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Unter den Begriffen Textile Architektur oder Textile Bauten versteht man die Verwendung von Membranen wie Gewebe und Folie als Bauwerksteile. Diese schützen in der Regel vor Regen und Sonne. Einlagige Gewebe weisen einen zu geringen Wärmewiderstand auf um beheizte oder klimatisierte Bauwerke zu umhüllen. Um diesen Anwendungsbereich zu erschließen bzw. die Energieverluste über die Gebäudehülle zu verringern gibt es verschiedene Ansätze: Die Verwendung von zwei oder mehreren Membranlagen, low-e Beschichtungen, das Aufbringen von diversen Dämmmaterialien wie Filze, Schaummatten u. a. in mehrlagigen Strukturen oder seit 2008 die Verwendung eines mit Aerogel versetzten Fließes. Die Strukturen sind jedoch entweder recht aufwendig in der Herstellung und Montage, zu kostenintensiv oder erreichen nicht den gewünschten Dämmwert. Ziel der Erfindung ist es eine kostengünstige, leicht zu montierende und sehr gut wärmedämmende Membran zu erzeugen. Darüber hinaus soll diese Membran wenn gewünscht auch eine Transluzenz aufweisen können was oft für den Innenraum vorteilhaft ist.
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Erreicht wird dies durch die Verwendung eine Abstandsgewebes, welches durch weiter unten beschriebene Maßnahmen in seiner vollen Dicke eingebaut ist. Zusätzlich werden Methoden aufgezeigt, die die wärmedämmenden Eigenschaften noch verbessern können.
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Abstandsgewebe – manchmal auch als Zweiwandgewebe oder Distanzgewebe bezeichnet – sind Weberzeugnisse, die zwei Lagen aufweisen (
1a,
1c), welche durch Abstandsfäden (
1b) miteinander verbunden sind. Sie werden zur Zeit in einer Dicke von bis zu 1m hergestellt. Die Abstände der Distanzfäden (
1b) zueinander betragen üblicherweise wenige Millimeter. Die Abstandsfäden sind über eine bestimmte Länge nicht eingebundene Kettfäden. Sind Abstandsgewebe mit einer schweißbaren Beschichtung versehen, so sind sie entsprechend
1 untereinander verschweißbar. Hierdurch können großflächige Gebilde erzeugt werden. Auch ein Fügen durch Vernähen der beiden Gewebelagen ist denkbar. Als Randausbildungen kommen u. a. die in
DE 10 2004 040 933 A1 beschrieben Konstruktionen in Frage.
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Ein Abstandsgewebe schließt im auseinander gezogenen Zustand eine Luftschicht ein, deren innere Zirkulation aufgrund der hohen Anzahl der dicht zueinander stehenden Abstandsfäden stark behindert wird und damit ist der Wärmetransport über Luftbewegung innerhalb der Luftschicht zwischen den Gewebelagen stark eingeschränkt. Es bildet sich nahezu eine sogenannte „Stehende Luftschicht” die für ihre gute Isolierwirkung bei eng zueinander stehenden Glasscheiben für Fenster bekannt ist und genutzt wird. Das Abstandsgewebe ermöglicht die Ausbildung einer sehr breiten Luftschicht mit geringen inneren Luftbewegungen und stellt damit eine sehr gute wärmedämmende Konstruktion dar.
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Als der Aufgabe entsprechende Fasermaterialien kommen vor allem flexible Kunststoffe wie z. B. Polyester, Polyamide, Fluorpolymere (Tenara), Aramide oder Glasfaser in Frage. Dabei besteht die Möglichkeit entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen die äußere Lage (1a) und die innere Lage (1c) in den gleichen oder unterschiedlichen Materialien auszubilden. Die Dicke des Abstandsgewebes soll dabei in der Regel zwischen einem Zentimeter und mehren Dezimetern betragen können. Die Gewebe können, müssen jedoch nicht beschichtet sein.
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Die aus Abstandsgewebe zu bildende Membran als Teil der Gebäudehülle wird durch Zuschnitt des Abstandsgewebes in geeigneten Schnittmustern und anschließenden Verbinden mit den aus dem Stand der Technik bekannten Fügetechniken realisiert. Dabei müssen sowohl die äußere Lage als auch die innere Lage entsprechend verbunden werden. Um die gewünschte Dämmwirkung zu erzielen soll sichergestellt sein, das das Abstandsgewebe seine solle oder nahezu volle Dicke einnimmt. Dazu gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten:
Das Abstandsgewebe, welches beidseitig mit einer luftdichten Beschichtung ausgestattet ist, kann an seinen Rändern mit einer Membran versehen sein, die die äußere Lage (1a) mit der inneren Lage (1c) verbindet und den Zwischenraum (1d) luftdicht abschließt. Andere Methoden zum Abdichten des Randes sind ebenfalls möglich. Bei einem Anlegen eines inneren Überdrucks werden die beiden beschichteten Lagen voneinander weg gedrückt und die Abstandsfäden stehen unter einer leichten Spannung. Das Abstandsgewebe nimmt seine maximale Dicke ein, womit eine gute Wärmedämmung erreicht wird. Durch Anlegen eines Unterdrucks jedoch können die beiden Gewebelagen (1a, c) aneinander gelegt werden. Hierdurch wird der Wärmewiderstand deutlich verringert was zum Beispiel zum Auskühlen des Gebäudes während einer kühlen Sommernacht dienen kann. Es kann eine adaptive Gebäudehülle erschaffen werden.
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Die zweite Möglichkeit das Abstandsgewebe so einzubauen, das es seine maximale Dicke annimmt, besteht darin, durch die mechanische Vorspannung der Struktur eine Spannung aller Abstandsfäden zu erzielen. Mechanisch vorgespannte textile Konstruktionen des Bauwesens weisen in der Regel eine doppelte räumliche Krümmung auf wie in 5 schematisch als Isometrie dargestellt. Dies ermöglicht die Reaktion auf äußere Kräfte durch relativ geringe Verformungen. Diese doppelte räumliche Krümmung erlaubt jedoch auch eine Ausbildung der aus einem Abstandsgewebe gebildeten Membran mit überall gespannten Abstandsfäden (1b). Hierzu muss die untere Lage (1c) in der nach unten ziehenden Richtung (R-u) der Membran durch einen geeigneten Zuschnitt eine höhere Zugspannung aufweisen als in der nach oben ziehenden Richtung (R-o). In der oberen Lage (1a) dagegen sollte die Membran in der nach oben ziehenden Richtung (R-o) eine höhere Spannung als in der nach unten ziehende Richtung (R-u) aufweisen. Diese Hauptspannungsrichtungen werden über die Abstandsfäden (1b) miteinander verbunden, wodurch diese auf Spannung gehalten werden und die Abstandsgewebelagen (1a, c) auf Abstand gehalten werden.
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Es ist durchaus denkbar das in den Nebenspannungsrichtungen die Gewebelagen weitestgehend spannungsfrei ausgebildet werden. Das heißt, das in der nach oben ziehende Richtung (R-o) die unteren Gewebelage (1c) und in der nach unten ziehende Richtung (R-u) die oberen Lage (1a) zugspannungsfrei sein kann. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, das die Abstandsfäden konstruktiv der erforderlichen Kraftübertragung standhalten.
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Durch die stehende Luftschicht im Inneren des Abstandsgewebes ist der Wärmedurchgang stark behindert. Hierdurch wird eine für viele Bauprojekte ausreichende Wärmedämmung erzielt. Allerdings stehen die beiden Innenseiten der oberen und unteren Lage über Strahlungswärme im energetischen Austausch, was zu Energieverlusten führt und bei höheren Anforderungen bezüglich Wärmedurchgangswiderstands vermieden werden muss. Hierzu werden vier Lösungsansätze vorgeschlagen:
- 1. Beschichtung der Innenseiten mit einer low-e-Beschichtung. Diese verringert deutlich den Wärmetransport durch Strahlungswärme.
- 2. Verwendung einer Webtechnik gemäß 2: Die Abstandsfäden sind über eine Länge x nicht eingebundene Kettfäden (1b), welche von einer zu anderen Gewebelage laufen. Bindet man andere einzelne Kettfäden (1b*) über eine Länge y, welche größer als die Länge x ist, nicht ein, so sind diese Abstandsfäden im Zustand des maximal geöffneten Abstandsgewebes schlaff diagonal verlaufende Fäden. Diese behindern nicht nur zusätzlich die innere Luftzirkulation sondern auch den Strahlungswärmetransport. Der Gesamtwärmedurchgang kann hiermit deutlich verringert werden.
- 3. Verwendung einer Webtechnik gemäß 3: Durch Einbinden von Kettfäden in eine zeitgleich mit den äußeren Gewebelagen gewebte innere Gewebelage entstehen zwei getrennte Luftschichten. Es sind mehrere innere Gewebelagen herstellbar, die den Wärmedurchgangswiderstand weiter verbessern.
- 4. Nachträgliches Einfüllen eines stark wärmedämmenden Schüttguts wie in 4 dargestellt. Hierfür sind neben den aus der Bautechnik bekannten Materialien im besonderen Aerogele geeignet, die hohen Wärmewiderstand und Transluzenz vereinen. Auch das Einfüllen von Phase-Change-Materialien zur Verbesserung der Wärmespeicherkapaziät kann vorteilhaft sein. Dabei ist es auch möglich ein Gewebe wie in 3 beschrieben zu verwenden und in die unterschiedlichen Schichten je nach Anforderung verschiedenen Materialien einzufüllen.
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Bei allen beschrieben Verwendungsmethoden von Abstandsgeweben kann die Randbefestigung so ausgebildet sein, das die Gewebelagen auf dem maximalen Abstand gehalten werden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da bei einer zweifach gekrümmten Struktur wie weiter oben beschrieben durch den unterschiedlichen Zuschnitt der oberen und unteren Lage nach einem gewissen Übergangsbereich am Rand, in dem die Abstandsfäden noch nicht vollständig gespannt sind, sich im zentralen Bereich der Überdachung die volle Dicke des Abstandsgewebes einstellt. Dies ist in 6 schematisch als Vertikalschnitt dargestellt. Der Rand wird dabei beispielhaft durch ein eingelegtes Randseil (3) gebildet. Der Anschluß der raumabschließenden Fassade (2) erfolgt idealer-weise in einem Bereich, in dem das Abstandsgewebe seine vollständige Dicke erreicht hat.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004040933 A1 [0003]
