DE102007019188B3

DE102007019188B3 - Wärmegedämmtes Gebäudeelement für Boden, Wand, Decke oder Dach

Info

Publication number: DE102007019188B3
Application number: DE102007019188A
Authority: DE
Original assignee: Veit Dennert KG
Current assignee: Veit Dennert KG
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2027-04-21

Abstract

Ein wärmegedämmtes Gebäudeelement für Boden, Wand, Decke oder Dach umfasst zwei flächige Wandungslagen (2, 4) und eine dazwischen angeordnete Wärmedämmlage (3) in Form eines evakuierbaren Raumes. Die Wärmedämmlage (3) ist aus einer Schlauchlage gebildet, deren mindestens eine Schlauch (5) flächig eng aneinanderliegend gelegt zwischen die beiden Wandungslagen (2, 4) eingebettet und dessen Lumen (14) über eine anschließbare Unterdruckpumpe (13) evakuierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein wärmegedämmtes Gebäudeelement für Boden, Wand, Decke oder Dach, umfassend zwei flächige Wandungslagen und eine dazwischen angeordnete Wärmedämmlage in Form eines evakuierbaren Raumes.
Seit geraumer Zeit ist es das Bestreben in der Gebäudetechnik, die Dämmeigenschaften eines Gebäudes im Hinblick auf einen möglichst geringen Energieverbrauch insbesondere für das Heizen zu verbessern. Gängige Standardmethoden sind derzeit das Einbringen von schlecht wärmeleitenden Zusatzmaterialien in Mauersteinen, mehrschalig aufgebaute Gebäudeelemente, bei denen Schichten aus schlecht wärmeleitendem Material, wie beispielsweise Polystyrol oder Schaumbeton eingebracht sind, sowie Wärmedämmplatten, die als so genannter „Vollwärmeschutz" als Außenhaut eines Gebäudes auf dessen Wand aufgebracht werden. Derartige Wärmedämmplatten können wiederum beispielsweise aus Polystyrol oder Mineralschaum bestehen.
Wenngleich die Wärmedämmlagen dieser Dämmsysteme eine so geringe Wärmeleitung gegenüber herkömmlichen Baustoffen aufweisen, dass ein nennenswerter Dämmeffekt erzielbar ist, stellen diese Dämmlagen trotzdem noch Wärmeleitungsstrecken dar.
Bekanntermaßen stellt nun ein Vakuum eine besonders effektive Wärmedämmung dar, da die Wärmeleitung und Konvektion über die Vakuumstrecke je nach Maß des Vakuums hochgradig unterbunden werden. Die bautechnische Anwendung von evakuierbaren Räumen als Wärmedämmlagen ist bereits grundsätzlich bekannt, wie die DE 100 06 878 A1 und die DE 10 2004 014 248 A1 zeigen. Die dort offenbarten Vakuumpaneele weisen einen kastenartigen Aufbau auf, bei dem eine gegebenenfalls durch eine Gitterstruktur verstärkte Hohlraumlage als Wärmedämmlage dient. Der davon eingenommene Raum ist evakuierbar, sodass er als Isolationslage innerhalb des Paneels wirkt.
Problematisch bei derartigen Paneelen ist die Frage der Dichtheit des Hohlraums, dessen Vakuum aufgrund der großen Grundfläche solcher Paneele und der konstruktiv aufwändig abzudichtenden Kanten- und Eckbereiche auch bei Anschluss einer Vakuumpumpe auf Dauer schwierig zu beherrschen sein dürfte. Die vorstehend erörterten Probleme verstärken sich noch dadurch, dass Gebäudeelemente in der Regel verschiedene Abmessungen, Gestalten und Wandausnehmungen, wie beispielsweise Fensteröffnungen, aufweisen.
Ausgehend von der DE 100 06 878 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gebäudeelement mit einer auf Vakuum basierenden Wärmedämmlage so auszugestalten, dass bei Gewährleistung einer ausreichenden Dichtheit der Vakuum-Wärmedämmlage eine einfache, insbesondere industriell durchführbare, formvariable Fertigung eines solchen Gebäudeelementes gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist die Wärmedämmlage aus einer Schlauchlage gebildet, deren mindestens eine Schlauch flächig aneinanderliegend gelegt und zwischen die beiden Wandungslagen eingebettet ist. Das Lumen dieses mindestens einen Schlauches ist über eine anschließbare Unterdruckpumpe evakuierbar. Der Schlauch selbst muss nicht durchgehend ausgestaltet, sondern kann auch über seine Länge mehrteilig mit einzelnen, unterschiedlich steifen Schlauchstücken ausgelegt sein.
Von Vorteil gegenüber dem oben geschilderten Stand der Technik wird die Wärmedämmlage bei dem erfindungsgemäßen Gebaudeelement aus einen vakuumtechnisch einfach beherrschbaren Schlauch gebildet, der – bis auf die aneinanderliegenden Wandungsabschnitte des Schlauches – keine eine Konvektion oder Wärmeleitung in nennenswertem Umfang verursachenden Materialbrücken zur Verfügung stellt. Die Schlauchlage kann ferner ohne Weiteres an die individuelle Gestalt des jeweiligen Gebäudeelementes angepasst werden, da der Schlauch mosaikartig beispielsweise um Fensteraussparungen herum gelegt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gebäudeelementes sind den Unteransprüchen entnehmbar, deren Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen entnehmbar sind. Es zeigen:
1 einen ausschnittsweisen Querschnitt eines Gebäudeelementes,
2 eine Draufsicht auf eine Formvorrichtung zur Herstellung von Gebäudeelementen in einem Fertigungszwischenschritt, und
3 einen Querschnitt durch die Formvorrichtung gemäß 2 in einem späteren Fertigungszwischenschritt.
Wie aus 1 hervorgeht, besteht ein wärmegedämmtes Gebäudeelement 1 aus einer flächigen, dickeren Wandungslage 2 aus stahlbewehrtem Beton, einer darauf angeordneten Wärmedämmlage 3, die noch näher zu erläutern ist, sowie einer wiederum darauf angeordneten zweiten Wandungslage 4, die gegenüber der ersten Wandungslage 2 dünner ausgeführt, aber ebenfalls aus stahlbewehrtem Beton besteht.
Die Wärmedämmlage 3 ist – wie insbesondere auch in Zusammenschau von 1 und 2 erkennbar ist – aus einer Schlauchlage gebildet, die aus einem die Grundfläche des Gebäudeelementes 1 mäanderartig abdeckenden Schlauch 5 besteht. Der Schlauch 5 besteht aus einem eigenstabilen Wellschlauch, der wandverstärkt ist. Er ist flächig angeordnet und mit seinen einzelnen Schlauchtrumen 16 eng aneinanderliegend zwischen die beiden Wandungslagen 2, 4 eingebettet. Über haarnadelartige Befestigungsklammern 6 ist der Schlauch 5 mit der in 1 gestrichelt angedeuteten Bewehrung 7 der dickeren Wandungslage 2 verbunden, sodass die einzelnen Lagen 2, 3, 4 des Gebäudeelementes 1 in statischer Hinsicht miteinander gekoppelt sind.
Wie ferner aus den Figuren deutlich wird, ist die Wärmedämmlage 3 randseitig jeweils von einem wärmegedämmten Randstreifen 8 in Form eines Polystyrol-Profils umgeben.
Anhand von 2 ist erkennbar, dass mit dem erfindungsgemäßen System Gebäudeelemente praktisch jedweder Form mit einer Wärmedämmlage 3 auf der Basis eines mosaikartig gelegten Schlauches 5 realisierbar sind. So weist das in 2 linke, rechteckige Gebäudeelement 1 einen Fensterausschnitt 9 auf, den es gilt mit der Wärmedämmlage 3 zu umgeben. Dazu ist in dem links vom Fensterausschnitt 9 liegenden Teil der Schlauch 5 zwischen den beiden Längsseiten des Gebäudeelementes 1 hin- und hergehend eng gelegt, bis der Fensterausschnitt 9 erreicht ist. Anschließend verläuft der Schlauch 5 in dem schmalen Randstreifen oberhalb des Fensteraus schnitts 9 ebenfalls mäanderförmig aneinandergelegt vorbei und in den Bereich rechts des Fensterausschnittes 9. Dort wird die Mäanderrichtung gewechselt und der Schlauch 5 wird zwischen der rechten Schmalseite des Gebäudeelements 1 und dem Fensterausschnitt 9 wiederum dicht an dicht nach unten verlaufend gelegt. Schließlich wird das Mosaik komplettiert, indem der Schlauch 5 unter den Fensterausschnitt 9 entlang wiederum mäanderförmig bis zur rechten unteren Ecke des Gebäudeelementes 1 geführt wird.
Das in 2 rechts dargestellte Gebäudeelement 1' dient beispielsweise als Teil einer Giebelwand. Dort ist der Schlauch 5 mäanderartig von links nach rechts durchgehend gelegt, wobei die Abschrägung 10 zu einer kontinuierlichen Verkürzung der einzelnen Mäanderschlaufen führt.
Wie in 2 angedeutet ist, ist jeweils das eine Ende des Schlauchs 5 durch einen Stopfen 11 vakuumdicht verschlossen. An den jeweils anderen Enden kann über einen Anschlussstutzen 12 eine Vakuumpumpe 13 dauerhaft angeschlossen werden, mit deren Hilfe im Lumen 14 der Schläuche 5 jeweils ein Vakuum erzeugbar ist. Gegebenenfalls können auch Schläuche 5 mehrerer Gebäudeelemente beispielsweise über konische Verbindungsstücke zu einem Gebäudeelement-übergreifenden Schlauchsystem gekoppelt werden, das an geeigneter Stelle von einer Vakuumpumpe 13 evakuiert wird. Gegebenenfalls können Rückschlagventile in das Schlauchsystem eingebaut werden, um bei Dichtproblemen bei einem einzelnen Gebäudeelement einen Vakuumverlust im gesamten System zu vermeiden.
Ein weiterer Aspekt des erfindungsgemäßen Systems liegt in der Erzeugung eines regelbaren Vakuums mit Hilfe der Unterdruckpumpe 13 beziehungsweise nicht näher dargestellter Ventile. Damit lässt sich das Wärme leitverhalten des Gebäudeelementes 1 bedarfsgerecht einstellen. Falls beispielsweise im Winter eine Gebäudewand von der Sonne beschienen wird, kann Luft in die Wärmedämmlage 3 eingelassen werden, sodass sich eine hohe Wärmeleitung von der sich erwärmenden Gebäudeaußenseite zum Gebäudeinneren hin ergibt. Bei nachlassendem Sonnenschein wird die Wärmedämmlage 3 wiederum evakuiert, sodass der U-Wert des Gebäudeelementes einer hervorragenden Wärmedämmung entsprechend wieder sehr niedrig wird.
Zur Vervollkommnung des Wärmedämmverhaltens des Gebäudeelementes 1 ist im Übrigen noch zwischen der Wärmedämmlage 3 und der zur Gebäudeinnenseite hin liegenden dickeren Wandungslage 2 eine perforierte Strahlungsreflexionsfolie 15 aus Aluminium eingelegt. Aufgrund der Perforation der Reflexionsfolie 15 stellt diese jedoch keine Dampfdiffusionssperre dar.
Eine andere Maßnahme zur Eindämmung der Wärmeverluststrahlung liegt darin, die Innenfläche des Schlauches 5 mit einer die Infrarotstrahlung hemmenden Beschichtung (nicht eigens dargestellt in den Figuren) zu versehen. Diese kann zum Beispiel als Innenverspiegelung oder Graphitbeschichtung ausgeführt sein.
Zur Gebäudeaußenseite hin sind die Zwickelbereiche zwischen den einzelnen Schlauchtrumen 16 durch eine Wärmedämmschüttung 17 (1) beispielsweise aus Polystyrol-Granulat verschlossen. Bei einem stark ovalen oder gar rechteckigen Querschnitt des Schlauchs kann diese Wärmedämmschüttung 16 entfallen, da keine Zwickelbereiche vorhanden sind.
Anhand der 2 und 3 kann die Herstellung eines Gebäudeelementes entsprechend 1 erläutert werden. Demnach ist eine Formvorrichtung 18 vorgesehen, die einen ebenen Formtisch 19 und darauf aufgesetzte, das Gebäudeelement 1, 1' mit Fensterausschnitt 9 beziehungsweise Abschrägung 10 definierenden seitlichen Formwänden 20 aufweist. In diese Form wird für die Wandungslage 2 Betonmaterial zusammen mit einer Bewehrung 7 eingebracht und verdichtet. Auf das noch feuchte Betonmaterial wird die Reflexionsfolie 15 vollflächig bezüglich des Gebäudeelementes 1, 1' aufgelegt. Anschließend wird der Schlauch 5 zur Bildung der Wärmedämmlage 3 in einer entsprechenden Mäanderkonfiguration eng aneinanderliegend eingelegt, nachdem die randseitigen Randstreifen 8 aufgesetzt wurden. Der Schlauch 5 wird durch Einstecken von Befestigungsklammern 6, die über die gesamte Grundfläche des Gebäudeelementes 1 verteilt sind, in der Wandungslage 2 vorfixiert. Anschließend wird die Wärmedämmschüttung 17 aufgebracht und frisch-in-frisch das Betonmaterial für die äußere Wandungslage 4 aufgegossen sowie verdichtet.
Nach dem Ansteifen des so gebildeten Gebäudeelementes 1, 1' werden die Formwände 20 entfernt. Nach dem Abbinden des Materials der Wandungslagen 2, 4 kann das Gebäudeelement 1, 1' dann zur Baustelle verfahren und dort aufgebaut werden. In dem Gebäude werden dann entsprechend einem Anschlussschema die Schläuche 5 der einzelnen Gebäudeelemente 1, 1' verkoppelt und an eine oder mehrere Unterdruckpumpen 13 zur Erzeugung eines bedarfsgerechten Vakuums in der Wärmedämmlage 3 angeschlossen.

Claims

Wärmegedämmtes Gebäudeelement für Boden, Wand, Decke oder Dach, umfassend – zwei flächige Wandungslagen (2, 4) und – eine dazwischen angeordnete Wärmedämmlage (3) in Form eines evakuierbaren Raumes, dadurch gekennzeichnet, dass – die Wärmedämmlage (3) aus einer Schlauchlage gebildet ist, deren mindestens eine Schlauch (5) flächig eng aneinanderliegend gelegt zwischen die beiden Wandungslagen (2, 4) eingebettet und dessen Lumen (14) über eine anschließbare Unterdruckpumpe (13) evakuierbar ist.
Gebäudeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) unter Abdeckung im Wesentlichen der gesamten Grundfläche des Gebäudeelementes (1, 1') mäanderartig verlaufend angeordnet ist.
Gebäudeelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) aus einem eigenstabilen, gegebenenfalls wandverstärkten Wellschlauch gebildet ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) der Wärmedämmlage (3) anpassbar an unregelmäßige Formen des Gebäudeelementes (1, 1') mosaikartig gelegt ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) einen runden, ovalen oder ecki gen Querschnitt aufweist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) der Wärmedämmlage (3) mit über die Fläche des Gebäudeelementes (1, 1') verteilten Befestigungsklammern (6) mit mindestens einer der Wandungslagen (2, 4) verbunden ist.
Gebäudeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsklammern (6) mit der Bewehrung (7) des Gebäudeelementes (1, 1') in einer der Wandungslagen (2, 4) verbunden ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (5) in einem Gebäudeelement (1) mit dem Schlauch (5) in einem benachbarten Gebäudeelement (1') verbindbar ist, wobei mittels einer Unterdruckpumpe (13) die verbundenen Schläuche (5) mindestens zweier Gebäudeelemente (1, 1') evakuierbar sind.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Unterdruckpumpe (13) ein regelbares Vakuum zur bedarfsgerechten Einstellung des Wärmeleitverhaltens des Gebäudeelementes (1, 1') in der Wärmedämmlage (3) erzeugbar ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Schlauch (5) gebildete Wärmedämmlage (3) randseitig von einem wärmegedämmten Randstreifen (8) umgeben ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere bei einem Schlauch (5) mit rundem oder ovalen Querschnitt, vorhandenen Zwickelbereiche zwischen zwei benachbarten Schlauchtrumen (16) durch ein Wärmedämmmaterial, insbesondere eine Wärmedämmschüttung (17), verschlossen sind.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zur Gebäudeinnenseite hin weisenden Seite der Wärmedämmlage (3) zwischen dieser und der Wandungslage (2) eine Strahlungsreflexionsfolie (15) eingelegt ist.
Gebäudeelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsreflexionsfolie (15) perforiert ist.
Gebäudeelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des mindestens einen Schlauches (5) mit einer infrarotstrahlungshemmenden Beschichtung, insbesondere einer Innenverspiegelung, versehen ist.