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Die Erfindung betrifft ein selbsttragendes Fassaden- oder Dachelement, das zur Bekleidung von Gebäudefassaden und Dachflächen eingesetzt werden kann, sowie ein daraus hergestelltes oder herstellbares Fassaden- oder Dachbekleidungssystem.
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Fassaden- oder Dachelemente zur Bekleidung von Gebäude-Außenflächen sind bekannt, beispielsweise als zementgebundene Platten, insbesondere Mineralfaserplatten, oder Natursteinplatten. Auch Kunststoffmaterialien, Metalle, Naturstoffe wie Holz, und durch Brennen oder Trockenen von Materialzusammensetzungen gebildete Materialien werden eingesetzt. Die Fassaden- oder Dachelemente sind typischerweise in Plattenform in standardisierten Abmessungen vorgefertigt und werden bauseits über eine an dem Gebäude befestigte Rahmenkonstruktion montiert, beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Befestigungsklammern etc.. Die Elemente sind entsprechend den jeweils erforderlichen baurechtlichen und statischen Anforderungen konfiguriert und in der Regel selbsttragend.
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In der Regel werden die Fassaden- oder Dachelemente mittels der Rahmenkonstruktion in einem Abstand von der eigentlichen Mauer oder einer Dach-Unterkonstruktion angebracht, so dass sie eine Fassaden- oder Dachbekleidung bilden, die nicht nur die eigentliche Funktion – Schutz vor Witterungseinflüssen und ästhetische Gestaltung der sichtbaren Flächen – erfüllt, sondern auch eine Hinterlüftung und in gewissem Masse eine thermische Isolierungswirkung hat.
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Diese Isolierungswirkung ist aber lediglich passiver Natur und ihr Einfluss auf das Klima im Inneren des Gebäudes ist sehr begrenzt. Deshalb werden zur Klimatisierung (Heizung/Kühlung) eines Gebäudes natürlich weitere Systeme wie Heizungs- und Klimaanlagen eingesetzt, was den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes erhöht. Energieeffizienz und alternative Energiegewinnung sind aber wichtige gesellschaftliche und wirtschaftliche Themen im Allgemeinen und sie sind aufgrund des dominierenden Anteils am Primärenergiebedarf der Klimatisierung (Heizung/Kühlung) im Wohnungsbereich dort von besonderer Bedeutung. Zudem werden die Gebäudeflächen mit Ausnahme einiger Dach- oder noch weniger Fassadenflächen, die für die Anbringung von Sonnenwärme- oder Stromkollektoren genutzt werden, aktuell praktisch nicht zur Energiegewinnung genutzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, derartige selbsttragende Fassaden- oder Dachelemente sowie daraus hergestellte oder herstellbare Fassaden- oder Dachbekleidungssysteme dahingehend zu verbessern, dass sie zur Klimatisierung (Heizung/Kühlung) eines Gebäudes und/oder zur Energiegewinnung eingesetzt werden können.
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Vor diesem Hintergrund bringt die Erfindung ein Fassaden- oder Dachelement gemäß Anspruch 1 und ein Fassaden- oder Dachbekleidungssystem gemäß Anspruch 18 in Vorschlag. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, die zuvor beschriebenen und bisher als Fassaden- oder Dachbekleidungselemente verwendeten Materialplatten als Frontplatte mit einem Wärmetauscherelement zu kombinieren und in einem selbsttragenden Element zu integrieren. Über die an den Elementen vorgesehenen Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr eines Wärmetransportmediums können die Elemente im Einbauzustand an einem Gebäude über ein Leitungssystem miteinander und/oder mit einer zentralen Versorgungs- und Steuereinheit zu einem größeren Fassadensystem verbunden werden. Über die Zirkulation eines Wärmetransportmediums durch die erfindungsgemäßen Fassaden- oder Dachelemente im Einbauzustand können so erhebliche Flächen einer damit bekleideten Gebäudehülle – zusätzlich zu der bereits beschriebenen Funktionen einer Fassadenbekleidung wie Schutz vor Witterungseinflüssen und ästhetische Gestaltung der sichtbaren Flächen – zur Energiegewinnung und zur Klimatisierung des Gebäudeinneren genutzt werden, indem entweder Wärmeenergie aus Sonneneinstrahlung von der Fassadenbekleidung absorbiert und abgeführt und für Heizungszwecke im Gebäude genutzt wird, oder überschüssige Energie aus dem Gebäude in die Fassadenbekleidung abgeführt wird, um das Innere des Gebäudes zu kühlen und/oder die Wärmeenergie in der Fassadenbekleidung für eine zeitlich verzögerte Nutzung und spätere Abgabe an ein Leitungssystem für das Wärmetransportmedium zwischenzuspeichern bzw. zu puffern.
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Das durch die erfindungsgemäßen Fassadenelemente gebildete Fassadensystem ermöglicht es, Umweltenergie (direkte und indirekte Sonneneinstrahlung) über die Fassadenoberfläche aufzunehmen und über die in den Fassadenelementen vorgesehenen Kapillarrohrmatten z. B. an einen zentralen Pufferspeicher weiterzuleiten, von dem aus die Energie in dem Gebäude als Wärmeenergie genutzt werden kann. Umgekehrt kann im Gebäude vorhandene überschüssige Wärmeenergie, z. B. durch temporär hohe Sonneneinstrahlung über Glasflächen oder auch aus Prozess-Abwärme, in die Fassadenelemente transportiert und von diesen bei entsprechend vorliegender Temperaturdifferenz oder durch Verdunstungseffekte an die Umgebung abgegeben werden, wodurch das Gebäudeinnere aktiv gekühlt werden kann. Das erfindungsgemäße System arbeitet auf Niedertemperaturbasis und kann somit direkt in einen Heiz- oder Kühlkreislauf eingebunden werden. Durch das vorzugsweise in die Fassadenelemente integrierte Speichermedium können kurzzeitige Temperaturschwankungen, die an der Oberfläche der Fassadenplatte entstehen (z. B. durch Wind, Wolken, Temperaturabfall, Feuchtigkeit etc.) ausgeglichen werden, wodurch eine gleichmäßige Temperatur des Wärmetransportmediums erreicht werden kann. Je nach Menge des Speichermediums im Fassadensystem kann eine signifikante Energiemenge in dem Fassadensystem zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt (z. B. nach Sonnenuntergang oder am nächsten Tag) abgerufen oder abgeführt werden. Bei großflächigen Fassaden oder Dächern steht dadurch eine sehr große Speicherkapazität für Wärmeenergie zur Verfügung, welche abgerufen werden kann, wenn ein Bedarf vorliegt und/oder wenn witterungsbedingt keine über dem Bedarf liegende Energieeinstrahlung aus der Umgebung vorhanden ist. Gleichzeitig kann das Fassadensystem aufgrund seiner großen Speicherkapazität auch als flexibler Pufferspeicher in einem verteilten Energieversorgungssystem genutzt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fassaden- oder Dachelements anhand der beigefügten Zeichnung hervor. Darin zeigen:
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1A eine Vorderansicht eines Fassaden- oder Dachelements,
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1B eine Rückansicht des Fassaden- oder Dachelements,
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2 eine Vertikalschnittansicht des Fassaden- oder Dachelements,
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3 eine Horizontalschnittansicht des Fassaden- oder Dachelements,
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4 eine vergrößerte Detailansicht im Schnitt des Randbereichs des Fassaden- oder Dachelements, und
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5 eine Variante des Fassaden- oder Dachelements von 2 mit einem Glasvorsatz.
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Das in den Figuren beispielhaft und schematisch dargestellte Fassaden- oder Dachelement (im Folgenden nur noch als „Fassadenelement” bezeichnet) gemäß der Erfindung besitzt eine in Einbauorientierung, die der Anordnung in 2 entspricht bei der die Außenseite an der linken Seite und die Wand- oder Tragkonstruktion an der rechten Seite ist, außenliegenden vorzugsweise selbsttragende Frontplatte 1. Viele der einzelnen Komponenten des Fassadenelements sind für sich im Wesentlichen bekannt, allerdings nicht in der erfindungsgemäßen Kombination zu einem selbsttragenden Fassaden- oder Dachelement.
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Die Frontplatte 1 ist aus den bereits in der Einleitung beschriebenen Materialien für Fassadenbekleidungsplatten aufgebaut, wobei für die Zwecke der Erfindung ein selbstragendes Material oder ein selbsttragender Materialverbund wie eine zementgebundene Platte, insbesondere eine Faserzementtafel nach DIN EN 12467, oder eine Natursteinplatte oder eine HPL-Tafel (aus mehreren Papierbahnen, die mit Harz imprägniert und unter Hitze und hohem Druck zwischen strukturgebenden Stahlblechen zu einer homogenen Platte verpresste Tafel) besonders bevorzugt ist. Sofern das Material selbst nicht die ausreichende Eigenfestigkeit besitzt, kann es auch in Form einer Tragstruktur, beispielsweise aus einem Metallgeflecht oder -rahmen, die ein Füllmaterial trägt, aufgebaut sein. Um die thermische Wirkung zu erhöhen sind dunkle Farben bevorzugt. Weitere vortailhafte Eigenschaften bevorzugter Materialien sind Wärmeleitfähigkeit und Speicherkapazität.
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Ein Wärmetauscherelement 2 ist in dem Fassadenelement in Einbauorientierung weiter innenliegend so an der innenliegenden Seite der Frontplatte 1 angeordnet, dass ein Wärmeübergang zwischen der Frontplatte 1 und dem Wärmetauscherelement 2 gewährleistet ist. Das Wärmetauscherelement 2 ist vorzugsweise direkt oder unter Zwischenfügung einer später noch zu beschreibenden Wärmeleitfolie 4 an der Oberfläche der innenliegenden Seite der Frontplatte 1 angeordnet, und kann sich vorzugsweise zumindest teilweise relativ zu dieser Oberfläche bewegen, so dass im Betrieb auftretende Spannungen abgebaut werden können. Die Innenfläche der Frontplatte 1 ist hierfür, sofern aufgrund des Materials erforderlich, wie beispielsweise bei einer Mineralfaserplatte, vorzugsweise gewachst oder mit einer anderen geeigneten reibungsmindernden Beschichtung versehen. Das Wärmetauscherelement kann dann innerhalb des Fassadenelements nur an den Ein- oder Austrittsbereichen für das Wärmetransportmedium, beispielsweise an den Anschlüssen 3 mechanisch gehalten sein.
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Schließlich hat das erfindungsgemäße Fassadenelement in der allgemeinsten Konfiguration noch in Einbauorientierung innen- oder randseitig-liegende Anschlüsse 3 für Zu- und Abfuhr eines Wärmetransportmediums zu dem Wärmetauscherelement 2, die auch als Vorlauf und Rücklauf bezeichnet werden können. Die Anschlüsse sind vorzugsweise mit einer lösbaren Schnellwechsel-Rast- oder Steckkupplung, beispielsweise einschließlich eines beim Verbinden automatisch betätigbaren Ventils, versehen, um einen schnellen Einbau vor Ort und Anschluss an ein externes Leitungssystem zum Transport eines Wärmetransportmediums zwischen den einzelnen Fassadenelementen und einen einfachen Wechsel einzelner Fassadenelemente zu ermöglichen.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Fassadenelement vorzugsweise verwendbaren Kapillarrohrmatten
2 sind beispielsweise solche, die auch schon zum Heizen und/oder Kühlen von Gebäuden im Innenbereich bekannt sind. Eine dafür geeignete Kapillarrohrmatte ist beispielsweise in der
DE 4440453 C2 beschrieben und besteht aus einer großen Zahl senkrecht zu Sammelrohren angeordneter und damit verbundener Kapillarröhrchen. Die Kapillarröhrchen und Sammelrohre sind aus Kunststoff hergestellt und miteinander verschweißt. Der verwendete Kunststoff besteht für mittlere Temperaturbereiche aus PP (Polypropylen) oder für höhere Temperaturbereiche aus PE (Polyäthylen). Der Innendurchmesser der einzelnen Kapillarröhrchen beträgt beispielsweise von 3 bis 5 mm, die Anordnung kann gerade oder gekrümmte Kapillarröhrchen und Sammelrohre unterschiedlicher Konfiguration umfassen (z. B. mit ovalem Querschnitt wie in
2 gezeigt).
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Im Betrieb werden die Kapillarrohrmatten von einem als Wärmetransportmedium dienenden Arbeitsmedium (z. B. Wasser) mit einem bestimmten Temperaturniveau durchströmt und geben die Wärme des Arbeitsmediums im Wärmetausch an die Wandflächen, mit denen die Matten in Kontakt sind, ab oder nehmen von diesen Wärme für einen Abtransport auf.
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Einige der bisher verwendeten Kapillarrohrmatten aus Kunststoff haben aber die negative Eigenschaft, dass das Material durchlässig für Sauerstoff ist. Der Sauerstoff aus der Umgebung könnte den Kunststoff durchdringen und das Arbeitsmedium mit Sauerstoff anreichern, wodurch es zu Korrosion der in einem Kreislauf des Arbeitsmediums ggf. verwendeten Metallteile kommen kann, was wiederum zur Bildung „korrosiver Schlämme” führen könnte, die die relativ dünnen Kapillarröhrchen zusetzen würden. Eine Lösung dieses Problems ist die Verwendung spezieller Arbeitsmedien, die wenig oder keinen Sauerstoff aufnehmen und Korrosionsschutzwirkung haben, oder der Verzicht auf korrosionsanfällige Materialien im Kreislauf des Arbeitsmediums oder der Verzicht auf sauerstoffdurchlässige Materialien für die Kapillarrohrmatten. Eine andere Lösung ist die Einbettung der Kapillarrohrmatten aus Kunststoff in einem weniger sauerstoffdurchlässigen Material. Diese Lösung ist in der
DE 10 2005 012 417 A1 beschrieben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fassadenelement können die vorstehend beschriebenen modifizierten Kapillarrohrmatten eingesetzt werden. Die Erfindung schlägt aber innerhalb der Struktur des selbsttragenden Fassadeneleemnts eine eigenständige Lösung für das Problem der Sauerstoffdiffusion durch Kunststoffmaterial des Wärmetauschers vor, indem zwar eine zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellte Kapillarrohrmatte 2 eingesetzt wird, und diese mit einem relativ zum Material der Kapillarrohrmatte 2 diffusionsdichteren bzw. weniger sauerstoffdurchlässigen Ummantelungsmaterial umgeben wird. Vorzugsweise wird hierfür die Kapillarrohrmatte 2 von einer Wärmeleitfolie 4 umgeben. Solche Wärmeleitfolien sind ebenfalls bekannt und werden in den verschiedensten Zusammensetzungen hergestellt und sind in der Regel metallischen/kunststofflichen Ursprungs, vorzugsweise in Form einer Metallfolie oder einer metallbedampften oder -kaschierten Kunstofffolie, beispielsweise einer Aluminium-, einer Hochtemperatur-, einer goldbedampften Kunststoff-, oder einer metallbeschichteten Kunststofffolie.
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Als zusätzliche Maßnahme zur Vermeidung der unerwünschten Sauerstoffdiffusion in das Wärmetransportmedium trotz Verwendung kostengünstiger Kunststoff-Kapillarrohrmatten kann der Innenraum des erfindungsgemäßen Fassadenelements insgesamt hermetisch gekapselt und gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen sein, wie das später noch im Einzelnen beschrieben werden wird.
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Als weiteres Element zur Steigerung der Wirksamkeit ist in das Fassadenelement vorzugsweise ein Speichermedium in Form einer Schicht mit einer wärmespeichernden Substanz 6, beispielsweise Paraffin, ein Speichersalz oder andere Latent-Wärmespeichermaterialien, so integriert, dass ein Wärmeübergang zwischen dem wärmespeichernden Medium 6 und der Frontplatte 1 und dem Wärmetauscherelement 2 gewährleistet ist, wobei die Schicht mit dem wärmespeichernden Medium 6 vorzugsweise in Einbauorientierung hinter dem Wärmetauscherelement 2 angeordnet und, sofern vorhanden, mit von der Wärmeleitfolie 4 umgeben ist, wie 2 zeigt. Das Wärmetauscherelement 2, das wärmespeichernde Medium 6 und die Wärmeleitfolie 4 bilden in dieser Anordnung eine separate diffusionsdicht ummantelte Einheit, die als solche in einem beweglichen aber ausreichend engen Kontakt mit der Rückfläche der Frontplatte 1 gehalten ist, um den Wärmeaustausch und -übergang zu gewährleisten. Die Dicke und Wahl des Speichermediums hängt vom Einsatzzweck und der gewünschten Kapazität ab. Das Speichermedium weist beispielsweise eine Dicke von 2 mm bis 30 mm auf. Das Speichermedium gleicht beispielsweise zeitliche Schwankungen der Temperatur durch unterschiedlich starke Sonneneinstrahlung aus, kann aber auch als Puffer für Überschusswärme dienen, die dann bei zeitversetzter Aktivierung der Fassadenelemente durch Steuerung der Durchströmung mit dem Wärmetransportmedium zu einem späteren Zeitpunkt wider abgerufen werden kann.
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Als noch weiteres Element zur Steigerung der Wirksamkeit ist in das Fassadenelement vorzugsweise eine Schicht mit einer Wärmedämmung 7 in Einbauorientierung hinter dem Wärmetauscherelement 2 angeordnet, wie das ebenfalls die 2 zeigt. Die Wärmedämmung 7 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Lage(n) aus Mineral- oder Glaswolle, aus Zeolit, aus einem geschäumten Kunststoffmaterial wie Styropor, Styrodur, Polystyrol, Neopor, aus natürlichem Dämmmaterial wie Wolle oder vegetabilen Fasern, oder aus einer losen Schüttung dieser Materialen oder Kombinationen hiervon.
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Um einen Innenraum des Fassadenelements gegenüber der Atmosphäre luftdicht/hermetisch abzuschließen, was sowohl die Sauerstoffdiffusion in die Kapillarrohrmatte als auch thermische Verluste an die Umgebung verringert, weist das Fassadenelement eine in Einbauorientierung innenliegende Abdeckplatte 8 auf, die direkt (nicht gezeigt) oder über einen Verbindungsrahmen 9 mit der Frontplatte 1 verbunden ist und die Elemente im Innenraum gegen die Oberfläche der innenliegenden Seite der Frontplatte 1 drückt, um trotz einer gewissen Beweglichkeit zum Ausgleich thermischer Spannungen stets einen guten Kontakt für den Wärmeübergang zu gewährleisten. Auch die Ausdehnung und Kontraktion des wärmespeichernden Mediums 6 in dem Fassadenelement bei unterschiedlicher Temperatur kann ggf. genutzt werden, um den Anpressdruck der Kapillarrohrmatten gegen die Innenfläche der Frontplatte 1 in gewünschter Weise zu beeinflussen.
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Die Abdeckplatte 8 ist beispielsweise eine ggf. zur Verstärkung und Erhöhung der Beulfestigkeit mit Sicken und/oder Verstärkungsrippen oder -elementen versehene Platte aus Aluminium oder Stahl oder aus einem statisch tragenden und bezüglich Wärme und anderen Umwelteinflüssen beständigen Kunststoff. Sofern kein separater Verbindungsrahmen verwendet wird, kann die Abdeckplatte am Umfang zu einem umlaufenden Flansch geformt oder abgebogen sein, der dann direkt mit der Frontplatte 1 verbunden werden kann, beispielsweise durch eine Klebeverbindung 10.
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Der Innenraum des Fassadenelements enthält vorzugsweise (nicht dargestellt) ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material, beispielsweise ein Salz oder ein Silikat-Material, das vorzugsweise im Bereich des Verbindungsrahmens 9 angeordnet ist, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in das abgeschlossene Element zu verhindern und einen Sollzustand der Feuchtigkeit über einen langen Zeitraum aufrecht zu halten.
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Der Verbindungsrahmen 9 ist mit der Frontplatte 1 und/oder der Abdeckplatte 8 thermisch isolierend verbunden, ebenfalls vorzugsweise durch eine Klebeverbindung 10. Zur zusätzlichen Abdichtung kann auf dem Umfangsrand des Rahmens Außen ein den Umfangsrand diffusionsdicht gegenüber der Atmosphäre verschließendes Dichtungsmaterial 11 aufgetragen sein, wie das etwa aus dem Bereich der Isolierglasscheibenherstellung bekannt ist. Diese Ausgestaltung ist im Detail in 4 gezeigt.
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Nicht dargestellt in den Figuren ist eine weitere Variante des Fassadenelements, nach der ein Ventil oder mehrere Ventile zum selektiven Absperren von Strömungswegen des Wärmetransportmediums vorgesehen ist/sind. Über solche Ventile kann innerhalb eines später noch beschriebenen Fassadensystems die Strömung des Wärmetransportmediums zwischen verschiedenen Strömungsmustern und/oder Teilbereichen einer Fassade selektiv umgeschaltet werden.
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Entsprechend kann ein Sensor oder können mehrere Sensoren zum Erfassen der Temperatur an verschiedenen Positionen des Fassadenelements vorgesehen sein, um über eine Steuerung die Betriebszustände abzufragen und diese Informationen im Rahmen einer Gesamtsteuerung eines Fassadensystems auszuwerten. Weitere Sensoren für andere Parameter wie Feuchtigkeit, Druck etc. sind ebenfalls denkbar und im Rahmen einer Systemsteuerung abfragbar. Denkbar ist auch die Anbringung oder Integration von photovoltaisch wirksamen Elementen an der Außenfläche der Frontplatte, wobei dann auch die elektrischen Anschlussleitungen hierfür in das Fassadenelement integriert sein können.
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Die elektrischen Signalleitungen der Sensoren und Ventile und ggf. anderer elektrischer Elemente sind vorzugsweise über lösbare elektrische Steckverbinder aus dem Fassadenelement herausgeführt, damit beim Einbau der Fassadenelemente neben der Verbindung der Leitungen für das Wärmetransportmedium eine Verkabelung innerhalb des Fassadensystems schnell und einfach erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist die Zuordnung und Integration aller elektrischer Steckverbinder zu und mit einem der Anschlüsse 3 für die Zu- und Abfuhr des Wärmetransportmediums in Form eines Kombisteckers, so dass zur vollständigen Anbindung/Abkoppelung des Fassadenelements an eein Fassadensystem nur eine einzige Steckverbindung hergestellt werden muss.
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Selbst wenn ein Fassadenelement mit allen zuvor beschriebenen Elementen versehen ist, kann es mit einer relativ geringen Dicke ausgeführt sein, beispielsweise zwischen 25 mm und 40 mm.
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Zur weiteren Effizienzsteigerung des Fassadenelements kann optional eine Glasscheibe in Einbauorientierung vor der Frontplatte in einem Abstand, beispielsweise von ca. 10 mm, durch Kleben oder Klemmen oder Schrauben angebracht werden. Die Glasscheibe kann aus ESG oder einem Kunststoff klardurchsichtig oder diffus streuend sein. Mit dieser Maßnahme wird vor allem Strahlungsenergie aus dem Sonnenlicht und Wärme in der Frontplatte in dem Raum zwischen der Glas- und der Frontplatte vor äußeren, den Ertrag mindernden, Einflüssen wie Wind und niedrigen Außentemperaturen abgeschirmt und die Zeitdauer für den Übergang der Wärme in die Frontplatte wird einerseits verlängert und konvektiv und strahlungsbedingte Verluste durch Wärmeabgabe an die Umgebung werden verringert. Eine ähnliche Wirkung kann auch durch eine Folie, ein engmaschiges Gitter, durch Metallplatten oder ggf. durch geeignete Photovoltaikelemente vor dem Fassadenelement an Stelle der Glasplatte erreicht werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fassadenelement muss nicht die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Rückfläche der Frontplatte mit dem oder einem einzigen Wärmetauscherelement versehen sein. Es kann je nach Anwendung ausreichen, nur Teilbereiche mit dem Wärmetauscherelement zu versehen. Es können auch mehrere voneinander unabhängige Wärmetauscherelemente mit jeweils eigenen Anschlüssen für das Arbeitsmedium vorgesehen sein, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind, um so die Unterteilung eines Fassadenelements und die Herstellung eines kleineren Fassadenelements vor Ort an der Baustelle, beisielsweise mittels einer Säge oder einem anderen Trennwerkzeug, zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft sodann auch ein Fassaden- oder Dachbekleidungssystem, das aus einer Anzahl von Fassaden- bzw. Dachelementen gemäß der Erfindung aufgebaut ist, indem diese z. B. nach Maßgabe den Bestimmungen für die Herstellung einer hinterlüfteten Fassade gemäß DIN 18516 an einer Tragkonstruktion an einem Gebäude montiert oder zu montieren sind und über die Anschlüsse 3 der einzelnen Fassadenelemente mit Leitungen zum Transport eines Wärmetransportmediums zu und von den jeweiligen Wärmetauscherelementen 2 verbunden oder zu verbinden sind. Sofern vorhanden umfasst das System auch die entsprechenden elektrischen Leitungen zur Verbindung mit Sensoren und/oder Ventilen und/oder anderen Elementen in den Fassaden- bzw. Dachelementen und zur Signalkommunikation mit einer zentralen Steuereinheit. Hierfür bietet sich ggf. ein an sich bekanntes elektrisches Bussystem an, über das zentral die Signale für alle Elemente geleitet werden. Dadurch wird die Anzahl der einzelnen elektrischen Leitungen im System erheblich verringert und die Ansteuerungsmöglichkeiten werden erhöht.
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Innerhalb des Fassadensystems können die einzelnen Module in unterschiedlicher Weise hydraulisch zusammengeschaltet oder über entsprechende Ansteuerung der in den einzelnen Fassadenelementen oder an anderen Stellen im System vorgesehenen Ventile variabel aktiviert werden. Dabei ist eine Verschaltung im Vor- und Rücklauf parallel oder in Reihe oder wechselnd möglich.
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Um im Arbeitsmedium ein höheres Temperaturniveau zu erreichen, ist eine Kaskadenschaltung möglich, insbesondere bei starker Sonneneinstrahlung. Bei der Kaskadenschaltung wird der Rücklauf aus einem Fassadenelement mit dem Vorlauf des nächsten Fassadenelements verbunden, wobei diese Kaskadierung bis an die Grenzen der hydraulischen Möglichkeiten fortgesetzt werden kann. In dieser Kaskade wird ein thermisch bereits erwärmtes Arbeitsmedium aus einem Fassadenelement in das nächste Fassadenelement zur weiteren Erwärmung geleitet. Dieser Vorgang kann bis zur Obergrenze des innerhalb des Fassadensystems erreichbaren Temperaturniveaus fortgesetzt werden.
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Das Fassadensystem kann kontinuierlich oder, bei entsprechender hydraulischer Verschaltung, auch intermittierend oder pulsartig betrieben werden. Hierzu wird ein kühleres Arbeitsmedium aus dem hydraulischen Kreislauf des Systems oder einem anderen Fassadenelement in ein weiteres Fassadenelement mit höherer Temperatur gepumpt und dort stillstehen gelassen. Erst nachdem das Arbeitsmedium sich bis zum gewünschten Temperaturniveau oder der physikalisch möglichen Obergrenze erwärmt hat, wird die zuvor eingefüllte Menge des Arbeitsmediums abgepumpt und durch ein kühleres ersetzt, wobei dieser Vorgang pulsartig fortgesetzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße System kann im Außenbereich in allen Klimazonen eingesetzt werden. Es wird typischerweise für einen Lebensdauerzyklus von ca. 30 Jahren und im Hinblick auf die am Einsatzort zu erwartenden thermischen- und witterungsbedingten Einflüsse konzipiert. Der Temperatureinsatzbereich liegt typischerweise zwischen –40°C und +90°C. Entsprechend dem zu erwartenden Temperaturbereich werden die jeweiligen Kunststoffe und der Frostschutzgrad im Arbeitsmedium gewählt. Der Arbeitsdruck im System liegt typischerweise bei ca. 2–4 bar, wobei das System Drücken von bis 20 bar standhalten sollte. Das Temperaturniveau der gewinnbaren Wärmeenergie kann durch entsprechende hydraulische Verschaltung der einzelnen Elemente in einem System bis zu 80°C erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4440453 C2 [0020]
- DE 102005012417 A1 [0022]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 12467 [0017]
- DIN 18516 [0037]
