DE102005052162A1

DE102005052162A1 - Vorab wärmegedämmte Schlitzwand als Begrenzung eines temperaturhaltenden Speichers für Fluide und Herstellung solcher Speicher

Info

Publication number: DE102005052162A1
Application number: DE102005052162A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing. Rostert
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-05-18

Abstract

Erfindungsgemäß werden große, wärmeisolierende Hohlkörper für Fluide (Wasser, Luft) mit Hilfe von wärmegedämmten Schlitzwandelementen gefertigt. Die Wand des Hohlkörpers ist selbstabstützend polygonartig aufgebaut. Bevorzugt ist der Hohlkörper mit Wasser gefüllt und dient als Warmwasserspeicher. DOLLAR A Der Einbau des wärmedämmenden Materials kann durch Einblasen des Materials in aufblasbare Kammern an im Schlitz versenkten Fertigteilen erfolgen. Es kann auch schon die fertige Wärmedämmung vor dem Versenken der Fertigteile im Schlitz am Fertigteil vorhanden sein. DOLLAR A Oder es kann eine dünne, aber hochwärmedämmende Schicht an Bewehrungskörben befestigt sein, welche in einen anschließend mit Ortbeton zu füllenden Schlitz versenkt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft den Aufbau und die Errichtung unterirdischer, wärmegedämmter Hohlkörper für Fluide (Wärme- oder Kältespeicher oder Baugruben) in Schlitzwandtechnik, sowie deren Betrieb.

In der noch nicht veröffentlichten P 10 2004 049 571.8 wird der Aufbau eines Erdwärmespeicherbeckens in Schlitzwandtechnik und mit Hilfe von Sandwichbauelementen beschrieben, die aus einem stabilisierenden und beschwerenden Teil und einem wärmedämmenden Teil bestehen.

Im Falle von wasserenthaltenden Wärmespeicherbecken muß der Innenbereich der Becken wasserdicht ausgeführt sein. Stützende Erdmassen, wie beim Erdwärmespeicherbecken, fehlen dann in seinem Inneren, wohingegen die äußeren Erdmassen die Wände nach innen zu drücken trachten.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein wärmegedämmtes Warmwasserspeicherbecken oder eine wärmegedämmte Baugrube.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es ist an sich bekannt, daß in jeglicher Art von Boden eine als Polygonzug im Grundriß nahezu kreisförmig ausgebildete Ortbetonschlitzwand hergestellt werden kann, welche, gegebenenfalls nach Anbringung eines aussteifenden (deshalb bevorzugt auf der Innenseite der Wand angeordneten) Kopfringbalkens (1) und bei genügender Einbindung unter die spätere Baugrubensohle, beim Aushub ohne weitere Verbaumaßnahmen wie z.B. Verpreßanker als in sich selbst statisch tragender Druckring wirkt.

Eine Anordnung der Elemente in nicht nahezu kreisförmigen Polygonzügen bedingt eine gegebenenfalls auch mehrlagige Aussteifung des Schlitzwandkastens beim Aushub, da die sonst statisch erforderliche Verankerung aufgrund der damit verbundenen Durchdringung der Wärmedämmschicht praktisch ausscheidet, weil sie die Dämmwirkung erheblich reduzierte.

Die erfindungsgemäße Variante der vorbeschriebenen Technik besteht drin, daß bevorzugt in grundwasserführendem nichtbindigem Lockergestein wie Sand oder Kies (2) ein aus polygonzugförmig angeordneten Elementen (3) bestehender, flüssigkeitsgestützter Erdschlitz hergestellt wird (bevorzugt nach DIN EN 1538), in welchen – dicht an dicht – tragende Stahlbetonfertigteile (5) aus wasserundurchlässigem oder hydrophobiertem Beton eingestellt oder eingehängt werden. Die Stahlbetonfertigteile weisen eine im Inneren oder auf der Außenseite angebrachte, hinreichend form-, temperatur-, wasser- und druckbeständige Wärmedämmung (6) auf.

Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Schlitzwand als Wand eines Warmwasserspeicherbeckens die Wand statisch deutlich schwächer ausgeführt werden kann, als üblich, weil das innerhalb der Umschließung befindliche Grundwasser auch nach Aushub des Bodenmaterials noch Gegendruck auf die Wand ausübt, denn es läuft von unten weiter in die Schlitzwandumgrenzung hinein und ersetzt das im Zuge der Bauarbeiten ausgehobene Bodenvolumen oder wird bedarfsweise von oben her ergänzt.

Die Wärmedämmung ist mit einer hierzu geeigneten, also bevorzugt temperaturbeständigen, wasserfesten sowie luft- und wasserdichten, niedrig wärmeleitenden Kaschierung (7) (z.B. aufgeschrumpfte oder aufvakuumisierte Bahnen oder Folien, Bitumenanstrich) versehen.

Auf diese Kaschierung (7) wiederum ist – nur bei innenseitiger Anordnung der Wärmedämmung – ein Trennmittel oder eine Folie (8) aufgetragen, so daß kein nennenswerter Verbund zwischen der Kaschierung (7) und einer etwa verbleibenden dünnen, baugrubenseitig vorhandenen Stützflüssigkeits-Membran (49) besteht.

Sehr tiefe Wände können durch Übereinandersetzen von Teilelementen realisiert werden, welche während des Ablassens in den Schlitz sukzessive montiert werden. Dabei werden die horizontalen Fugen (9) bevorzugt als Nut- und Federverbindung ausgeführt. Diese wiederum sind bevorzugt mittels im untersten Fertigteil einbetonierten, darüber in Hülsen (10) innerhalb des Betonquerschnitts durchlaufenden, an den Stößen gemufften (11) Gewindespannstahlstäben (12) zug- und druckfest gesichert.

Dies geschieht dergestalt, daß die übereinander liegenden Wärmedämmschichten zweier benachbarter Teilelemente im Endzustand form- und erfor derlichenfalls kraftschlüssig aneinandergrenzen. Die aus den Hülsen (10) gebildeten Spannkanäle können im Endzustand mit einer Korrosionsschutzmasse, bevorzugt mit Zementleim, vergossen werden.

Abstandshalter (13) und/oder andere Mittel gewährleisten eine Ausrichtung der Elemente entsprechend den geometrischen Erfordernissen im Grundriß.

Die vertikale Fugenanordnung benachbarter Elemente im Grundriß kann je nach Erfordernis der Polygongeometrie, der zulässigen Transportabmessungen der Fertigteile und der Stabilität des flüssigkeitsgestützten Schlitzes in Abhängigkeit von dessen Länge im Grundriß entweder ungefähr in der Mitte eines Schlitzelementes (14) oder an dessen Grenzen (15) oder sowohl ungefähr in der Mitte (14) als auch an den Grenzen (15) erfolgen.

Die paßgenaue Führung benachbarter Fertigteile wird z.B. über in Ankerschienen (21) geführte Kopfbolzen (22) erreicht.

Die trotzdem unvermeidliche vertikale Fuge (16) von einigen Millimetern Breite zwischen den Fertigteilen der Primärelemente (17) und der Sekundärelemente (18) wird nach dem Ablassen des Sekundärelementes (18) unter Verdrängung der in der Fuge (16) befindlichen Stützflüssigkeit von unten nach oben über ein vorab installiertes Schlauchsystem (19) und Packersystem (20) kraft- und formschlüssig durch Injektion verfüllt.

Dies geschieht mit einem ausreichend temperatur-, wasser- und druckbeständigen Injektionsgut, z.B. Epoxidharz oder Zementleim. In der Fuge zwischen der Außenseite der Wand und dem Erdreich wird die Stützflüssigkeit durch von unten her eingeleitete selbsterhärtende Dichtwandmasse oder Fließbeton (4) verdrängt, um einen Kraftschluss zwischen dem Erdkörper und dem Stahlbetondruckring zu erreichen.

Soweit die Dämmhöhe die zulässige Höhe eines einzelnen Fertigteilschusses nicht übersteigt, kann der Dämmstoff auch erst nach dem Einführen des Stahlbetonfertigteils in den ausgehobenen Schlitz eingebracht werden. Hierzu ist bei der Herstellung jedes Fertigteils eine ausreichend temperatur- und wasserbeständige sowie luftdruck-, wasserdruck- und wasserdampfdiffusionsdichte Kunststoff- und/oder Synthesekautschukbahn (23) derart in das Betonfertigteil einzubetonieren oder in sonst geeigneter Weise druckluft- und druckwasserdicht an letzterem zu befestigen, daß sie im entfalteten Zustand das für die Dämmung vorgesehene Volumen des Schlitzwandelementes gerade ausfüllt. Oberseitig und unterseitig wird diese Bahn so zugeschnitten oder in sich verfaltet und verschweißt und am Fertigteil befestigt, daß sie als Kammer druckluft- und druckwasserdicht abschließt.

Im oberen Bereich des Fertigteils sind zwei Rohrverbindungen (24) und (25) zwischen der Luftkammer und der Außenluft eingearbeitet, an die außenseitig druckluftdicht Zuleitung oder Ableitung beziehungsweise im Betriebsstadium eine Belüftungsleitung angeschlossen werden können.

An den Rändern der primären Fertigteile (26) ist je ein bevorzugt aus poliertem Stahlblech bestehendes, eventuell auch in Folie verpacktes Trennblech (28) in gefettete Führungsnute eingesteckt.

Im untersten Bereich des Fertigteils ist ein Verbindungsrohr (27) eingebaut, durch welches Stützflüssigkeit zwischen den beiderseits des Trennbleches befindlichen Teilen des Schlitzvolumens ausgetauscht werden kann.

Beim Absenken des Fertigteils mit der daran angebrachten Kunststoffbahn in den frisch ausgehobenen Schlitz wird die in der Kammer befindliche Luft aufgrund des hydrostatischen Außenüberdrucks über die Rohre (24) und (25) herausgepreßt, so daß sich die Bahn (23) zusammenfaltet und an das Fertigteil (26) anlegt.

Bevorzugt kann die Luft auch schon zuvor werkseitig durch Unterdruck entfernt werden, um für Transportzustände einfache und platzsparende Verwahrungen der Bahn (23) verwirklichen zu können.

Nach dem Absenken des Fertigteils (26) in die endgültige Position wird an beiden Rändern des Fertigteils ein unten offenes Rohr (28a) in den von Trennblechen und Erdreich gebildeten Zwickel des Schlitzes eingestellt. Dann wird die Kammer soweit unter Druckluft gesetzt, daß sich die umschließende Bahn (23) entfaltet, bis diese allseitig an das umgebende Erdreich stößt. Im Bereich der Fugen zu den späteren sekundären Fertigteilen (29) stößt die Bahn (23) auf die Trennbleche und trachtet diese wegzudrücken. Dem wirkt das hinreichend stabile Rohr (28a) in Verbindung mit den Führungsnuten der Trennbleche entgegen.

Aufgrund der Druckverhältnisse innerhalb der Kammer (konstanter Luftdruck) und im Schlitz (linear nach unten steigender Flüssigkeitsdruck) wird sich die Bahn (23) von oben nach unten entfalten und die dabei im Schlitz befindliche stützende Flüssigkeit vor allem nach unten verdrängen. Diese fließt über das Verbindungsrohr (27) in den durch das Trennblech (28) und das Rohr (28a) offen gehaltenen Zwickel des Schlitzes ab und wird dort an der Oberfläche aus dem Schlitz abgepumpt.

In die entfaltete Kammer wird nun über die Zuleitung (24) rieselfähiger Dämmstoff eingeblasen, während über das Rohr (25) die Luft entweichen kann, die dem von Dämmstoff verdrängten Volumen entspricht. Um einen Austritt von Dämmstoff über das Rohr (25) zu verhindern, ist an dessen unterer Öffnung ein Sieb angebracht, dessen Maschenweite geeignet ist, den Dämmstoff zurückzuhalten. An der oberen Öffnung des Rohrs (25) ist bevorzugt ein regelbares Überdruckventil angebracht, um während des Befüllvorganges den in der Kammer herrschenden Luftüberdruck nicht unzulässig zu verringern.

Mit erfolgter Befüllung der Kammer übernimmt das Füllgut vom Luftüberdruck die Aufgabe, die Kammer gegen den von außen auf der Bahn (23) lastenden Erd- und Grundwasserdruck zu stützen.

Nach dem Ziehen der Stützrohre (28b) dienen beim anschließenden Aushub der benachbarten Schlitzelemente für die sekundären Fertigteile (29) die Trennbleche 28a) als Schutz der Dichtungsbahn (23) gegen die Aushubwerkzeuge. Nach dem Aushub werden auch die Trennbleche (28a) gezogen.

Bei den jeweiligen Ziehvorgängen für die Rohre (28b) und Trennbleche (28a) kann zur Reduzierung der von der gefüllten Kammer auf die Trennbleche (28a) und mittelbar auf die Rohre (28b) wirkenden Reibung, neben der bereits erwähnten Folientrennschicht auf den Trennblechen, die Kammer erforderlichenfalls unter einen Luftunterdruck gesetzt werden, so daß die Körnung des Füllstoffs unter einen erhöhten mehraxialen Druckspannungszustand gesetzt wird.

Hierdurch reduziert sich das Volumen der Kammerfüllung soweit, daß fast kein die Reibung erhöhender Stützdruck mehr auf die zu ziehenden Trennbleche (28) und Rohre (28a) wirkt.

Nach dem Einbau des sekundären Fertigteils (29) wird zunächst ein Rohr (30) im Bereich der Fuge zum primären Fertigteil (26) eingestellt, welches bis zur Unterkante der Dämmung reicht. Dieses Rohr dient ebenso wie das Rohr (27) dazu, die beim Aufpumpen der Luftkammer verdrängte Stützflüssigkeit abführen zu können.

Anschließend wird auch die Luftkammer des sekundären Fertigteils unter Druckluft gesetzt, wobei sie sich dann über die Fuge der benachbarten Fertigteile und das Rohr (30) hinweg an die bereits befüllte Kammer des Primärelementes (26) anlegt und außerdem ebenfalls in der bereits beschriebenen Weise die stützende Flüssigkeit verdrängt. Anschließend wird auch hier der Dämmstoff eingeblasen.

Wenn eine mit Dämmstoff gefüllte Kammer beidseitig von ebensolchen Kammern umgeben ist, so kann der darin herrschende Luftunterdruck zur Gewährleistung der Formstabilität entweder dauerhaft beibehalten oder auch zur Vermeidung des Eindringens von Wasser bis auf Atmosphärendruck oder darüber hinaus dauerhaft erhöht werden.

In dampfförmiger oder flüssiger Phase dennoch eingedrungenes Wasser kann mittels Durchströmung der Kammer mit trockener Heißluft über die Rohre (24) und (25) unter laufendem Betrieb entfernt werden, um die Dämmwirkung optimal zu halten. Das gewählte Verfahren hängt im wesentlichen davon ab, ob die Dämmung erdseitig oder hohlkörperseitig angebracht wird.

Statt der Ausführung als Fertigteilschlitzwand kann auch eine Ortbetonschlitzwand hergestellt werden. In diesem Fall wird als stützende Flüssigkeit ebenfalls eine reine Bentonitsuspension ohne erhärtende Eigenschaften verwendet, die jedoch nicht, wie nach dem Fertigteileinbau, nur im Restquerschnitt und allgemein gegen eine wasserdicht erhärtende stützende Flüssigkeit ausgetauscht wird, sondern im gesamten, von stützender Flüssigkeit ausgefüllten Volumen und speziell gegen Fließbeton.

Diese Technik ist an sich bekannt. Die Dichtigkeit der Fugen zwischen benachbarten Schlitzwandelementen kann in verschiedenen, für Ortbetonschlitzwände an sich bereits bekannten Weisen gewährleistet werden.

Die erfindungsgemäße Variante dieser Technik besteht in diesem Falle darin, daß die Dämmschicht vor dem Einbau des Betons am Bewehrungskorb befestigt und daher zusammen mit diesem eingebaut wird.

Aufgrund des notwendigerweise zu vermeidenden Auftriebs von Korb und Dämmung innerhalb der stützenden Flüssigkeit darf das Gewicht des von Korb und Dämmung verdrängten Fließbetonvolumens, zuzüglich der beim Betonieren auf das Einbauteil wirkenden Schubspannungen auf Grund von nach oben gerichteten Flüssigkeitsströmungen, das im Regelfall relativ geringe Einbaugewicht nicht übersteigen.

Infolgedessen können im Verhältnis zur gesamten Schlitzdicke nur dünne, dafür aber extrem hochdämmende und verhältnismäßig schwere Platten verwendet werden. Diese bestehen bevorzugt aus beidseitig stahlblechkaschierten, umlaufend druckwasser- und dampfdiffusionsdicht verschweißten, mikroporösen, evakuierten Stützkernen.

Vergleichbare Platten finden bekanntermaßen bereits in der Kältetechnik zur Isolierung von Kühlzellen Anwendung und sind z.B. aus EP 1114960 A2 bekannt. Eine Anwendung im Spezialtiefbau ist bislang noch nicht bekannt.

Die Anordnung der Platten kann, bezogen auf den eingeschlossenen Raum, innen- oder außenseitig erfolgen, wobei die innenseitige Anordnung den Vorteil hat, daß sie für Wartungsarbeiten leichter zugänglich bleibt. Mittels eingebauter Ventile kann eine Dämmplatte bei nachlassender Dämmwirkung wiederholt evakuiert werden.

Ist die Wand des Polygons einmal erstellt und stabil, kann anschließend das Erdreich innerhalb des Polygons bis zur gewünschten Endtiefe ausgehoben werden, bei Unterwasseraushub z.B. mit Seilgreifern.

Dabei ist im Falle innenseitig liegender Wärmedämmung auf ausreichenden Abstand zum Rand zu achten, um die Wärmedämmung nicht zu beschädigen. Bei Kies- und Sandböden stellt sich der natürliche Böschungswinkel ein, so daß die Hauptmasse des Aushubs mit genügendem Abstand zur Wand heraufgebracht werden kann. Aufgrund der Beschichtung mit Trennmittel oder Folie (7) bei innenseitig gedämmten Wänden wird sich im Zuge des Aushubs die baugrubenseitig verbliebene dünne Stützflüssigkeitsmembran (49) leicht lösen und mit entfernen lassen. Eventuell ist für die Feinprofilierung von Wand und Sohle bei Unterwasseraushub Tauchereinsatz erforderlich.

Bei außenseitig wärmegedämmten Wänden bildet die Betonschale die innere Hohlkörperberandung, hier ist beim Aushub keine gesteigerte Vorsicht erforderlich.

Die Entscheidung, ob die Wärmedämmung innen oder außen angebracht wird, kann unter wirtschaftlichen und technischen Erwägungen projektspezifisch getroffen werden. Eine Rolle spielen dabei die Nutzung des Hohlkörpers als Baugrube oder Flüssigkeitsspeicher, die Flüssigkeits- und Grundwasserspiegellage sowie eventuelle Grundwasserströmungen, die Einbindetiefe in den Baugrund, die chemischen Eigenschaften von Flüssigkeit, Grundwasser und Boden sowie die zu erwartenden Wärmeströme im Betriebszustand.

Bei der Nutzung als Baugrube kann die umschließende Schlitzwand zugleich als Außenwand des Bauwerks (Kelleraußenwand) genutzt werden. In diesem Fall wird die Dämmung außenseitig angeordnet. Innenseitig sind höhenrichtige Bewehrungsanschlüsse für die Deckenbewehrung mit in die Schlitzwand einzubauen. Bei Abweichung des Grundrisses von der Kreisform muß die Baugrube bevorzugt entweder temporär ausgesteift werden oder in der an sich bekannten Deckelbauweise errichtet werden, da eine Verankerung wegen der damit verbundenen Durchdringung der Dämmung nur unter Inkaufnahme der damit verbundenen Nachteile realisiert werden kann.

Entsprechend den wirtschaftlichen Erfordernissen bei der Nutzung des Hohlkörpers beispielsweise als Flüssigkeitsspeicher ist in statischer Hinsicht der Anteil der Stahlbetonwand an der Gesamtstärke des Fertigteils im oberen Bereich der Wand kleiner und wird nach unten hin größer, während umgekehrt in thermischer Hinsicht die Dämmstärke oben größer und unten kleiner ist, so daß die Gesamtstärke des Fertigteils über die Wandhöhe bevorzugt gleich bleibt.

Die größten Dämmstärken sind dann automatisch auch genau dort, wo die höchsten Temperaturen auftreten, nämlich oben.

Darüber hinaus kann neben der Wandstärke bei Anordnung mehrerer übereinander liegender Fertigteile auch noch jeweils die Werkstoffgüte, insbesondere die des Betons, variiert werden.

Weitere Vorteile des Verfahrens sind, daß bei einer Nutzung des Hohlkörpers als Wasserspeicher bei vorhergehendem Unterwasseraushub die Baugrubenumschließung im wesentlichen nur den Erddruck aufnehmen muß, während der sonst bei luftgefüllter Baugrube maßgebende Flüssigkeitsdruckunterschied zwischen Innen- und Außenseite hier dauerhaft keine statische Rol le spielt, so lange der Speicher nicht leer gepumpt wird. Die Wände können also deutlich schwächer ausgeführt werden.

Die Erstbefüllung mit Wasser ist außerdem bereits erfolgt, eventuell muß nur noch eine Erstreinigung von Schwebstoffen erfolgen.

Wenn der Grundwasserspiegel (31) relativ hoch liegt und die wasserdichte Wand (32) nicht bis in eine grundwassersperrende Schicht (33) hinabgeführt ist, bleibt bei fortschreitendem Unterwasseraushub die Auspegelung des Wasserspiegels durch ständigen Zustrom von außen nach innen bestehen. Dies setzt jedoch eine wasserbehördliche Erlaubnis im entsprechenden Umfang und hinreichende Durchlässigkeit des Bodens voraus.

Liegt der Grundwasserspiegel (34) relativ tief, kann entweder die wasserdichte Wand (35) in eine grundwassersperrende Schicht (33) hinabgeführt werden, wobei die Fertigteileinbauten nur bis zur erdstatisch erforderlichen Tiefe herabgeführt zu werden brauchen, während die verbleibende stützende Flüssigkeit durch selbsterhärtende Dichtwandmasse und/oder Fließbeton ersetzt wird, oder aber es wird das Speichervolumen durch eine untere Abdichtung (36), z.B. eine Unterwasserbetonsohle abgedichtet.

Anschließend kann das Speichervolumen aufgefüllt werden (37).

Eine weitere Erhöhung der Wirtschaftlichkeit speziell bei der Nutzung als Wasserbecken kann erfindungsgemäß gegeben sein, wenn der Aushub nicht entsorgt, sondern über das ursprüngliche Gelände (38) hinaus ringförmig um die sukzessive nach oben wasserdicht, wärmegedämmt sowie ausreichend temperatur- und druckbeständig fortgeführte (39) Speicherwand angeschüttet wird (40), die anschließend weiter mit Wasser aufgefüllt wird (41). Dies ist allerdings nur möglich, wenn an der Erdoberfläche ausreichender Platz zur Verfügung steht und das Speichervolumen hydraulisch vom umgebenden Aquifer (42) durch die beschriebene Einbindung der Dichtwand (35) in den Grundwasserstauer (33) oder durch eine Unterwasserbetonsohle (36) getrennt wird.

Der Betrieb des Beckens speziell als Warmwasserspeicher erfolgt grundsätzlich so, daß – entsprechend der sich natürlich einstellenden horizontalen Temperaturschichtung – oben warmes Wasser eingeführt bzw. entnommen und unten in gleicher Menge kühleres Wasser entnommen bzw. eingeführt wird.

Dies ist an sich bekannt und kann entweder durch wärmegedämmte Leitungen (43) innerhalb des Beckens oder im Falle der Kaltwasserleitung bevorzugt durch eine oder mehrere in die Wand außerhalb der Wärmedämmung integrierte Leitungen (44) erfolgen.

Letztere Lösung hat erfindungsgemäß den Vorteil, daß zwischen warmem und kaltem Wasser eine aus gekoppelten Segmenten (45) bestehende, im Wasser frei schwebende horizontale Dämmschicht eingefügt werden kann, die einen Wärmetransport von Warm nach Kalt nicht nur durch Dämmung, sondern auch durch das Verhindern von Diffusion und Konvektion stark vermindert und so den Wirkungsgrad der Anlage nochmals erhöht.

Diese schwebende Dämmschicht kann z.B. durch pressluftbetriebene Tauchzellen (46) in der Höhenlage gesteuert werden.

Die Ränder dieser Dämmschichten können durch Dichtlippen (47) an die vertikale Dämmung angeschlossen werden.

Durch Anordnung mehrerer solcher Dämmschichten in unterschiedlichen Tiefenlagen sowie in jede dieser Tiefenlagen einmündende, erforderlichenfalls wärmegedämmte Leitungen, können auch mehr als nur zwei unterschiedliche Temperaturniveaus gespeichert werden, sofern dies betrieblich sinnvoll ist.

Anstelle einer Unterwasserbetonsohle (36) oder zusätzlich zu dieser kann auch eine der vorbeschriebenen horizontalen Dämmschichten bis auf den Boden des Beckens abgelassen und dort erforderlichenfalls hydraulisch dicht an die vertikale Wand angeschlossen werden.

Die Oberseite des Speichervolumens kann durch auf der Wasseroberfläche schwimmende, ebenfalls miteinander gekoppelte und mit Dichtlippen versehene, bevorzugt durch Aufbeton beschwerte Dämmschichten (48) realisiert. Sowohl die Dämmungen der Leitungen (43) als auch die der Sandwichelemente (45) und schwimmenden Dämmschichten (48) sind im Falle von wasseraufnehmenden Dämmungen ebenso gegen Wasserzutritt zu schützen, wie die vertikale Dämmung (6), da Feuchtigkeit die Wärmedämmeigenschaften verschlechtert.

Die Figuren zeigen schematisch einige mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.
1 zeigt perspektivisch eine Schlitzwand, die als geschlossener Polygonzug ausgeführt ist.
2 zeigt im Querschnitt den Aufbau der erfindungsgemäßen Wand, bevor der Erdaushub im Inneren des Beckens/Hohlkörpers erfolgt ist.
3 zeigt im Querschnitt eine Möglichkeit der sicheren Befestigung mehrerer Fertigteile übereinander.
4a zeigt im Grundriß die Ausbildung von Fugen an den Kanten des Polygons (an den Enden der Schlitzwandelemente).
4b zeigt einen Ausschnitt der 4a mit Details zur Gewährleistung der für die Funktion der Fuge erforderlichen Fugendichtheit und des Kraft- und Formschlusses zwischen den benachbarten Fertigteilen.
5 zeigt im Grundriß die Ausbildung von Fugen in der Mitte von Schlitzwandelementen.
6a stellt eine Aufsicht dar, wie sie sich bieten würde, wenn man vom Inneren des Speichers/Hohlkörpers auf die Wand blicken würde. Auf der linken Seite ist das Trennblech dargestellt, auf der rechten Seite die im entfalteten Zustand davor liegende Luftkammer.
6b stellt einen Querschnitt durch diese Wand mit entfalteter Luftkammer dar.
6c zeigt in einem Bild drei Bauzustände im Grundriß:
Auf der linken Seite gestrichelt die Berandung eines (sekundären) Schlitzwandelementes, an welches sich bei späterer Weiterarbeit der dargestellte Aushub für das links anschließende Fertigteil anschließt;
auf der rechten Seite ein (sekundäres) Schlitzwandelement, in das ein Fertigteil abgelassen wurde, das noch nicht mit Dämmstoff verfüllt wurde;
in der Mitte ein (primäres) Schlitzwandelement, bei dem die Luftkammer des darin befindlichen Fertigteils bereits aufgepumpt ist.
6d zeigt den Endzustand nach erfolgtem Einfüllen von Dämmstoff in die Luftkammern des primären und des rechts daran anschließenden sekundären Fertigteils in 6c.
7 zeigt auf der linken Seite ein nach unten offenes Warmwasserspeicherbecken in einem Gelände mit hohem Grundwasserspiegel. Auf der rechten Seite sieht man eine Ausführungsform in einem Gelände mit niedrigem Grundwasserspiegel. Dabei ist einmal (links) die Möglichkeit dargestellt, Dichtigkeit nach unten durch eine in eine grundwassersperrende Schicht einbindende Wand zu erreichen, andererseits ist (rechts) die Möglichkeit dargestellt, die Dichtigkeit nach unten durch eine künstlich eingebrachte untere Abdichtung im Becken zu erzielen.
8 zeigt die Herstellung eines Warmwasserspeicherbeckens, dessen Wände über die ursprüngliche Geländehöhe hinausgeführt sind.
9 zeigt auf der linken Seite die Zufuhr- und Entnahmeleitungen von Warmwasser und eine Wärmedämmung nach oben. Auf der rechten Seite ist die Möglichkeit einer thermischen Trennung unterschiedlich temperierter Wasserschichten dargestellt, sowie die Möglichkeit, Zufuhr- und Entnahmeleitungen in Fertigteile einzubauen.
10 zeigt als Detail der 9 die gleitende Dichtung einer solchen Trennschicht an der Wand des Speicherbeckens.

1: Kopfringbalken
2: nichtbindiges Lockergestein
3: Schlitzwandelement im Polygonzug
4: selbsterhärtende stützende Flüssigkeit, z.B. Fließbeton
5: Stahlbetonfertigteil
6: Wärmedämmung
7: Kaschierung der Wärmedämmung
8: Folie
9: horizontale Fuge
10: Hülse
11: Muffe
12: Gewindespannstahlstab
13: Abstandshalter
14: Fertigteilfuge in der Mitte eines Schlitzelementes
15: Fertigteilfuge an der Grenze zweier Schlitzelemente
16: vertikale Fuge zwischen zwei Fertigteilen
17: Primärelement
18: Sekundärelement
19: Schlauch
20: Packer
21: Ankerschiene
22: Kopfbolzen
23: Dichtungsbahn
24: Leitung für Luft oder Dämmstoff
25: Leitung für Luft
26: primäres Fertigteil
27: Verbindungsrohr
28: Trennblech
28a: Stützrohr für Trennblech
29: sekundäres Fertigteil
30: Abflußrohr
31: hoher Grundwasserspiegel
32: wasserdichte Wand
33: grundwassersperrende Schicht
34: niedriger Grundwasserspiegel
35: wasserdichte Wand
36: untere Abdichtung des Speichers
37: Niveau des gefüllten Speichers
38: ursprüngliche Geländehöhe
39: nach oben fortgesetzte Speicherwand
40: lagenweise Anschüttung des Speicheraushubs
41: Wasserspiegel in nach oben erhöhtem Wasserspeicher
42: Grundwasserleiter (Aquifer)
43: wärmegedämmte Leitungen (Vor- und Rücklauf)
44: Leitung außerhalb der Wärmedämmung der Wand
45: Segmente freischwebender horizontaler Dämmschicht
46: Tauchzelle
47: Dichtlippe
48: aufschwimmende Dämmschicht
49: Stützflüssigkeitsmembran

Claims

Schlitzwand, dadurch gekennzeichnet, daß sie a.) eine Wärmedämmung enthält, die Teil von Betonfertigteilen oder Teil von vorgefertigten Fertigteilen aus Bewehrungskorb und Wärmedämmung ist, b.) einen fluidhaltigen Raum seitlich begrenzt, c.) polygonartig und selbstabstützend ist.
Schlitzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge zwischen benachbarten Fertigteilen ungefähr in der Mitte des Schlitzwandelements angeordnet ist.
Schlitzwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fugen zwischen benachbarten Fertigteilen form- und kraftschlüssig sowie wasserdicht und temperaturbeständig injiziert sind.
Schlitzwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmstärke, die statische Wandstärke und/oder die Werkstoffgüte über die Höhe den statischen und wärmedämmenden Erfordernissen in der jeweiligen Höhe angepaßt sind.
Betonfertigteil für eine Schlitzwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmung sich als mit dem Beton verbundene Schicht an mindestens einer der großen Außenflächen des Fertigteils oder, parallel zu einer solchen Außenfläche, im Inneren des Fertigteils befindet, und daß das spezifische Gewicht des Fertigteils größer ist als das von Stützflüssigkeit oder Beton.
Bewehrungskorb mit daran befestigter Wärmedämmung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Körper von der Fläche her mindestens so groß ist, wie die größte Seitenfläche des Bewehrungskorbes und daß das Gewicht des Bewehrungskorbes mit der daran befestigten Wärmedämmung größer ist, als die Summe aus dem Auftrieb in Suspension oder Fließbeton einerseits und der nach oben gerichteten Strömungskraft beim Betoniervorgang andererseits.
Wärmedämmung für ein Fertigteil für eine Schlitzwand nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6, besonders aber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmung im wesentlichen aus stahlblechkaschierten, evakuierten, mikroporösen Stützkernen besteht.
Speicherbecken für temperierte Fluide, dadurch gekennzeichnet, daß es als seitlich Begrenzung an seinem Umfang Schlitzwände nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Speicherbecken nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Warmwasserspeicher handelt.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beckenabdichtung nach unten durch Einbindung der Schlitzwand in eine wassersperrende geologische Schicht oder durch eine Unterwasserbetonsohle erfolgt.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aushub von innerhalb des Polygons auf dem Urgelände ringförmig um das Polygon herum gegen eine nach oben über das Urgelände erhöhte Speicherwand abgelagert ist, die durch diesen Aushub gegen den späteren Speicherwasserdruck gestützt wird.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Speichervolumens der Speicherwasserspiegel bis über den außerhalb des Polygons anstehenden natürlichen Grundwasserspiegel erhöht ist.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es frei im Wasser schwebende horizontale Dämmschichten zur Verbesserung der thermischen Trennung zwischen Wasserschichten unterschiedlicher Temperatur aufweist.
Speicherbecken nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die schwebenden horizontalen Dämmschichten preßluftbetriebene Tauchzellen zur Höhensteuerung aufweisen.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es eine auf den Beckenboden abgesenkte Dämmschicht zur Wärmedämmung der Unterkante des Beckens aufweist, welche erforderlichenfalls hydraulisch dicht an die vertikalen Wände angeschlossen ist.
Speicherbecken nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine auf der Wasseroberfläche schwimmende Dämmschicht zur Wärmedämmung der Oberkante des Beckens aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer wärmegedämmten Schlitzwand, die einen fluidgefüllte Hohlkörper als seitlichen Umfang umschließt, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß rieselfähiger Dämmstoff erst nach Ablassen des Fertigteils in den suspensionsgestützten Schlitz in einen vorhandenen Hohlraum im Fertigteil oder eine anfangs zusammengefaltete Tasche am Fertigteil nachträglich eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfüllung des Dämmstoffs in eine anfangs zusammengefaltete Tasche unter Druckluft gegen den Druck der Stützflüssigkeit stattfindet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff nach erfolgter Verfüllung vorübergehend oder dauerhaft unter einen Luftunterdruck oder Luftüberdruck gesetzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Speicherbeckens nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aushub innerhalb des Polygons im wesentlichen unter Wasser erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Speicherbeckens nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Polygon im Zuge des Aushubs nach statischer Erfordernis ausgesteift wird oder die Deckelbauweise als Teil des permanenten Bauwerks zur Ausführung kommt.
Verfahren zum Betrieb eines Speicherbeckens nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff bedarfsweise während des Betriebs mittels Heißluftdurchströmung getrocknet wird.