DE102011100451A1 - Data transfer apparatus for controlling tightness of industrial building with respect to atmospheric environmental condition, has radio frequency identification sensors to determine water leakage in seal portion of building - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Datenübertragungsvorrichtung zur Kontrolle der Dichtigkeit an Baukörpern gegenüber den sie umgebenden atmosphärischen Umweltbedingungen, umfassend eine Vielzahl von Sendern, die unter einer dem Baukörper zugeordneten Nutzschicht angeordnet sind, und mit mindestens einem Empfänger für den Empfang der von den Sendern in situ gemessenen atmosphärischen Umweltbedingungen, die Sender jeweils auf einer Teilfläche, die einer Gesamtfläche des Baukörpers entspricht, derart angeordnet sind, dass sie die ihnen zugeordnete Teilfläche im Fall einer Leckage in der die Gesamtfläche umgebene Nutzschicht bestimm- und kontrollierbar ist.The present invention relates to a data transmission device for controlling the tightness of structures against the ambient environmental conditions surrounding them, comprising a plurality of transmitters arranged under a wear layer associated with the structure, and having at least one receiver for receiving the signals measured in situ by the transmitters Atmospheric environmental conditions, the transmitter are each arranged on a partial surface corresponding to a total area of the building structure, are arranged so that they can be determined and controlled in the case of a leakage in the surface area surrounding the utility layer their associated surface.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Überwachungssystemen zur Überwachung der Dichtigkeit von Baukörpern bekannt, insbesondere um bei einer Leckage der Abdichtung von Dächern einen Alarm auszulösen. Diese Überwachungssysteme umfassen üblicherweise eine Vielzahl von Feuchtigkeitssensoren, die beispielsweise über eine Kabelverbindung miteinander verbunden und an eine gemeinsame Überwachungseinheit angeschlossen sind.From the prior art, a variety of monitoring systems for monitoring the tightness of structures known, in particular to trigger a leak in the sealing of roofs alarm. These monitoring systems usually include a plurality of humidity sensors, which are connected to each other, for example via a cable connection and connected to a common monitoring unit.
Derartige Überwachungssysteme haben sich bewährt, haben aber bei großen Dachflächen den Nachteil, sehr kostenintensive zu sein, da eine aufwendige Verkabelung gelegt werden muss. Ferner sind die laufenden Unterhaltskosten für Strom und Wartung im Bezug zu der zu überwachende Dachfläche relativ hoch.Such monitoring systems have been proven, but have the disadvantage of large roof areas to be very expensive, since a complex wiring must be laid. Furthermore, the current maintenance costs for electricity and maintenance in relation to the monitored roof area are relatively high.
Für Industriebauten mit sehr großen Dachflächen, insbesondere von Flachdächern mit mehreren 1000 m2, sind derartige Überwachungssysteme nicht wirtschaftlich. Der Kosten/Nutzen-Faktor steht in keinem Verhältnis zu dem Aufwand für ihre Installation und ihren Betrieb.For industrial buildings with very large roof areas, especially flat roofs with several 1000 m 2 , such monitoring systems are not economical. The cost / benefit factor is disproportionate to the cost of their installation and operation.
Da das Baukostenbudget bei Industriebauten oft sehr knapp kalkuliert ist, wird dafür vornehmlich eine Flachdachkonstruktion gewählt. Neben dem Kostenvorteil haben Flachdächer jedoch den Nachteil, dass sie Drainagen für Niederschlagswässer erfordern. Zu einer sachgerechten Bauausführung zählt das Aufbringen einer Abdichtung, bei der es durch unsachgemäße Bauausführung immer wieder zu verdeckten Mängeln kommt.Since the construction cost budget for industrial buildings is often very tight, a flat roof construction is chosen for this purpose. In addition to the cost advantage flat roofs have the disadvantage that they require drainage for rainwater. A proper construction includes the application of a seal, which leads to concealed defects due to improper construction.
In niederschlagsarmen Regionen können derartige Mängel häufig erst dann erkannt werden, wenn der seltene Niederschlag in die Unterdachkonstruktion eingedrungen ist und im Inneren des Baukörpers zu sichtbaren Schäden geführt hat. Bei anfänglichen kleinen Leckagen verbleibt das eingedrungene Wasser zunächst über einen langen Zeitraum im Bauteil, beispielsweise in der Wärmedämmung eines Dachaufbaus und kann dort durch erhöhte Feuchte unbemerkt Schäden (z. B. die Bildung von Schwamm begünstigen) verursachen. Die Undichtigkeit wird in der Regel erst erkannt, wenn sich an sichtbaren Stellen (meist im Innenraum) ein Schadensbild (z. B. Wasserflecken) zeigt. Häufig ist dies dann der Fall, wenn die üblichen Gewährleistungsfristen für die Behebung von Baumängeln abgelaufen sind.In low-precipitation regions such shortcomings can often only be recognized when the rare precipitation has penetrated into the substructure and has led to visible damage inside the building. In the case of initial small leaks, the infiltrated water initially remains in the component for a long period of time, for example in the thermal insulation of a roof structure, where it can unnoticeably cause damage (for example, the formation of sponges) due to increased moisture. As a rule, the leak is only recognized when a damage pattern (eg water spots) shows up in visible places (mostly in the interior). This is often the case when the usual warranty periods for the removal of construction defects have expired.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datenübertragungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine kostengünstige Kontrolle der Bauausführung von Dachabschlusskonstruktion bei sehr großen Flachdächern, insbesondere die kostenextensive Kontrolle der Dichtigkeit derartiger Flachdachkonstruktionen gegenüber Umwelteinflüssen zur Verhinderung möglicher Folgeschäden durch Niederschlagsereignisse ermöglicht wird.It is therefore an object of the present invention to provide a data transmission device, with the cost-effective control of the construction of roof finishes for very large flat roofs, especially the cost-extensive control of the tightness of such flat roof constructions against environmental influences to prevent possible consequential damage caused by precipitation events.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 14 bzw. 15 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features specified in
Die erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung weist eine Vielzahl von RFID (Radio Frequency Identification) Einheiten auf, die als passive RFID Datenlogger-Sensoren ausgebildet sind, die in der ihnen zugeordneten Teilfläche jeweils eine autarke Einheit bilden. Die Gesamtfläche denen die Sender zugeordnet sind, ist als Flachdach ausgebildet und kann periodisch über den Empfänger ausgelesen werden. Der Empfänger ist kontaktlos mit den Sensoren verbunden.The data transmission device according to the invention has a multiplicity of RFID (Radio Frequency Identification) units, which are designed as passive RFID data logger sensors which in each case form an autonomous unit in the subarea assigned to them. The total area to which the transmitters are assigned is formed as a flat roof and can be periodically read out via the receiver. The receiver is contactlessly connected to the sensors.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung sind die Sensoren gedruckte RFID-Sensoren. Durch gedruckte RFID-Sensoren lassen sich kostengünstige Schaltungen verwirklichen. Insbesondere bei Großobjekten mit mehren 1000 m2 Dachflächen ist eine Kosten günstige Anwendung möglich. Hierbei ist es vorgesehen, die notwendigen Schaltungen bezüglich der Antenne auf ein Substrat aufzudrucken. Denkbar ist ein Sensor mit Datenlogger mit einer gedruckten Schaltung. Denkbar sind aber auch Sensoren mit einer gedruckten Spule oder mit einer herkömmlichen Kupferspule und einem reversiblen feuchteempfindlichen Kondensator; als einfacher Schwingkreis dessen Resonanzfrequenz sich durch Veränderung des Kondensatorenwertes verändert. Hierbei kann beim Überschreiten eines Grenzwertes beispielsweise ein Signal ausgegeben werden oder eine Auswertung im Empfängergerät/Lesegerät erfolgen.In a particularly preferred embodiment of the data transmission device according to the invention, the sensors are printed RFID sensors. Printed RFID sensors can be used to realize cost-effective circuits. Especially for large properties with more than 1000 m 2 roof areas, a cost-effective application is possible. In this case, it is provided to print the necessary circuits with respect to the antenna on a substrate. A sensor with data logger with a printed circuit is conceivable. Also conceivable are sensors with a printed coil or with a conventional copper coil and a reversible moisture-sensitive capacitor; as a simple resonant circuit whose resonant frequency changes by changing the capacitor value. In this case, for example, when a limit value is exceeded, a signal can be output or an evaluation can take place in the receiver device / reading device.
Um das Flachdach an sensiblen Stellen kontrollieren zu können, sind die Sensoren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungemäßen Datenübertragungsvorrichtung im Bereich einer Aufkantung der Randanschlüsse der Abdichtung, der als Flachdachfläche ausgebildeten Teilfläche, des Baukörpers angeordnet.In order to control the flat roof at sensitive locations, the sensors are in a further preferred embodiment of the erfindungemäßen data transmission device in the region of an edge of the edge connections of the seal, designed as a flat roof surface surface, arranged the structure.
Durch besonders flache und biegsame Sensoren lassen sich unzugängliche Stellen im Bereich der Aufkantungen mit in die Kontrolle der Dichtigkeit und sachgerechter Bauausführung einbeziehen. Dabei ist es vorgesehen, dass die RFID Sensoren reversibel ausgebildet sind. Nach Feststellen einer Leckage können die RFID Sensoren dadurch zurückgesetzt werden. Ein Zurücksetzen der Sensoren kann beispielsweise durch Trocknung erfolgen.Thanks to particularly flat and flexible sensors, inaccessible points in the area of the raised edges can be included in the tightness control and proper construction. It is provided that the RFID sensors are reversible. After detecting a leak, the RFID sensors can be reset. A reset of the sensors can be done for example by drying.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind passive RFID-Sensoren als Datenlogger oberhalb einer zugeordneten Wärmedämmung der Flachdachfläche auf einer Dampfsperre angeordnet. Dadurch wird es möglich, die Betriebskosten einer derartigen Datenübertragungseinheit weiter zu senken, da die Spannungsversorgung hierbei entfallen kann.According to a further embodiment, passive RFID sensors are arranged as a data logger above an associated thermal insulation of the flat roof surface on a vapor barrier. This makes it possible to reduce the operating costs of such a data transmission unit further, since the power supply can be omitted here.
Die RFID-Sensoren sind in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung im Bereich der zu überwachenden Flachdachfläche unter Einbeziehung der Aufkantungen, als Gesamtfläche des Baukörpers, in einem orthogonalen Raster angeordnet.In a further embodiment of the data transmission device according to the invention, the RFID sensors are arranged in an orthogonal grid in the area of the flat roof surface to be monitored, including the upstands, as the total area of the structure.
Die Sensoren können in Abhängigkeit von der Dachform und dem verwendeten Entwässerungssystem und der Geometrie der Abdichtung schwerpunktmäßig verteilt sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die RFID-Sensoren, wie es in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, im Bereich der Schweißnähte der aus Einzelteilen gebildeten Abdichtung angeordnet sind.The sensors may be distributed primarily depending on the roof shape and the drainage system used and the geometry of the seal. This is particularly advantageous if the RFID sensors, as provided in a further exemplary embodiment, are arranged in the region of the weld seams of the seal formed from individual parts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung sind die RFID Sensoren hinter einer Dach- und/oder Wand- und/oder Bodenabdichtung des Baukörpers in Fließrichtung des, von einer Leckage verursachten Wassereintritts, angeordnet. Hierdurch wird es möglich auch die Dichtigkeit beispielsweise einer Bodenplatte oder einer Weißen Wanne zu kontrollieren. Dies ist insbesondere bei sehr hohen Grund- und Schichtwasserständen im Baugrund von Vorteil.According to a further advantageous embodiment of the data transmission device according to the invention, the RFID sensors behind a roof and / or wall and / or bottom sealing of the building in the flow direction of, caused by leakage water inlet, arranged. This makes it possible to control the tightness, for example, a bottom plate or a white tub. This is particularly advantageous for very high ground and layer water levels in the ground.
Soll der Taupunkt überwacht werden, sind die RFID Sensoren in einer weiteren Ausführungsform in der Wärmedämmung des Baukörpers angeordnet. Das Auslesen mit dem Empfänger kann sowohl von der Innenseite als auch von der Außenseite des Baukörpers erfolgen. Ferner ist es vorgesehen, die Absenkung des für den Baukörper spezifischen Taupunktes zu kontrollieren.If the dew point is to be monitored, the RFID sensors are arranged in a further embodiment in the thermal insulation of the building. The reading with the receiver can be done both from the inside and from the outside of the building. Furthermore, it is provided to control the lowering of the specific for the structure dew point.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung sind die RFID Sensoren auf einer, aus wasserundurchlässigen Beton (WU-Beton) bestehenden Bodenplatte und unter einem Bodenaufbau angeordnet. Der Bodenaufbau bzw. die Nutschicht kann hierbei eine Trennlage, ein Fahr- und/oder Gehwegbelag – die dem Baukörper zugeordnet sind – sein. Ist die Bodenplatte mit einer Abdichtung versehen, dann sind die Sensoren auf der Abdichtung und unter der Nutzschicht (beispielsweise ein Estrich o. dgl.) angeordnet.According to a further particularly advantageous embodiment of the data transmission device according to the invention, the RFID sensors are arranged on a base plate consisting of water-impermeable concrete (WU concrete) and under a floor structure. The floor structure or the groove layer may in this case be a separating layer, a driving and / or pavement covering - which are assigned to the building structure. If the bottom plate provided with a seal, then the sensors on the seal and under the wear layer (for example, a screed o. The like.) Are arranged.
Die RFID Sensoren sind in einer weiteren Ausführungsform im Bereich der dem Baukörper zugeordneten Durchdringungen angeordnet.The RFID sensors are arranged in a further embodiment in the region of the structure associated with penetrations.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sprechen die RFID-Sensoren des Empfängers im Funkwellenbereich von 100–360 KHz an. Dadurch werden die Sensoren auch unter einer erheblich dickeren Abdeckung als üblich angesprochen. Es können aber auch RFID Sensoren eingesetzt werden, die im Funkwellenbereich von 30 KHZ bis 2,5 GHz ansprechen. Insbesondere bei gedruckten (dünnschicht) RFID Sensoren liegt der Funkwellenbereich im Hochfrequenzbereich.According to a further advantageous embodiment, the RFID sensors of the receiver in the radio wave range of 100-360 KHz. As a result, the sensors are also addressed under a much thicker cover than usual. However, it is also possible to use RFID sensors which respond in the radio-wave range from 30 kHz to 2.5 GHz. Particularly in the case of printed (thin-layer) RFID sensors, the radio-wave range is in the high-frequency range.
Da der Betrag der Dämpfung von Hindernissen sowie der Freiraumdämpfung unter anderem von der Sendefrequenz abhängig ist, ist die Freiraumdämpfung maßgeblich für die Reichweite einer Funkverbindung. Je weiter der Sender und der Empfänger voneinander entfernt sind und je höher die Sendefrequenz ist, desto größer ist die Freiraumdämpfung, durch die das Sendesignal abgeschwächt wird. Je größer also die zu überbrückende Distanz ist, desto höher müssen die Sendeleistung des Senders oder die Empfindlichkeit des Empfängers sein.Since the amount of damping of obstacles as well as the free space attenuation depends inter alia on the transmission frequency, the free space attenuation is decisive for the range of a radio link. The further the transmitter and the receiver are away from each other and the higher the transmission frequency, the greater the free space attenuation by which the transmission signal is attenuated. Thus, the greater the distance to be bridged, the higher must be the transmitting power of the transmitter or the sensitivity of the receiver.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung kann die die Sendeleistung des Empfängers stufenlos angehoben werden. Hierdurch lassen sich auch Sensoren ansprechen, die einer besonderen Abschirmung unterliegen. Dies können zum einen Mauerwerk und/oder Armierungen sein, aber auch Abdeckungen wie Kies- und/oder Erdschüttungen, sowie Estrich und Asphalt sein.In a further advantageous embodiment of the data transmission device according to the invention, the transmission power of the receiver can be continuously increased. As a result, can also address sensors that are subject to a special shielding. This can be for a masonry and / or reinforcements, but also covers such as pebbles and / or embankments, and screed and asphalt.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung sind die RFID Sensoren unmittelbar auf die zur Abdichtung dienende Nutzschicht aufgedruckt. Die Nutzschicht wird somit unmittelbar zur Trägerschicht für die RFID Sensoren. Dies trägt dazu bei die Herstellungs- und Installationskosten weiter zu senken. Der Begriff Nutzschicht umfasst dabei jegliche Arten und Formen der Dämmung und Abdichtung von Baukörper. Als Beispiel können Dachpappen, Folien und andere elastische und/oder flexible Schichten die sich bedrucken lassen angeführt werden. So kann beispielsweise eine Abdichtungsfolie direkt als Trägermaterial für die RFID Sensoren dienen. Die RFID Sensoren sind somit integraler Bestandteil einer Abdichtung als solcher und müssen nicht wie in einer anderen denkbaren Ausführungsform erst als gedruckte Dünnschicht RFID Sensoren auf die Abdichtung aufgebracht werden.According to a further particularly advantageous embodiment of the data transmission device according to the invention, the RFID sensors are imprinted directly on the serving for sealing wear layer. The wear layer thus becomes directly the support layer for the RFID sensors. This helps to further reduce the manufacturing and installation costs. The term wear layer encompasses any types and forms of insulation and sealing of building. As an an example Roofing sheets, foils and other elastic and / or flexible layers that can be printed can be cited. For example, a sealing film can serve directly as a carrier material for the RFID sensors. The RFID sensors are thus an integral part of a seal as such and need not be applied as a thin-film printed RFID sensors on the seal as in another conceivable embodiment.
Ein Verfahren zur Einrichtung der Datenübertragungseinheit zur Kontrolle der Dichtigkeit von Baukörpern gegenüber der umgebenden atmosphärischen Umwelt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, umfasst folgende Schritte:
- a) Aufbringen von gedruckten passiven RFID Sensoren auf ein Flachdach, einschließlich Bereiche von Dachaufkantungen in einem orthogonalen Raster,
- b) Abdecken der RFID-Sensoren mit einer Abdichtung,
- c) Kontrolle der Dichtigkeit der Abdichtung in periodischen Abständen mittels eines mit den gedruckten RFID-Sensoren über Funkwellen gekoppelten Empfangsgerätes,
- d) Auslesen der von den RFID-Sensoren geloggten Daten,
- e) Verorten einer Leckage durch in Bezug auf die Wassersättigung im Bereich mindestens eines Sensors angezeigte Datenmesswerte.
- a) application of printed passive RFID sensors on a flat roof, including areas of Dachaufkantungen in an orthogonal grid,
- b) covering the RFID sensors with a seal,
- c) periodically checking the tightness of the seal by means of a receiving device coupled to the printed RFID sensors via radio waves,
- d) reading the data logged by the RFID sensors,
- e) locating a leak by data readings displayed in relation to the water saturation in the range of at least one sensor.
Verwendung von gedruckten RFID Sensoren zur Kontrolle der Dichtigkeit von Flachdächern, mit einer Datenübertragungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11.Use of printed RFID sensors for checking the tightness of flat roofs, with a data transmission device according to one of the preceding claims 1 to 11.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die
In dieser Ausführungsform sind die Sensoren
Die Anordnung der RFID-Sensoren
Das Empfängergerät
Wie die
Zur Dichtigkeitsprüfung wird das Empfangsgerät
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- DatenübertragungssystemData transfer system
- 1111
- Sensorensensors
- 1212
- Flachdachflat roof
- 1313
- Empfängergerätreceiver device
- 1414
- Aufschüttungdeposit
- 1515
- Nutzschichtwear layer
- 1616
- Abdichtungsbahnwaterproofing membrane
- 1717
- Aufkantungbacksplash
- 18, 18a18, 18a
- Wärmedämmungthermal insulation
- 1919
- Baukörperstructure
- 2020
- Wändewalls
- 2121
- Deckeblanket
- 2222
- Bodenground
- 2323
- Bodenaufbaufloor structure
- 2424
- Durchdringungpenetration
Claims (15)
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