DE102012102862A1

DE102012102862A1 - Herstellungverfahren für Gebäudehüllstruktur

Info

Publication number: DE102012102862A1
Application number: DE201210102862
Authority: DE
Inventors: Rudolf Brand
Original assignee: BDPS INGENIEURGESELLSCHAFT MBH; BDPS INGENIEURGMBH
Current assignee: BDPS INGENIEURGESELLSCHAFT MBH; BDPS INGENIEURGMBH
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-08-22
Also published as: CN204298965U; EP2815038B1; RU2014137452A; RU2630836C2; WO2013121045A1; EP2815038A1; DE102012105012A1; WO2013121044A4; HK1205544A1; WO2013121044A1; WO2013121045A4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer wärmestrahlenreflektierenden Hüllkonstruktion (1) für ein Gebäude. Durch das Bereitstellen einer Trägerschicht (2), aufweisend eine Schicht (3) mit wärmestrahlenreflektierendem Material und das Befestigen der Trägerschicht auf Seiten und parallel zur Gebäudeaußenfläche (4) derart, dass eine die Schicht mit dem wärmestrahlenreflektierenden Material aufweisende Innenseite (5) der Trägerschicht (2) zur Gebäudeaußenfläche (4) zeigt und dass zwischen der Trägerschicht (2) und der Gebäudeaußenfläche (4) eine Luftschicht (6) gebildet ist, wird kostengünstig, einfach und effektiv Wärmeenergieverlusten vorgebeugt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer wärmestrahlenreflektierenden Hüllkonstruktion für ein Gebäude, ferner auf eine derart hergestellte Hüllkonstruktion sowie ein Gebäude mit derartiger Hüllkonstruktion.
Aus der DE 100 62 001 B4 ist eine gattungsgemäße Hüllkonstruktion bekannt. Als Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand wird dort vorgeschlagen, eine Vorsatzschale nur an einer einem Hintermauerwerk zugekehrten Seite wärmestrahlenreflektierend auszubilden. Hierzu ist vorgesehen, dass jedes Element der Vorsatzschale, etwa ein Ziegel, mit wärmestrahlenreflektierendem Material, etwa Aluminium, bedampft ist.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für Neu- oder Altbauten ein einfaches und kostengünstiges Verfahren anzugeben, dass auf den Schritt der Bedampfung einzelner Elemente der Vorsatzschale verzichten kann und ferner mit einfachen Mitteln die Wärmeenergieverluste im Bestand oder beim Neubau verringert. Ferner besteht eine Aufgabe darin, den Heizenergieverbrauch von Gebäuden zu verringern, d. h. weniger fossile Brennstoffe oder erneuerbare Energie zu verbrauchen. Eine weitere Aufgabe kann darin gesehen werden, den Einsatz von Dämmstoffen bei Gebäuden zu reduzieren oder auf Dämmstoffe gänzlich zu verzichten. Überdies kann als Aufgabe gesehen werden, mit einfachen Mitteln den Hitzeschutz von Gebäuden etwa während des Sommers zu verbessern und so zur Klimatisierung des Gebäudes wirksam beizutragen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Mithilfe des im folgenden beschriebenen Verfahrens sowie dessen vorteilhaften Ausgestaltungen kann eine Hüllkonstruktion und ein Gebäude geschaffen werden, die bzw. das ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist.
In einer ersten Ausführung wird ein Verfahren zur Herstellung einer wärmestrahlenreflektierenden Hüllkonstruktion für ein Gebäude vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist:

– Bereitstellen einer Trägerschicht, aufweisend eine Schicht wärmestrahlenreflektierendes Material
– Befestigen der Trägerschicht auf Seiten und parallel zur Gebäudeaußenfläche derart, dass eine die Schicht mit dem wärmestrahlenreflektierenden Material aufweisende Innenseite der Trägerschicht zur Gebäudeaußenfläche zeigt und dass zwischen der Trägerschicht und der Gebäudeaußenfläche eine Luftschicht gebildet ist.

Es versteht sich, dass die Trägerschicht vollständig aus dem wärmestrahlenreflektierenden Material gebildet sein kann. Ferner ist jedoch auch ein Verbund mehrerer zu einer Trägerschicht zusammengefügter Lagen umfasst, von denen nur eine vorzugsweise äußere – die spätere Innenseite der Trägerschicht bildende – Lage wärmestrahlenreflektierend ist. Insbesondere kann die Trägerschicht eine Folie, bevorzugt eine Metallfolie, etwa eine Aluminiumfolie sein. Insbesondere 0,004 mm bis 0,5 mm dünne Metallfolien können als Trägerschicht geeignet sein. Ferner kann die Trägerschicht auch eine Textilschicht sein, die etwa mit Gold als wärmestrahlenreflektierendes Material beschichtet bzw. überdeckt, insbesondere bedampft ist. Als Trägerschicht in Frage kommt ebenfalls eine gewalzte Metallschicht die sich noch händisch formen und biegen lässt. So kann eine 0,51 bis 1 mm dünne Metallplatte als Trägerschicht geeignet sein. Bevorzugt ist im Übrigen, wenn die Trägerschicht möglichst geschlossen ist, dass heißt alle Bereiche an denen sich die Hüllkonstruktion verwenden lässt, etwa die Fassade oder die Dachfläche eines Bestandsgebäudes oder eines Neubaus, ausgenommen Fenster- und Türflächen, von der Trägerschicht möglichst vollständig überdeckt sind.
Insbesondere wird Material im Sinne der Erfindung als wärmestrahlenreflektierend definiert, wenn das Material einen durchschnittlichen Emissionsgrad von ε < 0,15, insbesondere ε < 0,05, insbesondere in Richtung zur Flächennormalen der Schichtfläche, aufweist.
Der Emissionsgrad kann bekanntlich als das Verhältnis der von dem wärmestrahlenreflektierenden Material der Trägerschicht emittierten Strahldichte zu der von einem Schwarzen Körper derselben Temperatur emittierten Strahldichte verstanden werden.
So können beispielsweise Metalllegierungen oder Metalle wie Gold, Kupfer oder Aluminium derartig niedrige Emissionsgrade erreichen. So kann der durchschnittlichen Emissionsgrad ε in Richtung zur Flächennormalen einer Schichtfläche aus Aluminium bei ε = 0,04 liegen. Der durchschnittlichen Emissionsgrad ε in Richtung zur Flächennormalen einer Schichtfläche aus Gold liegt etwa zwischen ε = 0,02 und ε = 0,035.
Als Gebäudeaußenfläche wird jeweils die noch nicht von der Hüllkonstruktion überdeckte Fläche des Gebäudes verstanden, die im Laufe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der Trägerschicht zugewandt ist. Es versteht sich, dass nach Herstellung der Hüllkonstruktion die Gebäudeaußenfläche von der Trägerschicht zum Großteil oder vollständig überdeckt ist.
Hinsichtlich der Luftschicht zwischen Trägerschicht und Gebäudeaußenfläche wird in einem weiteren Aspekt bevorzugt, wenn die Luftschicht sich praktisch nicht bewegt, also ruhend ist. Dies kann erreicht werden, indem die Luftschicht ein geschlossenes Luftvolumen bildet und insbesondere gegenüber der Außenluft abgedichtet ist.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, Abstandselementen an der Gebäudeaußenwand derart zu befestigen, dass die Luftschicht zwischen den Abstandselementen ausgebildet ist. Als Abstandelemente können beispielsweise Holzlatten dienen, die zumindest bei senkrecht stehenden Wänden ebenfalls senkrecht und parallel zueinander angeordnet werden können. Solche Holzlatten sind selbstverständlich auch im Dachbereich von Gebäuden verwendbar und bilden zusammen mit der Gebäudeaußenfläche die Unterkonstruktion für die Anbringung der Trägerschicht.
Im Übrigen wird noch vorgeschlagen, die Luftschicht möglichst großflächig und geschlossen auszubilden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem Lücken zwischen über und nebeneinander angeordneten Abstandelementen gelassen werden, und somit eine Kammerbildung vermieden wird.
Ferner wird in einer Fortbildung vorgeschlagen, dass die Trägerschicht vollflächig über den Abstandselementen gespannt und an diesen befestigbar ist. Die mechanische Spannung kann händisch erreicht werden, indem man die an einem Punkt befestigte Trägerschicht unter Spannung hält und an weiteren Punkten oder Flächen der Abstandselemente befestigt, etwa durch Kleben, Klammern, Verschrauben, Heften oder Nageln.
In einer weiteren Fortbildung wird vorgeschlagen, die Trägerschicht mittels einer Außenverkleidung, die auf einer Außenseite der Trägerschicht angeordnet ist, zu schützen.
Die Außenverkleidung kann beispielsweise aus Platten, Mauerwerk, einer Holzverschalung aus Holzbrettern, einem Putzträger mit Putzschicht oder aus Ziegeln gebildet sein. Die Außenverkleidung kann mittels Nägeln, die durch die Trägerschicht hindurch in die Abstandselementen oder in das die Gebäudeaußenfläche bildende Element hineingetrieben werden, befestigt werden.
In einer weiteren Fortbildung wird die Trägerschicht von beiden Schichtseiten mittels jeweils einer Luftschicht begrenzt.
In einer weiteren Fortbildung wirkt die Trägerschicht als Dampfsperre und ist entsprechend dampfdicht ausgebildet.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Nettofläche der Gebäudeaußenfläche möglichst vollständig von zumindest der Trägerschicht mit der zwischenliegenden Luftschicht überdeckt wird. Die Nettofläche der Gebäudeaußenflache wird hier definiert als die Gesamtfläche des sich über dem Erdreich befindenden Teils des Gebäudes abzüglich der Fenster- und Türflächen. Eine Überdeckung von zumindest 50 Prozent, bevorzugt zumindest 70 Prozent noch bevorzugt zumindest 90 Prozent der Nettofläche der Gebäudeaußenfläche führt zu einer hinreichenden Energieverlagerungsbremse.
Die Gebäudeaußenfläche wird in einem weiteren Aspekt durch eine Dämmschicht, etwa aus Schaumglas und/oder eine Dampfsperrschicht bzw. eine zumindest die Wasserdampfdiffusion behindernde Schicht, eine Betonschicht oder den Außenputz eines Mauerwerks gebildet. Insbesondere kann die Dämmschicht gleichzeitig auch als Dampfsperre wirken.
Die Gebäudeaußenfläche bildet in einem weiteren Aspekt eine Schicht aus, deren Emissionsgrad ε bzw. Absorptionsgrad ε > 0,6, bevorzugt ε > 0,7, noch bevorzugt ε > 0,8 ist. Der Emissionsgrad ε kann als Angabe verstanden werden, welchen Bruchteil an Energiestrahlung die Gebäudeaußenfläche absorbiert.
Als Gebäudeaußenfläche wird die Fläche von Neu- oder Bestandsbauten verstanden, die mittels des Verfahrens schließlich von der Trägerschicht überdeckt ist.
Die Außenverkleidung ist im Dachbereich bevorzugt aus einer Dachabdeckung, insbesondere Dachziegeln oder Dachblechen, im Übrigen bevorzugt aus einer Vorsatzschale etwa aus Holz oder Ziegel, ferner aus Metall- oder Keramikelementen gebildet. Die Außenverkleidung kann ferner auch aus Naturstein gebildet sein.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: eine erfindungsgemäße Hüllkonstruktion,
2: eine weitere erfindungsgemäße Hüllkonstruktion,
3a: ein Abstandselement in Form einer Metallschiene in einer Schnittaufsicht,
3b: das Abstandselement von 3 in Form in einer Seitenansicht.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer Schnittaufsicht eine Hüllkonstruktion 1 mit einer Trägerschicht 2, die über zwei Abstandselemente 7 in Form von Holzlatten gespannt ist. Die Abstandselemente sind mittels Schrauben 13 und Dübeln 14 an einer Gebäudewand 19 aus Stahlbeton befestigt. Die Trägerschicht umfasst eine 0,02 mm dünne Aluminiumschicht, deren einer Luftschicht 6 zugewandte Innenseite 5 einen Emissionsgrad ε in Richtung zur Flächennormalen von ε = 0,04 aufweist. Eine Außenseite der Trägerschicht ist der Luftschicht 6 abgewandt. Durch die Abstandselemente 7 ist die Trägerschicht 40 mm von der Gebäudeaußenfläche 4 beabstandet, so dass die Luftschicht 6 eine Breite von ebenfalls 40 mm aufweist.
Wärmestrahlung, insbesondere im Spektrum des Infrarot, die von der Gebäudeaußenfläche 4 durch die ruhende Luftschicht 6 in Richtung nach außen gestrahlt wird (Pfeil 15), wird – entsprechend dem Emissionsgrad der Aluminiumschicht – zu 96 Prozent an der Aluminiumschicht reflektiert, d. h. von dort in umgekehrte Richtung 16 zurückgestrahlt. Der reflektierte Anteil der Wärmestrahlung wird an der Gebäudeaußenfläche anteilig absorbiert. Somit kann die Wärmeenergie aus dem Gebäudeinneren größtenteils erhalten bleiben. Da ferner bekanntlich ein guter Reflektor zugleich ein schlechter Strahler ist, wird der Wärmeenergieeintrag von außen nach innen insbesondere in der sommerlichen Hitzeperiode reduziert. Im Ergebnis heizen sich die Wände eines Gebäudes bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hüllkonstruktion erheblich weniger auf, wodurch sich der Energieverbrauch für Klimaanlagen deutlich reduzierten kann.
Die Gebäudeaußenfläche 4 wird von einer Dämmschicht 11 aus Schaumglas gebildet. Unmittelbar an die Trägerschicht 2 schließt sich eine Außenverkleidung 8 als Vorsatzschale in Form von Platten an. Die Außenverkleidung 8 ist mittels Befestigungsmitteln 10 in Form von Nägeln an den Abstandselementen 7 befestigt.
Eine alternative Ausführung der Hüllkonstruktion 1 zeigt 2. Hier wird die Gebäudeaußenfläche 4 von einer Dämmschicht 11, die zugleich eine Dampfsperrschicht 12 ist, gebildet.
Insbesondere die Dampfsperrschicht 12 der Gebäudeaußenfläche 4 hat einen möglichst hohen Emissionsgrad von ε > 0,6, bevorzugt ε > 0,7, noch bevorzugt ε > 0,8, d. h. gute Absorptionseigenschaften für Wärmestrahlung insbesondere solche im Infrarotbereich. Die Trägerschicht ist zwischen Abstandselementen in Form von 40 mm breiten Holzlatten und 10 mm breiten Leisten 17 gespannt, wodurch sich zu den Seiten der Trägerschicht die Luftschicht 6 und eine Luftschicht 18 ausbildet, wodurch eine beidseitige Begrenzung der Trägerschicht durch Luft gegeben ist. Eine Außenverkleidung 8 in Form von Keramikplatten bildet den Abschluss der Hüllkonstruktion 1 nach außen. Die Außenverkleidung 8 ist an den Leisten 17 befestigt.
Zwischen der Innenseite der Außenverkleidung und der Außenseite 9 der Trägerschicht 2 wird die weitere Luftschicht 18 ausgebildet, die einen zusätzlichen Dämmeffekt bereitstellt. Durch die Wandkonstruktion einer 200 mm breiten Stahlbetonwand 19 und die Dämmschicht 11 wird eine hohe Energiespeicherfähigkeit erreicht, die nach außen zur ruhenden Luftschicht 6 dampfsperrend ausgebildet ist.
Im Übrigen bilden die Abstandselemente 7 ein Trag- und Abstandshaltergerüst, dass innerhalb der Gerüstlage einen Luftverbund der Luftschicht 6 gewährleistet, etwa, indem Holzlattenprofile mit entsprechenden Aussparungen versehen sind oder indem als Abstandselemente 7 Elemente mit gelochtem Rechteckprofil verwendet werden. Über diese Abstandselemente 7 wird die vorzugsweise luftdichte und wärmestrahlenreflektierende insbesondere dampfsperrende Trägerschicht 2 gespannt. Hiernach wir ein Traggerüst für die Aufnahme der Außenverkleidung auf das erstgenannte Traggerüst montiert. Es versteht sich, dass der Begriff Außenverkleidung die Dachverkleidung ebenfalls mit umfasst. Als Fassaden- oder Dachhautmaterial kann Keramik, Putz, Metall, Holz, Naturstein, Beton, Trägerschichten aus Kunststoff, Textilien verwendet werden.
Die Verkleidung ist im Bereich des Daches wasserundurchlässig ausgebildet. Es kommen für die Dachverkleidung alle bewährten Materialien in Frage.
Hervorzuheben ist noch, dass die Hüllkonstruktion insbesondere für nahezu alle Bestandswände ohne zusätzliche Dämmschicht hergestellt werden kann, da die Kombination der Trägerschicht mit ihrem geringen Emissionsgrad mit der Gebäudeaußenfläche mit ihrem bevorzugt hohen Emissionsgrad sowie der zwischen den genannten Flächen liegenden Luftschicht hohe Wärmeenergieverlagerung, insbesondere durch Strahlung von Innen nach Außen, oder in der Heizperiode von Außen nach Innen, sehr wirksam verringern kann.
Mit anderen Worten, die Hüllkonstruktion schützt im Sommer vor Überhitzung, indem die Aufheizung der Gebäudeaußenfläche mittels der nur einen geringen Emissionsgrad aufweisenden und darum nur begrenzt Richtung Innenraum abstrahlenden Reflektionsschicht verhindert oder zumindest erheblich vermindert wird. Sowohl in der Heizperiode als auch bei Sommerhitze wirkt die Hüllkonstruktion gleichsam als Energieverlagerungsbremse und sorgt in beiden genannten Fällen für thermische Behaglichkeit bei vergleichsweise niedrigem Energieverbrauch von fossilen Brennstoffen bzw. erneuerbaren Energien.
3a und 3b zeigen schließlich ein alternativ zur Holzleiste verwendbares Abstandselement 7' in Form einer Metallschiene in einer Schnittaufsicht bzw. in einer Seitenansicht auf einer Gebäudeaußenwand. Hervorzuheben ist hier, dass die Metallschiene in ihrer Innenseite 5' eine Schicht 3' aufweist, die ähnliche Eigenschaften hat, wie die zuvor beschriebene Schicht mit wärmestrahlenreflektierendem Material. Ferner ist die Metallschiene von Durchgangslöchern 20 versehen, die gewährleisten, dass die Luftschicht sich durch die Metallschienen hindurch verbindet und so ein größeres Luftvolumen erreicht.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Hüllkonstruktion
2: Trägerschicht
3, 3': Schicht mit wärmestrahlenreflektierendem Material
4: Gebäudeaußenfläche
5, 5': Innenseite der Trägerschicht
6: Luftschicht
7, 7': Abstandselement
8: Außenverkleidung
9: Außenseite der Trägerschicht
10: Befestigungsmittel
11: Dämmschicht
12: Wasserdampfdiffusion behindernde Schicht
13: Schraube
14: Dübel
15: Pfeil
16: Richtung
17: Leiste
18: Luftschicht
19: Stahlbetonwand
21: Durchgangsloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10062001 B4 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer wärmestrahlenreflektierenden Hüllkonstruktion (1) für ein Gebäude, aufweisend die Schritte – Bereitstellen einer Trägerschicht (2), aufweisend eine Schicht (3) mit wärmestrahlenreflektierendem Material, – Befestigen der Trägerschicht auf Seiten und parallel zur Gebäudeaußenfläche (4) derart, dass eine die Schicht mit dem wärmestrahlenreflektierenden Material aufweisende Innenseite (5) der Trägerschicht (2) zur Gebäudeaußenfläche (4) zeigt und dass zwischen der Trägerschicht (2) und der Gebäudeaußenfläche (4) eine Luftschicht (6) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Zwischenschritt – Befestigen von Abstandselementen (7) an der Gebäudeaußenfläche (4) derart, dass die Luftschicht (6) zwischen den Abstandselementen (7) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Trägerschicht zwischen den Abstandselementen (7) gespannt und an diesen befestigbar ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend den Schritt, – Bereitstellen einer Außenverkleidung (8) an einer Außenseite (9) der Trägerschicht (2) und – Befestigen der Außenverkleidung mit Befestigungsmitteln (10) an dem Gebäude insbesondere mittels der Abstandselemente (7).
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Gebäudeaußenfläche aus einem Element der Gruppe Dämmschicht (11), Dampfsperrschicht (12), Betonschicht gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Gebäudeaußenfläche eine Schicht ausbildet, deren Emissionsgrad ε > 0,6, bevorzugt ε > 0,7, noch bevorzugt ε > 0,8 ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Außenverkleidung (8) aus Elementen der Gruppe Dachabdeckung, Plattenelement, aufweisend Holz-, Beton-, Mauerwerk-, Metall- oder Keramikmaterial gebildet ist.
Hüllkonstruktion (1), hergestellt mit einem Verfahren nach den oben genannten Ansprüchen.
Gebäude mit einer Hüllkonstruktion nach Anspruch 8.