen der Vorsatzschale und dem Hintermauerwerk keine Dämmstoffschichten vorgesehen sind jedoch eine im wesentlichen stehende Luftschicht ausgebildet ist.

Ein Bauelement, insbesondere Ziegelstein, Baustein oder dergleichen, zur Verwendung bei der Herstellung der Vorsatzschale eines solchen Wandaufbaus, ist erfindungsgemäß an seiner im eingemauerten Zustand nach innen weisenden Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht versehen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der oben dargestellte konventionelle Wandaufbau nur das Problem der Wärmeleitung innerhalb der Baustoffe berücksichtigt, denn die in der Norm enthaltenen „k-Zahlen" (Wärmekoeffizienten in W/(m² × °K) sagen lediglich etwas über den Durchgang von Wärmeenergie im Baustoff aus. Energieverluste entstehen jedoch nicht durch Energieumsätze innerhalb der Baustoffe, sondern ausschließlich dadurch, dass Wärmeenergie an die Umwelt abgegeben wird. Wie aber der Energieübertritt von einer Außenwand in die Umgebung stattfindet, kann den k-Zahlen nicht entnommen werden und ist auch nicht Gegenstand der einschlägigen Normen.

Es wurde nun festgestellt, dass der Verlust von Wärmeenergie an die Umwelt überwiegend (zu etwa 85%) durch Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen im infraroten Bereich erfolgt. Der weitaus geringere Teil der Wärmeübertragung in die Umgebung geschieht durch Konvektion, also durch unmittelbare Übertragung der in den Teilchen enthaltenen kinetischen Energie an vorbeistreichende Luftteilchen. Das Ausmaß dieser Wärmeenergie-übertragung schwankt in Abhängigkeit von den Windgeschwindigkeiten und vom Feuchtigkeitszustand der Wandoberflächen und der vorbeiströmenden Luft.

Den Wärmedurchgang durch Baustoffe bis in die Außenschichten kann man hinnehmen, wenn es gelingt, die dort abgestrahlte Energie wieder ins Bauwerk zurückzuführen. Letzteres geschieht vorliegend durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorsatzschale an ihrer Innenseite. Da elektromagnetische Wellen im Infrarotbereich sich grundsätzlich wie sichtbares Licht verhalten, können sie nämlich wie dieses auch reflektiert werden.

Zwar könnte man daran denken, in eine gemauerte mehrschalige Wandkonstruktion reflektierende Schichten in Form von hochglänzenden Aluminiumfolien oder von im Handel befindlichen aluminiumbedampften Kunststofffolien einzubringen. Der Einbau von solchen Folien verbietet sich jedoch in der Regel schon wegen konstruktiver Probleme, aber auch dadurch, dass derartige Materialien höchst unerwünschte Diffusionssperren wären.

Erfindungsgemäß sind dagegen Bauelemente der Vorsatzschale selbst, insbesondere Ziegel- oder Kalksandstein-Vormauersteine, aber auch für einen nachträglichen Verputz vorgesehene Mauersteine einer Vormauerschale oder andere zur Herstellung von Vorsatzschalen in Mauertechnik eingesetzte Materialien, an ihrer dem Hintermauerwerk zugekehrten Seite wärmestrahlungssreflektierend ausgebildet, vorzugsweise indem sie mit einer reflektierenden Schicht, z.B. aus aufgedampftem Aluminium oder anderen Materialien mit reflektierender Wirkung versehen sind. Derartige Bauelemente (Mauersteine) können in üblicher Weise vermauert werden, wobei über die Mörtelfugen der Vorsatzschale die Wasserdampfdiffusion gewährleistet ist.

Bei dem Wandaufbau nach der Erfindung wird die von innen kommende und nach außen abgestrahlte Wärmeenergie zum größten Teil in den erwärmten Mauerwerksquerschnitt reflektiert. Dies funktioniert sowohl bei hinterlüfteten Vorsatzschalen, als auch bei angemörtelten Vorsatzschalen, da der Hinterfüllungsmörtel wegen seiner Porosität die Reflektionswirkung kaum behindert. Zu bevorzugen ist allerdings die hinterlüftete Vorsatzschale. Zusätzliche Dämmschichten werden hierbei entbehrlich. Soweit sie dennoch eingesetzt werden sollen, können sie sehr schwach gehalten werden.

Bei einem vollfugig gemauertem Mauerwerk dringt Schlagregen erfahrungsgemäß bis in eine Tiefe von etwa 60 mm ein. In diesem Falle erreicht der Schlagregen daher bei einer Vormauerschale, die eine Dicke von mehr als 60 mm hat, die Reflexionsschicht nicht, sodass sie daher auch keinen Einfluss auf das Austrocknungsverhalten der Vormauerschale hat.

Bei einer handwerklich minder guten Arbeit kann Schlagregen über Hohlräume in den Mörtelfugen die Vorsatzschale durchdringen. Im Extremfall kommt es daher zu auf der Innenseite der Vorsatzschale herabfließendem Wasser. Allerdings wird dieses den dahinter durch eine Luftschicht getrennten Hintermauerquerschnitt nicht erreichen. Mit üblichen und bewährten Konstruktionen ist nur – wie jetzt auch schon – dafür zu sorgen, dass dieses Wasser am Mauerfuß wieder nach außen abfließen kann.

Die Einstrahlungsgewinne aus dem Sonnenlicht sind auch im Winter beachtlich. Diese werden auch durch die wärmestrahlungssreflektierende Ausbildung von Bauelementen der Vorsatzschale, zum Beispiel durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht, nicht behindert. Eine Reflexion der eingestrahlten Energie in die Vorsatzschale zurück ist deshalb nicht möglich, weil sich zwischen der reflektierenden Schicht und dem Hintermauerwerk keine Lichtwellen entfalten können. Hierzu wäre mindestens die Wellenlänge infraroten Lichtes erforderlich. Andererseits kann die Abstrahlung der Wärmeenergie allenfalls dadurch geringfügig behindert sein, dass helle metallische Flächen schlechte Strahler sind.

Die Verwendung reflektierenden Mauermaterials führt zu einem ausreichenden Wärmeschutz auch im konventionellen Mauerwerksbau. Damit kann diese bewährte und zu sehr befriedigenden Architekturen führende Bauweise auch künftig beibehalten bleiben. Von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung ist dies zweifellos für die Ziegel – und Kalksandsteinindustrie.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wandaufbau und
2 einen Querschnitt eines konventionellen Wandaufbaus.
Bei dem in 1 dargestellten Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand sind – analog zu dem konventionellen Wandaufbau gemäß 2 – ein beispielsweise 24 cm dickes Hintermauerwerk 1 und eine zum Beispiel 11,5 cm dicke Vormauerschale 2 vorgesehen. Auf eine Dämmschicht ist verzichtet. Zwischen der Außenseite des Hintermauerwerks 1 und der Innenseite der Vormauerschale 2 befindet sich ein im veranschaulichten Beispiel 30 mm breiter Luftspalt 4 zur Ausbildung einer stehenden Luftschicht ohne Zu- und Abluftöffnungen. Diese stehende Luftschicht wirkt als sehr gute Dämmschicht und ersetzt die bisher üblichen Dämmstoffe in diesen Bereich. Ein Innenwandputz ist wiederum bei 5 angedeutet.
Die Vormauerschale 2 ist aus Bauelementen 6 aufgemauert, bei denen es sich vorzugsweise um Ziegel- oder Kalksandstein-Vormauersteine, zum Beispiel aber auch um Natur- und Kunststeinplatten, Faserzementplatten, Kunststoffpaneele oder dergleichen handeln kann. Mörtelfugen sind bei 7 angedeutet. Die Bauelemente 6 sind an ihrer Innenseite wärmestrahlungsreflektierend beschichtet, beispielsweise mit einer Aluminiumbedampfung 8 versehen. Vorzugsweise ist der Wandaufbau so gestaltet, dass die Luftschicht in dem Luftspalt 4 eine im wesentlichen stehenden Luftschicht ist.
Die stehende Luftschicht – eine Hinterlüftung ist hier nicht erforderlich – wirkt als hochwirksame Dämmschicht. Nach Norm hat diese Luftschicht bereits einen Wärmedurchlasswiderstand von 0,17 (m² × K/W). Da eine stehende Luftschicht wegen ihrer geringen Masse baupraktisch gesehen eine Wärmeleitung durch Weitergabe von kinetischer Wärmeenergie nahezu vollständig unterbindet, ist diese Wandkonstruktion im Hinblick auf diesen Vorgang annähernd "energiedicht". Bei einer stehenden Luftschicht wirkt auch die Vormauerschale 2 als wärmedämmend und wärmespeichernd mit.
Eine Aluminiumbedampfung der Vormauersteine 6 reflektiert etwa 95% der von der Hintermauerschale 1 abgestrahlten Wärmeenergie, so dass diese Energie zum überwiegenden Teil im Bauwerk verbleibt. In die Vormauerschale 2 dringt die vom Hintermauerwerk ausgehende Wärmestrahlung lediglich über die Lager- und Stoßfugen 7 ein. Diese betragen bei einem Vormauerwerk aus Normalformatsteinen 17% der Gesamtansichtsfläche. Zu gewichten ist hierbei, dass je nach Energiezustand der Wandkonstruktion mindestens 85% der Energieabgabe durch Wärmestrahlung erfolgt.
Da durch die nahezu vollkommene Zurückhaltung der Wärmestrahlungsenergie in Verbindung mit der stehenden Luftschicht und wegen der dämmtechnischen Mitwirkung der Außenschale eine erhebliche Verbesserung der Dämmfähigkeit dieses Schichtenaufbaus gegeben ist, kann auf den Einsatz von Dämmschichten vollständig verzichtet werden. Dies führt neben der Verringerung der Wanddicke, die mit einem Gewinn an Wohn- und Nutzflächen einhergeht, zu einer beachtlichen Einsparung von Baukosten im Wert der ersparten Dämmstoffe. Diese Ersparnis liegt deutlich über den höheren Kosten einer Aluminiumbeschichtung.
Erheblich vorteilhafter ist schließlich die vorliegende Konstruktion im Hinblick auf die Einstrahlungsgewinne aus dem Sonnenlicht, da diese ungehindert über die Außenschale auf dem Wege der Einstrahlung von Außenschale durch die Luftschicht hindurch auf das Hintermauerwerk einwirken können.

Claims

Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand, mit einem Hintermauerwerk und einer Vorsatzschale, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschale (2) mindestens teilweise aus Bauelementen (6), insbesondere Ziegelsteinen, Bausteinen oder dergleichen, aufgebaut ist, die nur an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite wärmestrahlungssreflektierend ausgebildet sind und wobei zwischen der Vorsatzschale und dem Hintermauerwerk keine Dämmstoffschichten vorgesehen sind jedoch eine im wesentlichen stehende Luftschicht ausgebildet ist.
Wandaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (6) der Vorsatzschale (2) an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht (8) versehen sind.
Wandaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (6) der Vorsatzschale (2) an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite mit Wärmestrahlung reflektierendem Material bedampft sind.
Wandaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (6) der Vorsatzschale (2) an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite mindestens bereichsweise mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet sind.
Wandaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschale (2) eine Dicke von mehr als 60 mm hat.
Bauelement, insbesondere Ziegelstein, Baustein oder dergleichen, zur Verwendung bei der Herstellung der Vorsatzschale eines Wandaufbaus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an seiner im eingemauerten Zustand nach Innen weisenden Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht (8) versehen ist.