DE102010018625A1

DE102010018625A1 - Wandelement und modulare Wand sowie Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie

Info

Publication number: DE102010018625A1
Application number: DE102010018625A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Renneberg
Original assignee: TEKNOVA GmbH
Current assignee: TEKNOVA GmbH
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wandelement (1) und eine modulare Wand (13), die zum Bau eines Gebäudes (27) verwendet werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie für ein Gebäude (27), bestehend aus Wandelementen (1) und/oder modularen Wänden (13), bei dem mit Solarkollektoren, die auf den Grundplatten (2) der Wandelemente (1) auf der Südseite eines Gebäudes (27) angeordnet sind Solarenergie gesammelt wird und durch Leitungen in den Wandelementen (1) zu Energiespeicherelementen in Wandelementen (1) auf der Nordseite des Gebäudes (27) geführt und dort gespeichert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wandelement mit einer quaderförmigen Grundform bestehend aus zwei rechteckigen Grundelementen, vier rechteckigen Seitenplatten und einem oder mehreren Seitenrahmen oder acht Seitenelementen sowie eine modulare Wand, bestehend aus den erfindungsgemäßen Wandelementen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der Wandelemente und/oder der modularen Wand.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie für ein Gebäude.
Bekannt ist der Bau von Fachwerkhäusern, die zwar hohen ästhetischen Gesichtspunkten jedoch vielfach nicht modernen Ansprüchen an ein Gebäude entsprechen.
Ebenfalls bekannt ist der Bau von Fertighäusern, die vorgefertigt zur Baustelle transportiert werden, um dort errichtet zu werden.
Im Wohnungsbau sind vorgefertigte Wandkonstruktionen als Bauhüllen für Plattenbauten bekannt. Diese werden als ein- oder mehrschichtige Platten, vielfach aus Stahlbeton oder Porenbeton (Gasbeton), hergestellt. Nachteil solcher Konstruktionen ist, dass innere Spannungen, beispielsweise durch Erschütterungen oder Temperaturwechsel, zu Rissen führen. Zudem sind diese Gebäude nur schwer zu dämmen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wand der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, die mit geringen Herstellungskosten, Dämmeigenschaften sowie einer hohen Flexibilität errichtet werden kann und die eine hinreichende Stützfunktion für weitere Ebenen bzw. Etagen auf der Wand bietet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Wandelement der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem ein oder mehrere Seitenrahmen die äußeren Kanten der quaderförmigen Grundform bilden
oder
die acht Seitenelemente an ihren Enden derart miteinander verbunden sind, dass sie die äußeren Kanten der quaderförmigen Grundform bilden,
wobei der Seitenrahmen oder die Seitenrahmen oder die Seitenelemente mindestens eine Nut und/oder mindestens eine Aussparung zur Aufnahme der Grundelemente und der Seitenplatten aufweisen,
die vier Seitenplatten die Schmalseiten der quaderförmigen Grundform bilden und
die zwei Grundelemente die Frontfläche und die Rückfläche der quaderförmigen Grundform bilden und
wobei die Grundelemente, die Seitenplatten und die Seitenelemente einen Hohlraum bilden und
wobei die Seitenelemente und/oder die Seitenplatten Verbindungselemente aufweisen.
Die einzelnen Bauteile des Wandelements werden, abhängig von dem verwendeten Material der Bauteile, bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Wandelements miteinander verklebt, verschweißt oder mechanisch befestigt.
Das durch die Seitenelemente gebildete Rahmensystem ist in der Lage, sowohl vertikale als auch horizontale Kräfte je nach Ausführung abzuleiten.
Das Rahmensystem kann durch einen Seitenrahmen gebildet werden, der aus einem Stück besteht und in den die Grundelemente und die Seitenplatten eingefügt werden. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar bei denen zwei Seitenrahmen jeweils die Grundelemente oder die Seitenplatten einrahmen, wobei die zwei Seitenrahmen bei einer solchen Ausführungsform optional durch vier Seitenelemente an den Ecken miteinander verbunden sind.
Ein solcher Seitenrahmen kann beispielsweise aus Kunststoff gepresst oder durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden.
Durch den sich im Inneren des Wandelements befindlichen Hohlraum wird eine Kammer geschaffen, die zur Aufnahme alle Arten von Füllungen, je nach Bestimmung des Wandelements wählbar, geeignet ist. Beispiele hierfür sind: Aussteifungen, Platten aller Art, Materialen zur Dämmung, eine Festverglasung, bewegliche Verglasungen, transluzente (transparente) Dämmungen, eine Tür, Fenster, Luft oder sonstige Gase.
Durch das Grundsystem aus Wandelementen wird eine kontrollierte bauphysikalische Bestimmung der Hohlräume (bzw. Kammern) der Wandelemente ermöglicht. Zudem sind je nach Bestimmung statische oder bauphysikalische Erfordernisse kombinierbar.
An das durch die Seitenelemente gebildete Rahmensystem kann eine Außenverkleidung oder eine Innenverkleidung befestigt werden. Die Außen- oder Innenverkleidung ist frei wählbar und kann in der Flucht des Stützsystems montiert werden.
Die Verbindungselemente sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwei Wandelemente direkt miteinander oder über Verbindungsstücke mit den Verbindungsmitteln durch Verschrauben, Verrasten, Zusammenkleben, Ineinanderstecken oder Verhaken fixierbar sind. Durch das Zusammenfügen von zwei Wandelementen entsteht aus statischer Sicht eine wirksam verbundene Doppelstütze, die jede Art von Lasten der darüber liegenden Konstruktion, wie zum Beispiel Ringbalken oder Sparren vertikal ableiten kann. Diese Verbindungsmittel, horizontal wie vertikal, können unterschiedlich ausgeführt werden, zum Beispiel kann mit vorbereiteter Nut und Feder die Fuge dauerhaft auch bei Materialbewegungen abgedichtet werden.
Die durch die Seitenelemente gebildeten Rahmen können untereinander wetterfest verleimt werden. Eine Bolzenverbindung aus entsprechend dimensionierten Schrauben kann mit einer Teflondichtung oder einer sonstigen Dichtung Regen und Wind von der Konstruktion fernhalten.
Die Seitenrahmen oder die Seitenelemente weisen vorzugsweise eine Struktur auf, die derart ausgebildet ist, dass die Strukturen von zwei Seitenrahmen oder zwei Seitenelementen zweier Wandelemente passgenau ineinander greifen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Struktur eine Nut oder eine Feder.
Der Seitenrahmen oder die Seitenrahmen oder die Seitenelemente oder auch zusätzliche Eckleisten, die die Kanten der Schmalseiten bilden, weisen vorzugsweise auf der einen Kante eine Struktur auf, die als Nut und auf der gegenüberliegenden Kante als Feder ausgebildet ist, so dass mehrere Wandelemente leicht miteinander Verbunden werden können.
Das Grundelement ist vorzugsweise ein Fenster aus Glas oder Kunststoff oder eine Platte, beispielsweise aus Holz oder Kunststoff oder Metall, oder ein Solarkollektor.
Die Wandelemente lassen sich entsprechend der gewünschten Bestimmung herstellen. Elektrische Installationen oder Lüftungsinstallationen werden je nach Bedarf vorbereitet.
Vorrichtungen für elektrische Installationen lassen sich mühelos während der Produktion der Wandelemente in diese integrieren, so können auf den Grundelementen Innen- oder Außenverkleidungen angebracht werden, die mit Steckdosen oder anderen Installationen ausgestattet sind.
Die Seitenplatten weisen vorzugsweise Öffnungen auf, die das Durchführen von Versorgungsleitungen durch oder in die Wandelemente ermöglichen.
Eine Installation durch vorbereitete Bohrungen oder Aussparungen durch Stützen oder Aussteifungen der Elemente ist ebenfalls möglich.
Der Hohlraum in dem Wandelement weist vorzugsweise (Versorgungs-)Leitungen auf, wie beispielsweise Stromkabel, Telefonkabel, Netzwerkkabel, Heizungsrohre, Gas- oder Flüssigkeitsleitungen (z. B. Wasserleitungen).
Der Hohlraum ist vorzugsweise mit Dämmmaterial gefüllt und/oder weist Energiespeicherelemente, beispielsweise Wärmespeicher, auf.
Als Dämmmaterial können geschäumte Kunststoffe, wie Polystyrol, Hartschaumplatten, Neoprenkautschuk oder Polyurethan, anorganische Dämmstoffe, wie Glaswolle, Steinwolle oder Naturdämmstoffe, wie Holzwolle, Hanffasern, Kokosfasern, Kork, Zellulose oder andere dem Fachmann bekannte Dämmmaterialien, in den Hohlraum verbracht werden.
Die Energiespeicherelemente können durch Solarkollektoren gesammelt Energie speichern. Dabei hängt die Art des Energiespeicherelements von der Art der zu speichernden Energie ab, so kann Wärme beispielsweise in mit Gas oder Flüssigkeiten gefüllten Röhren bzw. Tanks, in oder an den Wandelementen, gespeichert werden, die die Wärmeenergie, beispielsweise zum Aufheizen eines Gebäudes, langsam wieder abgeben.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine modulare Wand bestehend aus den erfindungsgemäßen Wandelementen gelöst, bei der die Wandelemente direkt oder über Verbindungsteile miteinander verbunden sind.
Die Wandelemente der hier beschriebenen modularen Wand ergeben ein Wandsystem, das besonders für die Errichtung von Außenwänden geeignet ist. Ausgangskriterien für eine solche modulare Wand sind Herstellungskosten, Verarbeitung, Dämmeigenschaften, Flexibilität sowie der Bezug zu traditionellen Bauweisen, insbesondere zum Fachwerk, das eine Ästhetik und Dauerhaftigkeit in der Ausführung gewährleistet.
Ein Vorteil einer solchen modularen Wand ist, dass durch zwei aneinander liegende Seitenrahmen oder Seitenelemente eine Stütze gebildet wird, die zur Stützung einer weiteren Etage eines Gebäudes dient.
Der Systemaufbau ermöglicht es, durch baugleiche Teile alle benötigten Systemteile vorab zu produzieren und sie mit einem geringeren Lohnaufwand als eine herkömmliche Wand auf der Baustelle, vergleichbar mit einem Fertighaus, zusammenzusetzten. Im Unterschied zu einem Fertighaus sind die Wandelemente jedoch modular zusammensetzbar und nachträglich veränderbar, bzw. auch demontierbar, je nach Wahl der Befestigungstechnik, wie beispielsweise Verleimung oder Verschraubung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind weitere Elemente, wie Ringbalken, Schwellenhölzer, Eckelemente und/oder Balken in die modulare Wand integrierbar, wobei diese Elemente Verbindungsmittel und/oder Strukturen aufweisen, mit denen sie an den Schmalseiten der Wandelemente fixierbar sind.
Die Wandelemente sind so konzipiert, dass die innere und äußere Verkleidung noch nicht Bestandteil des Systems sind und somit frei wählbar bleiben. Daraus ergeben sich Möglichkeiten von einer normalen Putzfassade bis zu einer vorgehängten Keramik in Systemkonstruktion oder Natursteinoberflächen. Dies gilt für innen und außen. Weitere Funktionen lassen sich hinter diesen Verkleidungen unterbringen. Dies kann zum Beispiel eine indirekte Beleuchtung, ein Lüftungssystem, ein Solarheizmodul oder eine integrierte Heiz- oder Kühlfläche sein. Bei der Verwendung der Wandelemente bleiben alle gestalterischen und technischen Möglichkeiten erhalten. Der Materialeinsatz der tragenden Wandelemente kann durch die statische Berechnung minimiert nachgewiesen werden.
Die Wandelemente können untereinander lufttechnisch verbunden werden, so dass sich die modulare Wand als Klimafassade nutzen lässt. Erwärmte Luft kann dabei von der Südseite eines Gebäudes durch Sensorsteuerung auf die Nordseite bzw. in Speicher geleitet werden. Mit einer Kühlung kann umgekehrt verfahren werden.
Bevorzugt sind alle oder ein Teil der Grundelemente der Wandelemente auf der Südseite eines Gebäudes, das aus den modularen Wänden aufgebaut ist, als Solarkollektoren ausgebildet und alle oder ein Teil der Wandelemente auf der Nordseite des Gebäudes weisen Energiespeicherelemente auf, wobei die Solarkollektoren (z. B. Solarzellen) auf der Südseite mit den Energiespeicherelementen auf der Nordseite durch Leitungen verbunden sind, die durch die Öffnungen in den Seitenplatten führen. Auf diese Weise kann die durch die Sonneneinstrahlung auf der Südseite gewonnene Energie genutzt werden, um kühlere Bereiche einer Gebäudewand, wie die schattige Nordseite aufzuwärmen. Die gewonnene Energie kann aber auch in elektrischen Strom umgewandelt werden oder im Speicher in oder an dem Gebäude geleitet werden.
Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Wandelemente und/oder der erfindungsgemäßen modularen Wand zum Bau eines Gebäudes gelöst.
Die Grundelemente einer erfindungsgemäßen modularen Wand bestehen aus baugleichen Wandelementen, diese werden durch ein profiliertes Material als Rahmenkonstruktion (Seitenelemente mit Struktur) in drei Ebenen gefügt und bilden so ein dreidimensionales Fachwerk. Je nach Bestimmung des Wandelements können aussteifende Füllungen, Dämmungen, Hohlkammern, Verglasungen den Zweck oder die Gestaltung des Wandelements erfüllen.
Die herzustellenden Wandelemente können einschalig oder mehrschalig konzipiert sein und sind zur Aufnahme von Füllungen, Aussteifungen je nach Bestimmung vorgefertigt. Die Wandelemente lassen sich reihen oder übereinander anordnen. Je nach Anforderung können die Wandelemente mit Verbindungsteilen (Passstücken), Balken, Decken, Sparren, Dächer oder andere Bauelemente verbunden werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Nutzung von Solarenergie für ein Gebäude bestehend aus den erfindungsgemäßen Wandelementen und/oder den erfindungsgemäßen modularen Wänden gelöst, bei dem mit Solarkollektoren, die auf den Grundelementen der Wandelemente auf der Südseite eines Gebäudes angeordnet sind, Solarenergie gesammelt wird. Durch Leitungen in den Wandelementen wird die gewonnene Energie zu Energiespeicherelementen in Wandelementen auf der Nordseite des Gebäudes geführt und dort gespeichert. Die gewonnene Energie kann sofort genutzt werden, indem sie stromverbrauchenden Geräten zugeführt wird. Ebenfalls ist es denkbar, die gewonnene Energie in einen Speicher in, an oder außerhalb eines aus den erfindungsgemäßen modularen Wänden errichteten Gebäudes zu leiten und dort zu speichern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Wandelement,
2 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Wandelements,
3 eine Schnitt (A-A) durch das Wandelement in 2,
4 einen Schnitt (B-B) durch das Wandelement in 2,
5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes-Wandelement,
6 eine Darstellung des Wandelements mit Außen- und Innenwandverkleidung,
7 eine Darstellung des Wandelements mit einem Fenster,
8 eine Darstellung des Wandelements mit Fensterverglasung,
9 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen modularen Wand,
10 eine dreidimensionale Darstellung von zwei miteinander verbundenen Wandelementen,
11 einen Querschnitt durch eine modulare Wand aus drei Wandelementen,
12 eine Ausführungsform der Struktur eines Seitenelements,
13 eine weitere Ausführungsform der Struktur eines Seitenelements,
14 noch eine weitere Ausführungsform der Struktur eines Seitenelements mit Zwischenstücken,
15 eine Darstellung der Verbindung der Wandelemente mit einem Dach,
16 eine Darstellung der Verbindung der Wandelemente mit einer (Zimmer-)Decke,
17 eine Darstellung der Verbindung der Wandelemente mit einem Fussboden,
18 eine Explosionsdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen modularen Wand,
19 ein Eckelement der erfindungsgemäßen modularen Wand,
20a und 20b einen Querschnitt durch ein Eckelement der erfindungsgemäßen modularen Wand,
21 einen weiteren Querschnitt durch ein Eckelement der erfindungsgemäßen Wand,
22 einen Ausschnitt eines Querschnittes durch eine Haus- bzw. Gebäudeecke und
23a–23e verschiedene Ansichten von Gebäuden aus den erfindungsgemäßen Wandelementen.
1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen Wandelements 1. Das Wandelement besteht aus zwei Grundelementen 2, die die Front- und die Rückseite des Wandelements 1 bilden. Die Schmalseiten des Wandelements 1 werden durch Seitenplatten 3 gebildet, die durch Seitenelemente 4 mit den Grundelemente 2 verbunden sind, so dass das Wandelement 1 eine quaderförmige Grundform bildet.
Die Seitenelemente 4, die die Kanten des quaderförmigen Grundkörpers bilden, weisen auf den Schmalseiten des Wandelements 1 Strukturen 5 auf, die derart ausgebildet sind, dass, wenn zwei oder mehr Wandelemente 1 nebeneinander angeordnet sind, die Strukturen 5 der jeweiligen Seitenelemente 4 ineinander greifen und dadurch die Wandelemente 1 gegen Verrutschen sichern.
Geeignete Materialien zur Herstellung der Wandelemente 1 sind, Holz, Kunststoff und/oder Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium. Wenn die Wandelemente 1 aus Holz gefertigt werden, so sind die Hölzer mit entsprechenden Holzschutzmitteln behandelt, die ein Verrotten sowie Pilz- oder Schimmelfall verhindern. Auch ist es denkbar die Oberfläche der Wandelemente 1 mit Lacken, Kunststoffbeschichtungen und/oder Farben zu beschichten.
Als Grundelemente 2 oder als Seitenplatten 3 hat sich die Verwendung von Spanplaten, OSB-Platten (Oriented Strand Board-Platten/Grobspanplatten) oder MDF-Platten (mitteldichte Holzfaserplatten) als geeignet herausgestellt.
Zusätzlich kann das Wandelement 1 (vier) Eckleisten aufweisen, mit denen die durch die Seitenelemente 4 oder den Seitenrahmen gebildeten Umfassungen des Grundelements 2 an ihren äußeren Ecken miteinander verbunden sind. Die Eckleisten besitzen eine Nut oder eine Aussparung, in die die Schmalseiten der Seitenplatten 3 gesteckt oder eingepasst werden können.
Das in der 1 gezeigte Wandelement 1 hat eine quadratische Grundform, die auf rechteckigen Grundelementen 2 basiert. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das Wandelemente 1 eine andere Grundform besitzt, die auf dreieckigen, sechseckigen oder sonstigen mehreckigen Grundelementen 2 basiert. Die Anzahl der Seitenplatten 3 und der Seitenelemente 4 variiert bei solchen Ausführungsformen je nach verwendeter Form des Grundelements 2.
Die 2 zeigt eine Frontansicht des Wandelements 1 mit dem Grundelement 2, das von vier Seitenelementen 4 eingerahmt wird.
Die 3 zeigt den in 2 eingezeichneten Schnitt A-A durch das Wandelement 1, das in der 3 als Ausschnitt dargestellt ist. Die Seitenelemente 4 weisen Aussparungen 6 und eine (durchlaufende) Nut 7 auf, die zur Aufnahme der Grundelemente 2 bzw. der Seitenplatten 3 ausgebildet sind.
Der durch die Grundelemente 2, Seitenplatten 3 und Seitenelemente 4 oder den Seitenrahmen gebildete Hohlraum 8 kann mit Dämmmaterial gefüllt sein.
Vor das Grundelement 2, das als aussteifende Platte dient, kann eine Innen- oder Außenverkleidung, beispielsweise eine weitere Platte 9, mit Fixiermittel 10 befestigt werden. Diese Platte 9 kann, beispielsweise aus ästhetischen Gründen, vor das Grundelement 2 montiert werden. Durch einen Abstandshalter 11 kann zwischen dem Grundelement 2 und der Platte 9 ein Spalt 12 erzeugt werden, der beispielsweise der Aufnahme von elektrischen Kabel oder sonstigen Leitungen dient. Zudem kann die Platte 9 leicht ausgetauscht werden ohne das Wandelement 1 aus der modularen Wand 13 auszubauen.
Die 4 zeigt einen weiteren, in 2 dargestellten, Schnitt B-B durch das Wandelement 1 mit einer anderen Ausführungsform des Fixiermittels 10. Als Fixiermittel 10 können Schrauben, Klammern oder ähnliche dem Fachmann bekannte Mittel verwendet werden, um die Platte 9 auf dem Grundelement 2 zu befestigen.
Die Platte 9 kann beispielsweise eine Holzplatte, ein Metallblech, eine Steinplatte oder eine Gipskarton-Platte sein.
Die an den Seitenelementen 4 ausgebildeten Strukturen 5 sind auf jeder Schmalseite der Wandelemente 1 derart angeordnet, dass die Wandelemente 1 nebeneinander oder übereinander miteinander verbunden werden können.
Die 5 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wandelement 1. Die Strukturen 5 an den Seitenelementen 4 sind auf der Ober- und der Unterseite des Wandelements 1 unterschiedlich ausgeprägt, so dass die Strukturen 5 der Wandelemente 1, beim Stapeln passgenau ineinandergreifen, im dargestellten Beispiel eine Nut-und-Feder-Verbindung.
Die 6, 7 und 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Wandelements 1 mit unterschiedlich ausgebildeten Grundelementen 2. In den 6, 7 und 8 ist jeweils eine Frontalansicht des Wandelements 1 und ein Teil eines Querschnitts der dazugehörigen Ausführungsform des Wandelements 1 dargestellt.
Das Grundelement 2 kann je nach gewünschtem Verwendungszeck unterschiedlich ausgebildet sein. So kann das Grundelement 2, wie in den 3 bis 6 eine modulare Innen- beziehungsweise Außenwand sein oder wie in 7 gezeigt, ein Fenster 14. Die 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wandelements 1, bei dem das Grundelement 2 als Außenwand mit Festverglasungen ausgebildet ist.
Das Wandelement 1 erlaubt aber auch viele weitere Variationen des Grundelements 2, die je nach Verwendungszweck eingebaut werden können, so kann das Wandelement 1 auch als (Wand-)Schrank oder zum Einbau von elektronischen Geräten, wie beispielsweise von Lautsprechern oder Bildschirmen genutzt werden. Hierzu kann die Platte 9 entsprechend modifiziert werden.
Die 9 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen modularen Wand 13, die, wie hier beispielhaft dargestellt, aus vier Wandelementen 1 besteht. Die Wandelemente 1 können direkt miteinander verbunden werden oder über Verbindungsteile 15, beispielsweise um Balken 16 einzufügen, die eine Etagendecke tragen oder einen Ringbalken 17, auf dem die Dachkonstruktion ruht. Als Basis für die modulare Wand 13 dient ein Schwellenholz 18, auf dem die Wandelemente 1 ruhen. Die Verbindungsteile 15, Balken 16, Ringbalken 17 und auch die Schwellenhölzer 18 weisen ebenfalls Strukturen 5 auf, die einen sicheren Halt der einzelnen Komponenten der modularen Wand 13 gewährleisten, wenn sie ineinander greifen.
Zudem können mehrere modulare Wände 13 mit Eckelementen 25, die ebenfalls eine entsprechende Struktur 5 aufweisen, in einem Winkel zueinander angeordnet sein, so dass sich die Außenwände und/oder Innenwände eines Gebäudes 27 damit errichten lassen.
Die Eckelemente 25 können derart ausgebildet sein, dass sie eine Höhe aufweisen, die der der einzelnen Wandelemente 1 entspricht, es ist aber auch denkbar, dass die Eckelemente 25 sich über mehrere Stockwerke erstrecken. Wenn die Eckelemente 25 eine Höhe aufweisen, die der der Wandelemente 1 entspricht und es sich um ein mehrstöckiges Gebäude 27 handelt, das mit den erfindungsgemäßen Wandelementen 1 errichtet wird, so wird zwischen den Eckelementen 25 ein Eckverbindungsteil 26 zum Ausgleich der Höhe zwischen die Eckelemente 25 eingefügt. Das Eckverbindungsteil 26 weist dabei die gleiche Höhe auf, wie die Verbindungsteile 15 zwischen den Wandelementen 1 und ist ebenfalls mit Strukturen 5 versehen.
Die Eckelemente 25 sind ähnlich den Wandelementen 1 aufgebaut, nur dass sie nicht an jeweils gegenüberliegenden Seiten Strukturen 5 aufweisen sondern an zwei benachbarten Seite, wobei die anderen Seiten keine Struktur 5 aufweisen. Die Seiten der Eckelemente 25 mit den Strukturen 1 werden mit den Strukturen 5 der Wandelemente 1 verbunden, so dass sich eine modulare Wand 13 ergibt, die eine Ecke aufweist. Um die Variationsmöglichkeiten der modularen Wand zu erhöhen, können Eckelemente 25 mit verschieden Winkeln verwendet werden. Gängig ist ein Winkel von 90°.
Es können auch Balken 16 verwendet werden, die aus der Außenwand hinausragen und zur Aufnahme eines Balkons, einer Treppe oder eines Erkers dienen.
Die 10 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen modularen Wand 13, die hier beispielsweise aus zwei Wandelementen 1 und einem auf den Wandelementen 1 ruhenden Balken 16 besteht.
Durch die Höhe der Wandelemente 1 wird die Höhe der durch die modulare Wand 13 gebildeten Räume eines Gebäudes 27 bestimmt. Dabei hat sich ein Wandelement 1 mit den Maßen 2,80 m × 2,40 m × 0,50 m (Höhe × Breite × Tiefe) für den Bau eines Gebäudes 27 als geeignet erwiesen. Durch ein solches Wandelement 1 erhält man eine Deckenhöhe von 2,80 m.
Die 11 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße modulare Wand 13, bei der drei Wandelemente 1 miteinander verbunden sind. Die einzelnen Wandelemente 1 sind derart miteinander verbunden, dass die Strukturen 5 an den Seitenrahmen oder den Seitenelementen 4 eines jeden Wandelements 1 in die Strukturen 5 des jeweils benachbarten Wandelements 1 greifen.
Die Seitenplatten 3 von zwei benachbarten Wandelementen 1 liegen direkt aneinander. Dies ermöglicht es, die Seitenplatten 3 miteinander fest oder reversibel zu verbinden. Eine solche Verbindung zwischen zwei Wandelementen 1 kann durch Verkleben oder geeignete Fixiermittel, wie beispielsweise Verschrauben oder Verklammern vorgenommen werden. Außerdem kann zwischen zwei Wandelementen 1 eine Kunststofffolie, eine Schaumstoffschicht oder ähnlich dem Fachmann bekannte Mittel eingefügt werden, um die Fuge zwischen zwei Wandelementen 1 abzudichten.
Die 12, 13 und 14 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der ineinander greifenden Strukturen 5 der Seitenelemente 4. Dabei ist jeweils auf der linken Seite der 12, 13 und 14 ein Ausschnitt von zwei miteinander verbundenen Wandelementen 1 dargestellt und auf der rechten Seite ein Ausschnitt derselben Wandelemente 1 im getrennten Zustand.
Die Struktur 5 kann hierbei als Nut und Feder ausbildet sein, wie in 12 oder als eine im Querschnitt gezackte Form, wie in 13 gezeigt. Eine weitere Ausführungsform ist in der 14 gezeigt, bei der in die Struktur 5 Zwischenstücke 19, wie beispielsweise Leisten oder Stifte eingefügt werden, die die zwei Seitenelemente 4 zusätzlich miteinander verbinden.
Die 15, 16 und 17 zeigen einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße modulare Wand 13, bei denen jeweils die Verbindungen zwischen den Wandelementen 1, die übereinander angeordnet sind, ausschnittsweise dargestellt wird.
15 zeigt den Übergang der modularen Wand 13 zum Dach 20 eines Gebäudes 27, wobei zwischen dem Dach 20 und dem angrenzenden Wandelement 1 ein Ringbalken 17 angeordnet ist, auf dem das Dach 12 ruht.
16 zeigt die Verbindung zwischen zwei Wandelementen 1 zwischen denen ein Balken 16 angeordnet ist. Um die Lücken zwischen zwei Wandelementen 1, die durch das Einfügen des Balkens 16 entsteht, zu schließen, werden zwischen den Wandelementen 1 Verbindungsteilen 15 positioniert. In diesem Fall liegen die Wandelemente 1 nicht direkt aufeinander, sondern sind über den Balken 16 und die Verbindungsteile 15 miteinander verbunden.
In der 17 ist die Verbindung der Wandelemente 1 zum Fundament 21 dargestellt, der durch ein Schwellenholz 18 hergestellt wird. Unter dem Schwellenholz 18 kann ein Ausgleich 22 angeordnet sein.
In der in 17 dargestellten Ausführungsform liegt das Fundament 21 des Gebäudes 27 auf gleicher Höhe wie der Erdboden, während der Fußboden 24 des Gebäudes 27 plan mit dem Schwellenholz 18 des Erdgeschosses abschließt.
Die 18 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen modularen Wand 13. Im Unterschied von der in 9 gezeigten Ausführungsform sind die Eckelemente 25 derart ausgebildet, dass auf die Verwendung von Eckverbindungsteilen 26 verzichtet werden kann. Auch der Ringbalken 17 (des Daches) und das Schwellholz 18 sind derart ausgebildet, dass sie an die Form der Eckelemente 25 angepasst sind.
Die 19 zeigt einen Ausschnitt eines Gebäudes 27, das aus den erfindungsgemäßen Wandelementen 1 errichtet wurde. Insbesondere zeigt die 19 ein Eckelement 25 eines solchen Gebäudes 27.
In den 20a und 20b ist ein Querschnitt durch ein Eckelement 25 dargestellt.
Die 20a zeigt ein Eckelement im Grundriss eines Erdgeschosses und die 20b einen Grundriss eines Obergeschosses, wobei das Eckelement 25 mit zwei Wandelementen 1, die in der 20 nur teilweise dargestellt sind, verbunden ist.
Die aneinander liegenden Seitenelemente 4 von zwei Wandelementen 1 oder einem Wandelement 1 und einem Eckelement 25 bilden zusammen eine Stütze, die dem Abtragen von Lasten dient. Deshalb liegen die Balken 16 (in der 20a durch eine gestrichelte Linie dargestellt) direkt auf der Verbindung zwischen einem Eckelement 25 und einem Wandelement 1, die eine solche Stütze bildet.
In einem Eckelement 25 können Versorgungsleitungen 28, wie zum Beispiel elektrische Leitungen und/oder Fallrohre angeordnet sein.
Wie in 20b dargestellt schließt ein Ringbalken 17 die modulare Wand 13 nach oben (zum Dach) hin ab. Der Ringbalken 17 ist dabei derart ausgebildet, dass die Versorgungsleitungen 28 zum Dach hin durchführbar sind. Dies ist zum Beispiel notwendig, wenn die Versorgungsleitung 28 ein Fallrohr einer Regenrinne ist.
Die 21 zeigt einen Querschnitt durch ein Eckelement 25. Die Eckelemente 25 sind ähnlich den Wandelementen 1 aus Seitenelementen 4 aufgebaut, wobei ein Seitenelement 4 eine um 90° abgewinkelte Stütze 4-1 ist und das gegenüberliegende Seitenelement 4 eine Stütze 4-2 ist, die an zwei benachbarten Seiten eine Struktur 5 aufweist. Die zwei weiteren, im Querschnitt dargestellten, Seitenelemente 4 sind die Stützen 4-3, die nur auf einer Seite eine Struktur 5 aufweisen. Zudem können die Stützen 4-1, 4-2 und 4-3 eine Aussparung 6 zur Aufnahme einer seitlich aussteifenden Platte 29 aufweisen. Eine aussteifende Platte 30 kann aber auch direkt an den Stützen 4-1, 4-2 und 4-3 befestigt werden. Zwischen den Stützen 4-1 und 4-2 kann eine Außenwandverkleidung 31 angeordnet werden.
In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung sind die Eckelemente 25 im Querschnitt quadratisch und haben eine Seitenlänge von 50 cm. Die abgewinkelten Stützen 4-1 haben eine Länge von 20 cm an der Außenseite und die Stützen 4-3 eine Länge von 10 cm an der Außenseite. Es ist aber auch denkbar die Eckelemente 25 mit einem anderen Querschnitt und anderen Maßen herzustellen.
Der durch die Stützen 4-1, 4-2 und 4-3 sowie durch die Platten 29 und 30 gebildete Hohlraum 8 kann beispielsweise mit Dämmmaterial gefüllt werden.
Die 22 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße modulare Wand 13, die aus Wandelementen 1 und einem Eckelement 25 besteht. Die modulare Wand 13 bildet dabei die Außenwand eines Raumes eines Gebäudes 27. Die Wandelemente 1 besitzen einen Hohlraum 8, der mit einem geeigneten Dämmmaterial gefüllt ist oder sind als Fenster 14 ausgebildet.
Da die Verbindungsstelle von zwei Wandelementen 1, insbesondere von deren Seitenelemente 4, eine Stütze bildet, die geeignet ist Lasten aufzunehmen, sind diese Stellen auch dafür geeignet, dass an ihnen die Innenwände 32 eines Gebäudes 27 fixiert werden.
Die 23a bis 23e zeigen jeweils eine Seite von Gebäuden 27, die aus den erfindungsgemäßen modularen Wänden 13 aufgebaut sind. Die Anordnung der unterschiedlich ausgebildeten Wandelement 1 variiert jedoch. So können die Wandelemente 1 als Fenster 14, Türen 33 oder als geschlossene Wandelemente 1 ausgebildet sein. Die Wandelemente 1 können aber auch einen geschlossenen Bereich 34 und ein Fenster 14 aufweisen.
In den in den 23a bis 23e gezeigten Ausführungsformen der Erfindung haben die Wandelemente 1 eine Höhe, die der Höhe einer Etage entspricht, also zwischen 2 m und 5 m, insbesondere von 2,1 m bis 3,5 m und eine Breite von 0,40 m bis 5 m, insbesondere von 2 m bis 3 m. Die Tiefe der Wandelemente 1 beträgt 0,1 m bis 1 m, insbesondere 0,30 bis 0,70 m, bevorzugt 0,5 m.
Bezugszeichenliste

1: Wandelement
2: Grundelement
3: Seitenplatte
4: Seitenelement
4-1: (abgewinkelte) Stütze
4-2: Stütze (mit Struktur 5 auf zwei Seiten)
4-3: Stütze (mit Struktur 5 auf einer Seite)
5: Struktur
6: Aussparung
7: Nut (im Seitenelement 4 bzw. Seitenrahmen)
8: Hohlraum
9: Platte
10: Fixiermittel
11: Abstandshalter
12: Spalt
13: modulare Wand
14: Fenster
15: Verbindungsteil
16: Balken
17: Ringbalken
18: Schwellenholz
19: Zwischenstück
20: Dach
21: Fundament
22: Ausgleich
23: Erdboden
24: Fußboden
25: Eckelement
26: Eckverbindungsteil
27: Gebäude
28: Versorgungsleitung
29: (seitlich aussteifende) Platte
30: (aussteifende) Platte
31: Außenwandverkleidung
32: Innenwand
33: Tür
34: geschlossener Bereich

Claims

Wandelement (1) mit einer quaderförmigen Grundform bestehend aus zwei rechteckigen Grundelementen (2), vier rechteckigen Seitenplatten (3) und einem oder mehreren Seitenrahmen oder acht Seitenelementen (4), dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Seitenrahmen die äußeren Kanten der quaderförmigen Grundform bilden oder die acht Seitenelemente (4) an ihren Enden derart miteinander verbunden sind, dass sie die äußeren Kanten der quaderförmigen Grundform bilden, wobei der Seitenrahmen oder die Seitenrahmen oder die Seitenelemente (4) mindestens eine Nut (7) und/oder mindestens eine Aussparung (6) zur Aufnahme der Grundelemente (2) und der Seitenplatten (3) aufweisen, die vier Seitenplatten (3) die Schmalseiten der quaderförmigen Grundform bilden und die zwei Grundelemente (2) die Frontfläche und die Rückfläche der quaderförmigen Grundform bilden und wobei die Grundelemente (2), die Seitenplatten (3) und die Seitenelemente (4) einen Hohlraum (8) bilden und wobei die Seitenelemente (4) und/oder die Seitenplatten (3) Verbindungselemente aufweisen.
Wandelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente derart ausgebildet sind, dass zwei Wandelemente (1) direkt miteinander oder über Verbindungsstücke mit den Verbindungsmitteln durch Verschrauben, Verrasten, Zusammenkleben, Ineinanderstecken oder Verhaken fixierbar sind.
Wandelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenrahmen oder die Seitenelemente (4) eine Struktur (5) aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass die Strukturen (5) von zwei Seitenrahmen oder zwei Seitenelementen (4) zweier Wandelemente (1) passgenau ineinander greifen.
Wandelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (5) eine Nut oder eine Feder ist.
Wandelement (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenrahmen oder die Seitenrahmen oder die Seitenelemente (4), die die Kanten der Schmalseiten bilden, auf der einen Kante eine Struktur (5) aufweisen, die als Nut und auf der gegenüberliegenden Kante als Feder ausgebildet ist.
Wandelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (2) ein Fenster aus Glas oder Kunststoff oder eine Platte aus Holz oder Kunststoff oder Metall oder ein Solarkollektor ist.
Wandelement (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (3) Öffnungen aufweisen.
Wandelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) in dem Wandelement (1) Leitungen aufweist.
Wandelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) mit Dämmmaterial gefüllt ist und/oder Energiespeicherelemente aufweist.
Modulare Wand (13), bestehend aus Wandelementen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (1) direkt oder über Verbindungsteile miteinander verbunden sind.
Modulare Wand (13) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Elemente, wie Ringbalken (17), Schwellenhölzer (18), Eckelemente (25) und/oder Balken (16) in die modulare Wand (13) integrierbar sind, wobei diese Elemente Verbindungsmittel und/oder Strukturen (5) aufweisen, mit denen sie an den Schmalseiten der Wandelemente (1) fixierbar sind.
Modulare Wand (13) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder ein Teil der Grundelemente (2) der Wandelemente (1) auf der Südseite eines Gebäudes (27), das aus den modularen Wänden (13) aufgebaut ist, als Solarkollektoren ausgebildet sind und alle oder ein Teil der Wandelemente (1) auf der Nordseite des Gebäudes (27) Energiespeicherelemente aufweisen, wobei die Solarkollektoren auf der Südseite mit den Energiespeicherelementen auf der Nordseite durch Leitungen verbunden sind, die durch die Öffnungen in den Seitenplatten (3) führen.
Verwendung der Wandelemente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder der modularen Wand (13) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 zum Bau eines Gebäudes (27).
Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie für ein Gebäude (27) bestehend aus Wandelementen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder modularen Wänden (13) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit Solarkollektoren, die auf den Grundelementen (2) der Wandelemente (1) auf der Südseite eines Gebäudes (27) angeordnet sind Solarenergie gesammelt wird und durch Leitungen in den Wandelementen (1) zu Energiespeicherelementen in Wandelementen (1) auf der Nordseite des Gebäudes (27) geführt und dort gespeichert werden.