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Die
Erfindung betrifft eine pneumatisch stabilisierte Hülle für ein Gebäude oder
für einen
Teil eines Gebäudes.
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Pneumatisch
stabilisierte Hüllen
für Gebäude sind
bereits bekannt. Sie können
horizontal oder vertikal oder schräg verlaufen. Sie sind in der
Lage, äußere Kräfte aufzunehmen.
Es ist möglich,
daß derartige
pneumatisch stabilisierte Hüllen
ein Gebäude oder
einen Teil eines Gebäudes
ganz oder teilweise bedecken oder abdecken. Die pneumatisch stabilisierten
Hüllen
oder Teile davon können
die oder eine Gebäudehülle bilden,
insbesondere für
Dächer
oder Wände,
sie können
allerdings auch eine oder mehrere Ausfachungen an einem Gebäude bilden.
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Derartige
pneumatisch stabilisierte Hüllen umfassen
Luftkammern, die von Membranen begrenzt sind. Die Luftkammern stehen
unter innerem Überdruck.
Die Membranen können
einschichtig oder mehrschichtig sein. Sie können ganz oder teilweise strahlungsdurchlässig sein.
Die strahlungsdurchlässigen
Teile können
transparent oder transluzent sein. Die strahlungsundurchlässigen Bereiche können insbesondere
opak, farbig, verspiegelt und/oder mit photovoltaischen Elementen
und/oder mit Solarheizungselementen versehen sein.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine pneumatisch stabilisierte Hülle der
eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, bei der die Strahlungsdurchlässigkeit
verändert
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine pneumatisch stabilisierte Hülle mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
In den Luftkammern sind strahlungsundurchlässige, lageveränderliche
Elemente vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, die Strahlungsdurchlässigkeit
der pneumatisch stabilisierten Hülle
zu verändern.
Die Strahlungsdurchlässigkeit
kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden, insbesondere den
von der Sonneneinstrahlung, Abstrahlung, Tageszeit und/oder Jahreszeit vorgegebenen
Erfordernissen.
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Die
strahlungsundurchlässigen,
lageveränderlichen
Elemente können
in mehreren oder allen Luftkammern vorgesehen sein. Sie können ganz oder
teilweise strahlungsundurchlässig
sein. Die strahlungsundurchlässigen,
lageveränderlichen
Elemente können
mit Streifen oder sonstigen Mustern von strahlungsundurchlässigen Bereichen
versehen sein. Es ist allerdings auch möglich, in den strahlungsundurchlässigen Bereichen,
die die Elemente ganz oder teilweise bedecken, Löcher vorzusehen, insbesondere
in der Art, daß eine
Vielzahl von kleinen Löchern
vorhanden ist, deren Fläche
bis herab zu 5% der Gesamtfläche
umfaßt,
so daß hinter
den Elementen vorhandene Objekte bzw. Umgebungen erkennbar bleiben
und gleichwohl eine weitgehende Strahlungsundurchlässigkeit
erreicht wird. Die strahlungsundurchlässigen, lageveränderlichen
Elemente können
opak, farbig und/oder verspiegelt und/oder mit photovoltaischen
Elementen und/oder mit Solarheizungselementen versehen sein.
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Als
strahlungsundurchlässige,
lageveränderliche
Elemente sind insbesondere flächenhafte
Elemente wie Paddel, Lamellen, Membranen oder Jalousien geeignet.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die lageveränderlichen
Elemente pneumatisch antreibbar sind. Stattdessen oder zusätzlich können die
lageveränderlichen
Elemente allerdings auch auf andere Weise antreibbar sein, insbesondere
durch ein Zugelement.
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Vorteilhaft
ist es, wenn in den Luftkammern mit Druckluft beaufschlagbare Schläuche vorgesehen
sind, an denen eines oder mehrere, vorzugsweise zwei, Paddel befestigt,
insbesondere angeklebt sind. Durch eine Druckbeaufschlagung des Schlauchs
wird dieser mehr oder weniger prall gefüllt, wodurch das daran befestigte
Paddel bewegt, insbesondere verschwenkt werden kann.
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Die
lageveränderlichen
Elemente können
als lageveränderliche
Lamellen ausgebildet sein.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die lageveränderlichen
Elemente von inneren Membranen gebildet, also von Membranen, die
in den Luftkammern vorgesehen sind.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die inneren Membranen auf einer Seite strahlungsdurchlässig und
auf der anderen Seite strahlungsundurchlässig sind. Hierdurch kann erreicht
werden, daß die
Strahlungsdurchlässigkeit
der pneumatisch stabilisierten Hülle vom
Einstrahlwinkel der Strahlung abhängig ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die lageveränderlichen Elemente
von einer aufrollbaren Jalousie gebildet werden. Die aufrollbare
Jalousie kann pneumatisch antreibbar sein. Stattdessen oder zusätzlich kann
die aufrollbare Jalousie durch ein Zugelement, insbesondere ein
Seil, antreibbar sein.
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Die
Luftkammern der pneumatisch stabilisierten Hülle können nebeneinander angeordnet sein.
Stattdessen oder zusätzlich
können
die Luftkammern sternförmig
angeordnet sein. Auch andere Arten der Anordnung sind möglich.
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Die
strahlungsundurchlässigen
Bereiche der Membranen der pneumatisch stabilisierten Hülle und/oder
der lageveränderlichen
Elemente können opak,
farbig und/oder verspiegelt und/oder mit photovoltaischen Elementen
und/oder mit Solarheizungselementen oder anderen thermischen Absorbern
versehen sein.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung
im einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigt
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1 eine
pneumatisch stabilisierte Gebäudehülle mit
nebeneinander angeordneten Luftkammern und pneumatisch antreibbaren
Paddeln in einer perspektivischen Ansicht, in einer schematischen Vorderansicht,
in der sich die Paddel in der Ausgangsposition befinden, und in
einer schematischen Vorderansicht, in der sich die Paddel in der
ausgeschwenkten Position befinden,
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2 eine
weitere Ausführungsform
mit nebeneinander angeordneten Luftkammern und pneumatisch antreibbaren
Paddeln in einer perspektivischen Ansicht, in einer schematischen
Vorderansicht, in der sich die Paddel in der Ausgangsposition befinden,
und in einer weiteren schematischen Vorderansicht, in der sich die
Paddel in der ausgeschwenkten Position befinden,
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3 eine
weitere Ausführungsform
mit nebeneinander angeordneten Luftkammern und pneumatisch antreibbaren
Paddeln, die mit verschwenkbaren Lamellen verbunden sind, in einer
perspektivischen Ansicht, in einer schematischen Vorderansicht,
in der sich die Paddel und die Lamellen in der Ausgangsposition
befinden, und in einer schematischen Vorderansicht, in der sich
die Paddel und die Lamellen in der ausgeschwenkten Position befinden,
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4 eine
weitere Ausführungsform
mit nebeneinander angeordneten Luftkammern und inneren Membranen
in einer perspektivischen Ansicht, in einer schematischen Vorderansicht,
in der sich die inneren Membranen in der Ausgangsposition befinden, und
in einer weiteren schematischen Vorderansicht, in der sich die inneren
Membranen in der veränderten Position
befinden,
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5 eine
weitere Ausführungsform
mit nebeneinander angeordneten Luftkammern und aufrollbaren Jalousien,
die durch ein Seil antreibbar sind, in einer perspektivischen Ansicht,
in einer schematischen Vorderansicht, in der sich die Jalousien
in der Ausgangsposition befinden, und in einer schematischen Vorderansicht,
in der sich die Jalousien in der vollständig ausgefahrenen Positon
befinden,
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6 eine
weitere Ausführungsform
einer pneumatisch stabilisierten Gebäudehülle mit sternförmig angeordneten
Luftkammern und Jalousien, die durch ein Seil antreibbar sind, in
einer schematischen Ansicht von oben,
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7 eine
im wesentlichen quadratische Luftkammer mit einer Jalousie, die
durch ein Seil antreibbar ist, in einer schematischen Ansicht von
oben,
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8 eine
Abwandlung der Ausführungsform
gemäß 7,
wobei die Luftkammer im wesentlichen rautenförmig ist und zwei aufrollbare
Jalousien, die durch jeweils ein Zugelement antreibbar sind, aufweist,
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9 eine
Abwandlung der pneumatisch stabilisierten Hülle gemäß 6,
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10 eine
Abwandlung der Luftkammer gemäß 7 und
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11 eine
Abwandlung der Luftkammer gemäß 8.
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Die
in 1 gezeigte pneumatisch stabilisierte Hülle umfaßt eine
Vielzahl von länglichen
Luftkammern 1, die nebeneinander und unmittelbar aneinander
angrenzend angeordnet sind. Die Luftkammern 1 werden von
Membranen begrenzt, nämlich von
jeweils zwei seitlichen Membranen 2, einer unteren, inneren
Membran 3 und einer oberen, äußeren Membran 4. Jeweils
zwei benachbarte Luftkammern 1 haben die zwischen sich
befindliche seitliche Membran 2 gemeinsam. Die innere Membran 3 und
die äußere Membran 4 sind
aufgrund des in der Luftkammer 1 herrschenden Überdrucks
jeweils zum Äußeren der
Luftkammer 1 hin gewölbt.
Die Membranen 2, 3, 4 sind strahlungsdurchlässig.
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In
jeder Luftkammer 1 ist ein mit Druckluft beaufschlagbarer
Schlauch 5 vorgesehen. Die Schläuche 5 befinden sich
alternierend in der linken oberen Ecke und der rechten oberen Ecke
aneinandergrenzender Luftkammern 1, so daß an jede
zweite seitliche Membran 2 jeweils zwei Schläuche 5 angrenzen.
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An
jedem Schlauch 5 ist ein Paddel 6 befestigt, nämlich angeklebt.
Hierzu weist jedes Paddel 6 einen Befestigungsbereich 7 auf,
der in Form eines Kreisabschnitts ausgebildet ist und dessen Radius
im wesentlichen dem Radius des mit Druckluft beaufschlagten Schlauchs 5 entspricht.
Der Befestigungsbereich 7, der sich über einen Winkelbereich von etwa
90° erstreckt,
ist mit dem Schlauch 5 verklebt.
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Wenn
sich die Schläuche 5 im
Ausgangszustand befinden, also nicht mit Druckluft beaufschlagt sind,
hängen
die Paddel 6 schlaff herab, wie im rechten Teil der perspektivischen
Ansicht in 1 und in der oberen schematischen
Vorderansicht gezeigt. Die Paddel 6 decken jeweils eine
seitliche Membran 2 ab. In diesem Zustand kann die Strahlung
die äußeren und
inneren Membranen 4, 3 durchdringen und von der
Gebäudeaußenseite
in das Innere des Gebäudes
gelangen. Die Gesamtdurchlässigkeit wird
noch dadurch gesteigert, daß die
Strahlung auch jede zweite seitliche Membran 2 durchdringen
kann.
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Die
Paddel 6 können
pneumatisch angetrieben werden, indem die Schläuche 5 mit Druckluft
beaufschlagt werden, wie im linken Teil der perspektivischen Ansicht
der 1 und in der unteren schematischen Vorderansicht
dargestellt. Hierdurch werden die Paddel 6 nach oben verschwenkt.
Sie decken die äußeren Membranen 4 ab,
so daß die
pneumatisch stabilisierte Hülle
strahlungsundurchlässig
wird. Die Größe der Paddel 6 entspricht
im wesentlichen der Größe der äußeren Membranen 4.
Einzelne oder mehrere oder alle Paddel 6 könnten allerdings
auch in anderer Form und Größe ausgestaltet
sein, um eine nur teilweise Strahlungsundurchlässigkeit zu erreichen. Es ist
auch möglich,
die Paddel 6 durch eine nur teilweise Druckbeaufschlagung
der Schläuche 5 nur
teilweise zu verschwenken.
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Bei
der Ausführungsform
nach 2 ist der Schlauch 5 in der Mitte der
oberen Membran 4 angeordnet. An jedem Schlauch 5 sind
jeweils zwei Paddel 6 befestigt. Wenn der Schlauch 5 mit
Druck beaufschlagt wird, spreizen sich die Paddel 6 symmetrisch
nach oben.
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Bei
der Ausführungsform
nach 3 sind in jeder Luftkammer 1 zwei Schläuche 5, 5' vorhanden. Sie
befinden sich in der linken oberen Ecke und in der rechten oberen
Rechte jeder Luftkammer 1. An der oberen Membran 4 sind
Lamellen 8 schwenkbar befestigt, die im Bereich ihrer unteren
Enden durch Stangen 9 miteinander verbunden sind. Die jeweils äußerste Lamelle
liegt an dem zugehörigen
Schlauch 5 an, wenn dieser nicht mit Druck beaufschlagt
ist und schlaft herabhängt,
wie im rechten Teil der perspektivischen Ansicht der 3 und
in der oberen schematischen Ansicht gezeigt. Wenn die Schläuche 5 mit
Druck beaufschlagt werden und dadurch ihre kreiszylinderförmige Gestalt
annehmen, die im linken Teil der perspektivischen Darstellung der 3 und in
der unteren schematischen Ansicht gezeigt ist, wird die dem jeweiligen
Schlauch 5 benachbarte Lamelle 8 nach oben verschwenkt.
Durch die Stangen 9 wird diese Schwenkbewegung auf die
benachbarten Lamellen 8 übertragen. Auf diese Weise
decken die Lamellen 8 der beiden Lamellenreihen die obere Membran 4 vollständig ab.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform ist in jeder Luftkammer 1 eine
innere Membran 10 vorhanden, die an beiden seitlichen Membranen 2 befestigt
ist. Durch die innere Membran 10 wird jede Luftkammer 1 in
zwei Teilkammern getrennt. Die inneren Membranen 10 können pneumatisch
angetrieben werden.
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Wenn
die Druckverhältnisse
in der unteren Teilkammer und in der oberen Teilkammer derart eingestellt
werden, daß der
Druck in der oberen Teilkammer größer ist als der Druck in der
unteren Teilkammer, nimmt die innere Membran 10 die Ausgangsposition
ein, die im rechten Teil der perspektivischen Darstellung gemäß 4 und
in der oberen schematischen Darstellung gezeigt ist. In dieser Stellung
liegt die innere Membran 10 an der unteren Membran 3 der
Luftkammer 1 an.
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Wenn
die Druckverhältnisse
in den Teilkammern derart eingestellt werden, daß der Druck in der unteren
Teilkammer größer ist
als der Druck in der oberen Teilkammer, nimmt die innere Membran 10 die
im linken Teil der perspektivischen Darstellung der 4 und
in der unteren schematischen Darstellung gezeigte veränderte Position
ein, in der die innere Membran 10 an der oberen Membran 4 anliegt.
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Die
obere Membran 4 jeder Luftkammer 1 weist einen
streifenförmigen,
strahlungsdurchlässigen
Bereich 11 und einen ebenfalls streifenförmigen, strahlungsundurchlässigen Bereich 12 auf.
Die streifenförmigen
Bereiche 11, 12 erstrecken sich jeweils in Längsrichtung
der Luftkammern 1. Sie teilen die obere Membran 4 in
zwei gleich große
streifenförmige
Bereiche 11, 12. In entsprechender, allerdings
umgekehrter Weise ist die innere Membran 10 mit einem streifenförmigen,
strahlungsundurchlässigen
Bereich 13 und mit einem ebenfalls streifenförmigen,
strahlungsdurchlässigen
Bereich 14 versehen. Diese Bereiche 13, 14 verlaufen
ebenfalls in Längsrichtung der
Luftkammern 1. Sie teilen die innere Membran 10 in
zwei gleich große
Hälften.
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Wenn
sich die innere Membran 10 in der Ausgangsposition befindet,
in der sie an der unteren Membran 3 anliegt, wird Strahlung,
die rechtwinkelig von oben auf die pneumatisch stabilisierte Hülle auftrifft,
zurückgehalten.
Eine Hälfte
dieser Strahlung wird von dem strahlungsundurchlässigen Bereich 12 der
oberen Membran 4 zurückgehalten,
die andere Hälfte
von dem strahlungsundurchlässigen
Bereich 13 der inneren Membran 10. Strahlung,
die von rechts oben auf die Luftkammer 1 auftrifft, wird
ebenfalls vollständig
zurückgehalten.
Diejenige Strahlung, die von links oben auf die Luftkammer 1 auftrifft,
kann allerdings durch die Luftkammer 1 hin durchtreten. Sie
fällt durch
den strahlungsdurchlässigen
Bereich 11 der oberen Membran 4 von links oben
in die Luftkammer 1 ein und tritt durch den strahlungsdurchlässigen Bereich 14 der
inneren Membran 10 und die vollständig strahlungsdurchlässige untere
Membran 3 nach rechts unten aus der Luftkammer 1 heraus. Auf
diese Weise wirken die strahlungsdurchlässigen und strahlungsundurchlässigen Bereiche
der Membranen 4, 10 hinsichtlich der Einfallsrichtung
der Strahlung selektiv.
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Wenn
die innere Membran 10 die veränderte Position einnimmt, in
der sie an der oberen Membran 4 anliegt, wird ein Strahlungsdurchgang
vollständig verhindert.
Eine Hälfte
der Strahlung wird durch den strahlungsundurchlässigen Bereich 12 der
oberen Membran 4 abgeschattet, die andere Hälfte durch den
strahlungsundurchlässigen
Bereich 13 der inneren Membran 10.
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Die
Ausführungsform
nach 4 kann in der Weise betrieben werden, daß zur Mittagszeit
durch die veränderte
Position der inneren Membran 10 eine vollständige Verschattung
erreicht wird, während
in den Morgenstunden und in den Abendstunden eine richtungsselektive
Einstrahlung ermöglicht
wird, indem die innere Membran 10 in die Ausgangsposition gebracht
wird.
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Bei
der in 5 gezeigten Ausführungsform werden die lageveränderlichen
Elemente von einer aufrollbaren Jalousie 15 gebildet, deren äußeres Ende
mit einem Zugelement, nämlich
einem Seil 16, verbunden ist. Das innere Ende der Jalousie 15 ist mit
einer Rolle 17 verbunden, die an einer seitlichen Membran 2 vorgesehen
ist, in Längsrichtung
der Luftkammer 1 verläuft
und durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Feder vorbelastet
ist, die bewirkt, daß die
Jalousie 15 auf die Rolle 17 aufgerollt wird, wenn
keine entgegenstehende Kraft durch das Seil 16 ausgeübt wird.
Durch einen Zug an dem Seil 16 in der Darstellung der 5 nach
rechts kann die Jalousie 15 von der eingerollten Ausgangsstellung,
die in der oberen schematischen Vorderansicht gezeigt ist, in die
vollkommen ausgerollte Position überführt werden,
die in der unteren schematischen Darstellung der 5 gezeigt
ist und in der alle Luftkammern 1 vollkommen strahlungsundurchlässig sind. Die perspektivische
Darstellung der 5 zeigt eine Zwischenposition,
in der etwa die Hälfte
der Strahlung durch die Luftkammern 1 hindurchgelangen kann.
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6 zeigt
eine pneumatisch stabilisierte Gebäudehülle oder einen Teil einer derartigen
Gebäudehülle mit
sechs Luftkammern 1, die jeweils die Form eines gleichseitigen
Dreiecks haben und die sternförmig
angeordnet sind, so daß sie
insgesamt die Form eines regelmäßigen Sechsecks
bilden. In jeder Luftkammer 1 ist eine aufrollbare Jalousie 18 vorgesehen,
die ebenfalls dreieckförmig,
also zur jeweiligen Luftkammer 1 kongruent ist. Die Jalousie 18 ist
an derjenigen Kante, die mit einer Außenkante des von den Luftkammern 1 gebildeten
Sechsecks übereinstimmt,
mit der zugehörigen
Luftkammer 1 verbunden. Sie kann zur Spitze hin, also zur
Mitte des Sechsecks hin, ausgerollt werden. Zu diesem Zweck ist
die aufrollbare Jalousie 18 pneumatisch antreibbar. In
der Symmetrieachse der Jalousie 18, die zur Mitte des Sechsecks
hinführt,
ist ein Luftkanal 19 vorgesehen, der von der Außenkante
des Sechsecks mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Mit zunehmender
Druckbeaufschlagung wird die Jalousie 18 zunehmend zur
Mitte des Sechsecks hin ausgerollt. In 6 ist eine
Jalousie 18 vollkommen eingerollt. Eine andere Jalousie 18 ist
in einer teilweise ausgerollten Stellung gezeigt, in der der Luftkanal 19 teilweise
mit Druckluft beaufschlagt ist. Der beschriebene pneumatische Antrieb
wird auch als „lingua
della suocera" bezeichnet.
Die aufrollbare Jalousie 18 kann hierfür auch als Flachschlauch ausgebildet sein.
Der Luftkanal 19 kann also breiter als in 6 gezeigt
ausgebildet sein. Er kann sich über
die gesamte Breite der Jalousie 18 erstrecken. Ferner können in
die Jalousie 18 Rückholfedern
eingearbeitet sein, die bewirken, daß die Jalousie 18 ihre
ursprüngliche,
eingerollte Stellung einnimmt, wenn die Druckbeaufschlagung beendet
wird.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 7 wird eine
Jalousie 15 verwendet, die ähnlich derjenigen nach 5 ausgebildet
ist. Die Jalousie 15 ist auf eine federbelastete Rolle 17 aufrollbar.
Sie kann durch ein Seil 16 ausgezogen werden. In 7 ist eine
teilweise ausgezogene Stellung gezeigt. Die Rolle 17 verläuft diagonal
durch die im wesentlichen quadratische Luftkammer. Die Jalousie 15 ist
dreieckförmig.
In der vollkommen ausgezogenen Stellung verschattet sie eine Hälfte der
Luftkammer 1.
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Bei
der Abwandlung nach 8, bei der die Luftkammer 1 rautenförmig ist,
sind in der Mitte der Luftkammer 1 zwei parallele, benachbarte,
diagonal durch die Luftkammer 1 hindurch verlaufende federbelastete
Rollen 17 vorgesehen, auf die jeweils eine Jalousie 15 aufgerollt
werden kann, die durch ein Seil 16 ausgezogen werden kann.
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9 zeigt
eine Abwandlung der Ausführungsform
nach 6. Hier sind in jeder Luftkammer 1 drei
Jalousien 18 vorhanden, die jeweils ganz oder teilweise
ausgefahren sind. Auf diese Weise können ästhetisch ansprechende Muster
erzeugt werden. Ferner ist es möglich,
bestimmte Einstrahlungsrichtungen hinsichtlich der Strahlungsdurchlässigkeit und/oder
Strahlungsundurchlässigkeit
zu bevorzugen und/oder zu benachteiligen.
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10 zeigt
eine Abwandlung der Ausführungsform
nach 7 mit abgeänderten
Formen für die
Jalousie 15.
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11 zeigt
eine Abwandlung der Ausführungsform
nach 8 mit abgewandelten Formen für die Jalousien 15.
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Die
strahlungsundurchlässigen,
lageveränderlichen
Elemente können
durch dünne
Platten oder Bleche oder ähnliches
verwirklicht werden. Es ist allerdings auch möglich, mit einer Bespannung
versehene Rahmen zu verwenden.