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Die
Erfindung betrifft ein industriell vorfertigbares Deckenplattenelement
für Gebäude, insbesondere
für Wohngebäude, ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Elementes sowie ein Verfahren zur
Erstellung einer bezugsfertigen Gebäudedecke aus mindestens einem
solchen Element.
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Zum
Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass im Zuge der modernen
Heizungstechnik für Wohnräume vermehrt
auf Fußbodenheizung
gesetzt wird, da bei diesem Heizungstyp die Temperatur des Heizwassers
sehr niedrig, in der Regel zwischen 30 und 40°C gewählt werden kann, was besonders
gut zu modernen Heizkesseln, insbesondere solchen mit Brennwerttechnik
passt.
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Bei
Fußbodenheizungen
werden bekannter Maßen
von Warmwasser durchströmte
Rohrleitungen in nach oben offene Aufnahmekanäle in entsprechend geformten
Polystyrol-Schaumstoffplatten verlegt. Die damit nach oben offen
liegende Rohre werden in eine Estrichschicht eingebettet, die von
den Warmwasser-durchströmten
Rohren aufgeheizt wird. In Anbetracht der großen Heizfläche kann trotz der niedrigen
Temperatur des Heizmediums und damit des Fußbodens eine angenehme Temperierung
der Wohnräume
bewirkt werden. Die vorstehend umrissene Fußbodenheizung üblicher
Bauart hat aber verschiedene Nachteile. So beeinträchtigt das
relativ hohe Gewicht der etwa 4 bis 5 cm dicken Estrichschicht aus
Beton oder ähnlichem
Material die Statik der Geschossdecken. Ferner ist die Fußbodenheizung
wegen der hohen Masse der Estrichschicht speziell beim Aufheizen
temperaturträge.
Es ist auch grundsätzlich
das Herstellen der Est richschicht mit der notwendigen Einebnung
der anfänglich
nassen Estrichmasse umständlich
und arbeitsintensiv. Aufgrund des nassen Estrichauftrages ist eine
Wartezeit bis zur Erhärtung
und Begehbarkeit des Estrichs einzuhalten, was den weiteren Bauablauf
behindert. Eine noch erheblich längere
Wartezeit ist einzuhalten, bis der Estrich nach restlicher Austrocknung
mit einem Fußbodenbelag
versehen werden darf. Wird auf noch feuchtem Estrich ein Fußbodenbelag
aufgebracht, können
sich Feuchtigkeitsschäden
einstellen.
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Ein
weiterer Nachteil ist die Bildung sogenannter Aufschüsselungen
beim Austrocknen und Aufheizen der Estrichschicht, die sich als
Verformungen und Verwerfungen speziell in den Raumecken äußern.
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Die
vorstehenden Nachteile können
zwar teilweise durch Einsatz thermoplastischer Estrichmassen, wie
Asphalt oder sogenannter Trockenestriche vermieden werden. Diese
Estricharten sind jedoch erheblich kostenaufwendiger.
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Ein
anderer Ansatz zur Lösung
der vorstehenden Probleme ist in der Fachzeitschrift Heizungsjournal,
Heft 10, Oktober 2003 in dem Fachbeitrag von Achim Nierbeck, „Fußbodenheizungen
neu erfunden?" offenbart.
Hier wird auf eine statisch belastbare Rohdecke eine Schüttung zum
Ausgleich von Unebenheiten aufgebracht, auf die plattenförmige Heizelemente
aufgelegt werden. Diese Elemente sind mit rasterartigen Aufnahmekanälen für ein Mehrschicht-Metall-Verbundrohr
versehen, das mäanderartig
in diesen Kanälen
verlegt wird. Die Oberflächen der
Heizelemente sind mit gut thermisch leitenden Aluminiumblechen verkleidet.
Auf die mit den Heizungsrohren versehenen Heizelemente wird eine lastverteilende
Schicht in Form von sogenannten Estrichziegeln aufgebracht, die
im Halbverbund verlegt und anschließend – bei Bedarf – mit einem
beliebigen Fußbodenbelag
versehen werden können.
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Diese
Art von Fußbodenheizung
ist zwar sofort nach Herstellung begehbar und ohne Trocknungszeit
mit einem Fußbodenbelag
zu versehen, jedoch ist auch hier eine relativ aufwendige Konstruktion,
insbesondere wegen der notwendigen Schüttung zum Niveauausgleich zu
verzeichnen. Auch baut die Konstruktion relativ hoch, was zu Beeinträchtigungen in
der Deckenhöhe
eines Raumes führt.
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Ausgehend
von den geschilderten Nachteilen des Standes der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein industriell vorfertigbares Deckenplattenelement
anzugeben, in das direkt eine Einbaumöglichkeit für die Fußbodenheizungsrohre integriert
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen
Merkmale gelöst,
wonach eine Leichtbetonschicht, die auf einer statisch tragenden
Stahlbetonlage aufgebracht ist, tafelbergartige Erhebungen aufweist,
die zwischen sich rasterartig angelegte Aufnahmekanäle für die Fußbodenheizungsrohre
bilden, wobei die Oberseiten der Erhebungen als Auflageflächen für eine direkt aufzubringende
Bodenbelagskonstruktion fungieren.
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In
den Unteransprüchen
2 bis 6 sind bevorzugte Ausführungsformen
dieser Deckenplattenelemente angegeben, deren Einzelheiten und Vorteile der
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
entnehmbar sind.
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Erfindungsgemäße Deckenplattenelemente lassen
sich gemäß Anspruch
7 mit folgenden Verfahrensschritten herstellen:
- – Herstellen
einer statisch tragenden Stahlbetonlage;
- – Aufbringen
einer Leichtbetonschicht auf die Stahlbetonlage;
- – Eindrücken von
Formgittern von oben in die Leichtbetonschicht zum Ausbilden von
tafelbergartigen Erhebungen darin durch Materialverdrängung der
Leichtbetonschicht in entsprechende Formräume in den Formgittern, wobei
die Erhebungen zwischen sich rasterartig angelegte Aufnahmekanäle für Fußbodenheizungsrohre und
mit ihren Oberseiten Auflageflächen
für eine Bodenbelagskonstruktion
bilden.
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Das
oder die Formgitter können
dabei vorzugsweise als verlorene Schalung zur Aushärtung der
Leichtbetonschicht daran verbleiben. Um einen ebenen Untergrund
für die
auf die Deckenplattenelemente aufzubringenden Fußbodenbeläge werden die Erhebungen schließlich auf
ihrer Oberseite plangefräst
(Anspruch 9).
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Die
wie vorstehend ausgebildeten und hergestellten Deckenplattenelemente
weisen eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf:
Die
Deckenplattenelemente können
industriell vorfertigbar sein, wie im nebengeordneten Anspruch 10
angegeben ist, können
solche vorgefertigten Deckenplattenelemente an der Baustelle zur
Herstellung einer bezugsfertigen Gebäudedecke auf ein entsprechendes
Wandauflager aufgelegt werden. Anschließend können sofort die Fußbodenheizungsrohre
in die Aufnahmekanäle
der Deckenplattenelemente eingesetzt und anschließend die
Deckenplattenelemente mit einem Fußbodenbelag versehen werden. Es
sind also keinerlei Abbinde- oder Austrocknungs-Wartezeiten zu beachten,
so dass sich gegenüber
dem Stand der Technik erhebliche Einsparungen in der Bauzeit ergeben.
Ferner entfallen irgendwelche Niveau-Egalisierungsmaßnahmen,
wie sie für die
Heizelemente gemäß dem Fachartikel
von Nierbeck benötigt
werden.
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Vom
wärmedämmtechnischen
Gesichtspunkt her sind die Deckenplattenelemente ebenfalls vorteilhaft,
da die Leichtbetonschicht wärmedämmend ist
und die Heizungsrohre praktisch „unterfüttert". Damit weist die bevorzugte Wärmeabstrahlungsrichtung
nach oben, also genau dorthin, wo die Wärme benötigt wird. Ferner wird der
Fußbodenaufbau
durch den Wegfall des schweren Estrichmaterials leichter und entlastet
damit die Deckenstatik. Auch reagiert die Fußbodenheizung weniger träge, da der
eigentliche Fußbodenbelag
unmittelbar von den darunter liegenden Fußbodenheizungsrohren erwärmt wird.
Die eingangs erwähnten
Aufschüsselungen
beim Austrocknen von feucht aufgebrachten Estrich entfallen konstruktionsbedingt
ebenfalls.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert wird.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Teildarstellung eines Deckenplattenelementes,
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2 und 3 Vertikalschnitte
durch das Deckenplattenelement entlang den Schnittlinien II-II bzw.
III-III nach 1, und
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4 eine schematische Ablaufdarstellung der
Herstellung eines Deckenplattenelementes und einer entsprechenden
Gebäudedecke.
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Wie
aus 1 deutlich wird, weist das Deckenplattenelement 1 eine
Stahlbetonlage 2 als statisch tragendes Element auf. In
dieser Stahlbetonlage 2 können sich in Längsrichtung
horizontal durchgehende, röhrenförmige Hohlräume zur
Gewichtsreduzierung befinden, wie dies bei handelsüblichen Montagedecken
der Anmelderin bekannt ist.
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Auf
die Stahlbetonlage 2 ist eine Leichtbetonschicht 3 aufgebracht,
die aus porosiertem Leichtbetonmaterial einer Trockenrohdichte von
unter 1,0 kg/dm3, vorzugsweise etwa 0,6
kg/dm3 hergestellt ist. Die Wärmeleitzahl
dieser Leichtbetonschicht 3 ist entsprechend niedrig und
liegt bei maximal 0,24 W/mk bzw. vorzugsweise 0,12 W/mk. Die mittlere
Dicke d der Leichtbetonschicht beträgt etwa 4 bis 6 cm.
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In
der Oberseite der Leichtbetonschicht 3 ist durch ein oder
mehrere, nebeneinander angereihte Formgitter 4 eine rasterartige
Struktur angelegt, die im wesentlichen aus tafelbergartigen Erhebungen 5 mit
kreisförmigem
Grundriss besteht. Die aus Kunststoff-Hartschaum bestehenden Formgitter 4 weisen dazu
eine Grundplatte 6 auf, in der an den Orten der Erhebungen 5 jeweils
kreisförmige Öffnungen 7 ausgespart
sind. Am Rand dieser Öffnungen 7 steht
jeweils nach oben ein zylindrischer Kragen 8 ab, dessen
Stirnkante 9 die Höhe
der Erhebungen 5 markiert.
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Die
Erhebungen 5 bilden zwischen sich Aufnahmekanäle 10 für Fußbodenheizungsrohre.
Die Aufnahmekanäle 10 sind
entsprechend den regelmäßig angeordneten
Erhebungen 5 rasterartig angelegt, wobei der Außendurchmesser
DR der Heizungsrohre 11 dem lichten
Maß M
zwischen den benachbarten Kragen 8 zweier Erhebungen 5 entspricht.
Am oberen Rand der Kragen 8 sind zur Fixierung der Heizungsrohre 11 an
den Seitenflanken 12 nach innen abstehende Rastvorsprünge 13 angeformt,
unter denen die Heizungsrohre 11 verklippst werden können. Wie
aus 2 und 3 hervorgeht, ist der Querschnitt
des Formgitters 4 zwischen zwei Erhebungen 5 im
wesentlichen U-förmig,
wobei die entsprechenden U-Schenkel von den Kra gen 8 und
die U-Basis von der Grundplatte 6 gebildet werden. Die
Dicke der Grundplatte 6 beträgt etwa 25 mm, die Kragenhöhe etwa
15 mm, so dass sich eine Gesamtdicke der Formgitter 4 von
ca. 40 mm ergibt, was der Höhe
h der Erhebungen 5 entspricht. Der Durchmesser DL der Öffnungen 7 und
damit des Grundrisses der Erhebungen 5 kann im Bereich
zwischen 50 und 120 mm, vorzugsweise bei 100 mm liegen.
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Die
Oberseite 14 der Erhebungen 5 liegen durch Planfräsen in einer
gemeinsamen Ebene E.
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Anhand
von 4 ist das Produktionsverfahren
für die
Herstellung eines industriell vorgefertigten Deckenplattenelementes 1 zu
erläutern.
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So
wird in einer nicht näher
dargestellten Form eine Stahlbetonlage 2 gegebenenfalls
unter Einbeziehung der oben erwähnten
Zylinderhohlräume
erstellt (4A). Nach Abbinden dieser Stahlbetonlage 2 oder
nass-in-nass wird darauf eine Leichtbetonschicht 3 in gleichmäßiger Dicke
d von beispielsweise 50 mm aufgebracht (siehe 4B).
In die weiche, fließfähige Leichtbetonschicht 3 werden von
oben Formgitter 4 gleichmäßig eingedrückt, wodurch sich eine Massenverdrängung des
Leichtbetonmaterials in die Öffnungen 7 der
Formgitter 4 einstellt. Liegt das Flächenverhältnis zwischen den Öffnungen 7 und
den massiven Zonen der Grundplatte 6 beispielsweise bei
50 : 50, dann steigt das ursprüngliche
Oberflächenniveau
der Leichtbetonschicht 3 im gleichen Maß, wie die Formgitter 4 eingedrückt werden.
Werden die Formgitter 4 also um 2 cm in die zuvor eben
abgezogene Leichtbetonschicht 3 eingetaucht, so wachsen
Erhebungen 5 in dieser Höhe von 2 cm durch Eintreten
des Leichtbetonmaterials 3 in die Öffnungen 7.
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Das
Eindrücken
wird so vorgenommen, dass das Leichtbetonmaterial etwas über die
Stirnkante 9 der Formgitter 4 nach oben quillt
(siehe 4C). Nach dem Aushärten werden
die Oberseiten 14 der Erhebungen 5 dann mit Hilfe
einer Oberfräse 15 auf einheitliches
Niveau plangefräst.
Solche Deckenplattenelemente können
industriell vorgefertigt werden. Zur Erstellung einer Gebäudedecke
werden – wie
in 4E schematisch dargestellt ist – die Deckenplattenelemente 1 zur
Baustelle transportiert und dort aneinandergereiht auf entsprechenden
Wandauflager 16 gesetzt. Die Deckenplattenelemente 1 sind
sofort begehbar, so dass problemlos die Fußbaden-Heizungsrohre 11 von oben in
die Aufnahmekanäle 10 entsprechend
einem vorher festgelegten Verlegeplan eingesetzt werden können. Durch
die Rastvorsprünge 13 sind
die Heizungsrohre 11 zuverlässig in den Aufnahmekanälen 10 festgelegt.
Danach kann ein beliebiger Fußbodenbelag 17 auf
das Deckenplattenelement 1 aufgebracht werden. Es kann
sich dabei etwa um einen Parkett- oder Laminatbelag handeln. Ist
ein Teppichboden gewünscht,
genügt
es, auf die Erhebungen 5 einen Spanplattenbelag aufzubringen, der
dann mit dem Teppichboden belegt wird. Andere großflächige, ausreichend
stabile Plattenbeläge,
wie Hartfaser- oder Faserzement-Platten
mit anderen Fußbodenbelägen, wie
Linoleum sind denkbar.
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Bei
den vorstehenden Verlegearten besteht ferner der Vorteil, dass die
Fußboden-Heizungsrohre 11 durch
Wegfall des Estrichvergusses zugänglich bleiben,
was die Wartung, spätere
Sanierung oder notwendige Reparaturen erheblich vereinfacht.
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Das
Deckenplattenelement 1 kann auch mit plattenförmigen Fußbodenbelägen, wie
beispielsweise Fliesen belegt werden, wobei der dabei zum Einsatz
kommende Klebemörtel
auch in die noch offenen Zonen der Leichtbe tonschicht 3 zwischen
den Erhebungen 5 und um die Fußboden-Heizungsrohre 11 herum
einfließt.
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Zusammenfassend
bieten die erfindungsgemäßen Deckenplattenelemente
und damit erstellte Fußbodenheizungssysteme
verschiedene Vorteile:
- – Der Fußbodenaufbau wird durch den
Wegfall des schweren Estrichs leichter und entlastet die Deckenstatik.
- – Durch
die geringere Masse des Deckenaufbaus wird die Temperaturträgheit der
Heizung stark reduziert, sie reagiert flinker.
- – Das
umständliche
und kostenintensive Aufbringen des Estrichs entfüllt.
- – Ein
Fußbodenbelag
kann sofort nach dem Verlegen der Deckenplattenelemente und der
Fußboden-Heizungsrohre
aufgebracht werden, weil eine Austrocknungszeit wie bei üblichen
Estrichen entfüllt.
Es ergibt sich also eine erhebliche Bauzeitbeschleunigung.
- – Aufgrund
der fehlenden Austrocknung zeigen die Deckenplattenelemente auch
keine Verformungen.
- – Das
Deckenplattenelement kann an seinem Rand die Last der darauf sitzenden
Wand aufnehmen.
- – Die
Leichtbetonschicht bildet eine Isolierschicht unter den Heizungsrohren,
so dass die Wärme der
Fußbodenheizung
im Sinne eines guten Wirkungsgrades im wesentlichen nach oben, also
in den zu beheizenden Raum abgeführt
wird.