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Die Erfindung betrifft ein Gebäudehüllelement zur Herstellung einer Gebäudehülle, wobei das Gebäudehüllelement eine flächige Außenlage, eine flächige Innenlage und eine zwischen der Außenlage und der Innenlage angeordnete Zwischenschicht aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind Gebäudehüllelemente zur Herstellung von Wänden und Dächern bekannt, die eine Zwischenschicht aus einem PUR-Schaum oder Mineralwolle aufweisen, um eine ausreichende Wärmedämmung der aus den vorgefertigten Elementen hergestellten Gebäudehülle zu ermöglichen. Da der verwendete PUR-Schaum kein Endkriechmaß aufweist und daher nicht dazu geeignet ist, dauerhaft Kräfte aufzunehmen und zu übertragen, weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Dachelemente stark profilierte Außenlagen auf, die eine ausreichende Steifigkeit des Dachelements ermöglichen. Zudem ist die Wiederverwertung der aus dem Stand der Technik bekannten Dachelemente mit der Zwischenlage aus PUR-Schaum besonders aufwendig und energieintensiv, wobei zusätzlich einige der verwendeten Materialien nicht recycelbar sind und deponiert oder thermisch verwertet werden müssen.
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Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen, ein Gebäudehüllelement bereitzustellen, das vollständig recycelbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenlage und die Innenlage jeweils aus einem metallischen Werkstoff bestehen und dass die Zwischenschicht aus mehreren, miteinander verklebten Wellpapplagen aus Wellpappe besteht. Auf diese Weise wird ein einfach und kostengünstig auf Grundlage bekannter Verfahren und vorhandener Infrastruktur wiederverwertbares Gebäudehüllelement bereitgestellt.
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Als Werkstoff für die flächige Außenlage und die flächige Innenlage werden vorteilhafterweise Bleche mit einer Streckgrenze verwendet, die mindestens 200 N/mm2 beträgt. Die verwendeten Bleche können verzinkt und/oder mit einem anderen Material beschichtet sein. Zudem können vorteilhafterweise auf einer Ansichtsseite insbesondere der flächigen Außenlage farbige Beschichtungen aufgebracht werden. Zur Herstellung der Bleche wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise Stahl verwendet. Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, anstelle von Stahl alternative Metalle wie insbesondere Aluminium oder Kupfer zu verwenden. Durch die Verwendung von Metall zur Herstellung der Außenlage und der Innenlage wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Gebäudehüllelemente wasserundurchlässig, luftundurchlässig, wasserdampfundurchlässig und stoßfest gegen Anprall sind.
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Da die zur Herstellung der Zwischenschicht verwendete Wellpappe neben ausreichenden Dämmeigenschaften zudem auch zur Übertragung von Kräften geeignet ist, können die flächige Außenlage und die flächige Innenlage besonders dünn ausgestaltet werden und weisen vorteilhafterweise eine Dicke zwischen 0,3 mm und 1 mm auf. Durch die Verwendung der Wellpappe wird vorteilhafterweise erreicht, dass die erfindungsgemäßen Gebäudehüllelemente ihr Eigengewicht sowie Wind-, Schnee-, Temperatur- und Nutzlasten aufnehmen und auf die entsprechenden Auflager abtragen können.
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Zur Herstellung einer Gebäudehülle werden mehrere Gebäudehüllelemente vorteilhafterweise auf einer dafür vorgesehenen und erstellten Unterkonstruktion als Wand- bzw. Dachverkleidung montiert und bilden so die Hülle des Gebäudes, die die üblichen Witterungsschutzanforderungen erfüllt. Zur Befestigung der Gebäudehüllelemente an der Unterkonstruktion werden vorteilhafterweise Schraubverbindungen verwendet.
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Vorteilhafterweise sind die flächige Außenlage, die flächige Innenlage und die Zwischenlage aus Wellpappe kraftschlüssig beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Klebers bzw. Klebemittels miteinander verbunden, so dass die Außenlage, die Innenlage und die Zwischenschicht unter Krafteinwirkung bzw. bei äußeren Belastungen als Einheit wirken. Um eine vollständige Recycelbarkeit des erfindungsgemäßen Gebäudehüllelements zu ermöglichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Wellpapplagen mit einem biologisch abbaubaren Klebemittel miteinander verklebt sind. Das Klebemittel kann erfindungsgemäß beispielsweise aus Kartoffel-, Weizen- oder Maisstärke hergestellt sein.
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Die Gebäudehüllelemente weisen vorteilhafterweise eine Länge zwischen 1 m und 18 m sowie eine Breite zwischen 0,5 m und 2,5 m auf. Auf diese Weise können Gebäudehüllen für Gebäude mit unterschiedlichen Geometrien und Abmessungen schnell, einfach und kostengünstig mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgefertigten Gebäudehüllelemente erstellt werden.
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Um die auftretenden Lasten über die Gebäudehüllelemente auf die Gebäudeauflager abtragen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wellpapplagen so ausgestaltet und angeordnet sind, dass über die Wellpapplagen Schubkräfte übertragen werden können. Die Außenlage und die Innenlage werden durch den Kern gegen Ausweichen senkrecht zu ihrer Ebene gestützt. Dadurch wird die Aufnahme von größeren Druckspannungen in der Außenlage ermöglicht. In Dickenrichtung, das heißt senkrecht zu der Außenlage bzw. der Innenlage weist die Zwischenschicht erfindungsgemäß eine Druckfestigkeit von mindestens 0,05 N/mm2 und eine Drucksteifigkeit von mindestens 2 N/mm2 auf. Eine Zugfestigkeit der Zwischenschicht in Dickenrichtung beträgt vorteilhafterweise ebenfalls mindestens 0,05 N/mm2 und eine Zugsteifigkeit beträgt erfindungsgemäß mindestens 2 N/mm2.
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Um eine ausreichende Wärmedämmwirkung der Zwischenschicht zu ermöglichen und eine ausreichende Stabilität der Gebäudehüllelemente zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zwischenschicht eine Dicke von mindestens 30 mm aufweist.
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Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Wellpapplagen parallel oder senkrecht zu der Innenlage und/oder der Außenlage angeordnet sind. Bei einer senkrechten Ausrichtung der Wellpapplagen zu der Innen- bzw. Außenlage können gute Festigkeits- und Steifigkeitswerte in Dickenrichtung sowie eine gute Schubübertragung in Längsrichtung der Gebäudehüllelemente erreicht werden.
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Bei Verwendung senkrecht ausgerichteter Wellpapplagen können die Wellpapplagen erfindungsgemäß so angeordnet werden, dass eine Wellenrichtung der Wellpapplagen, das heißt die Richtung, in der das gewellte Papier bei der Herstellung gestaucht wurde, um die Wellenstruktur herzustellen, in Längs- oder Querrichtung des Gebäudehüllelements oder in Dickenrichtung des Gebäudehüllelements verläuft. Die Wellenrichtung entspricht der Richtung quer zu den von den Wellen der Wellpapplagen gebildeten Wellenkämmen und Wellentälern, sodass die Wellenrichtung mit einer hypothetischen Ausbreitungsrichtung der Wellen der Wellpapplagen zusammenfällt.
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Durch die Anordnung der Wellpapplagen senkrecht zu der Außenlage und mit Wellenrichtung in Längs- oder Querrichtung des Gebäudehüllelements kann eine besonders gute Verklebung der einzelnen Wellpapplagen erreicht werden, da sowohl nicht gewellte Papiere als auch gewellte Papiere der Wellpapplagen mit der Außenlage und der Innenlage verklebt werden. Allerdings wird durch diese Ausrichtung ein Wärmedurchgangskoeffizient der Zwischenlagen erhöht, da ein direkter Luftstrom zwischen der Außenlage und der Innenlage ermöglicht wird.
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Bei der Ausrichtung der Wellpapplagen senkrecht zu der Außenlage mit Wellenrichtung in Dickenrichtung des Gebäudehüllelements ist der Wärmeübergang in Dickenrichtung besonders stark behindert, so dass das Gebäudehüllelement einen geringen Wärmedurchgangskoeffizient aufweist. Die Verklebung der Wellpapplagen mit der Außenlage und der Innenlage erfolgt jedoch ausschließlich durch die Verklebung der nicht-gewellten Papiere.
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Bei der Anordnung der Wellpapplagen parallel zu der Außenlage und/oder der Innenlage sind die einzelnen Wellpapplagen vorteilhafterweise so angeordnet, dass die Wellenrichtung der Längs- oder Querrichtung des Gebäudehüllelements entspricht. Auf diese Weise wird ein niedriger Wärmedurchgangskoeffizient erreicht. Die Tragfähigkeit ist bei dieser Anordnung jedoch vergleichsweise gering, da die Steifigkeit und die Festigkeit der Wellpappe in Elementdickenrichtung bei dieser Ausrichtung am geringsten sind. Bei der parallelen Anordnung der Wellpapplagen können großflächige Wellpapplagen verwendet werden, die vorteilhafterweise eine Länge und eine Breite aufweisen, die der Länge und der Breite der Außenlage bzw. der Innenlage zumindest näherungsweise entsprechen, so dass die Herstellung der Gebäudehüllelemente vereinfacht wird und kostengünstig möglich ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gebäudehüllelements ist vorgesehen, dass die Zwischenschicht aus Wellpapppaketen aufgebaut ist, wobei die Wellpapppakete jeweils aus mehreren, miteinander verklebten Wellpapplagen aus der Wellpappe bestehen. Die Verwendung von Wellpapppaketen ermöglicht die einfache Vorfertigung von Elementen, aus denen die Zwischenlage für unterschiedlich ausgestaltete und insbesondere unterschiedlich große Gebäudehüllelemente einfach zusammengesetzt werden kann. Die Verwendung von Wellpapppaketen ist insbesondere bei einer Ausrichtung der Wellpapplagen senkrecht zu der Außenlage bzw. der Innenlage vorteilhaft. Zur Herstellung der Zwischenlage aus Wellpapppaketen werden die Wellpapppakete unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet und erforderlichenfalls miteinander verklebt, wobei zur Verklebung wiederum ein biologisch abbaubarer Klebstoff verwendet wird.
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Zum Ausgleich von Unebenheiten insbesondere zwischen den äußeren Wellpapplagen und der Außenlage und der Innenlage wird zur Verklebung der Wellpapplagen sowie der Wellpapplagen mit der Außenlage und der Innenlage vorteilhafterweise ein Klebemittel mit Füllstoffen zum Ausgleich von Unebenheiten verwendet.
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Um die Steifigkeit der Gebäudehüllelemente weiter zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Außenlage und/oder die Innenlage profiliert ausgestaltet sind. Dabei können die Außenlage und die Innenlage beispielsweise ein Wellenprofil oder ein Rautenprofil aufweisen.
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Zur Verbindung mehrerer Gebäudehüllelemente zu einer Gebäudehülle ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an mindestens einem Seitenrand des Gebäudehüllelements eine parallel oder senkrecht zu der Innenlage und/oder der Außenlage angeordnete Nut ausgebildet ist, mit der eine Feder eines weiteren Gebäudehüllelements in Eingriff gebracht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass an mindestens einem Seitenrand des Gebäudehüllelements eine parallel oder senkrecht zu der Innenlage und/oder der Außenlage angeordnete Feder ausgebildet ist, die mit einer Nut eines weiteren Gebäudehüllelements in Eingriff gebracht werden kann.
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Durch die Verwendung einer Nut-Feder-Verbindung können die Gebäudehüllelemente einfach ineinander geschoben und formschlüssig miteinander verbunden werden. Um eine ausreichende Luft-, Wasser- und Wasserdampfundurchlässigkeit der Fugen, die zwischen mehreren aneinander angrenzend angeordneten Gebäudehüllelementen entstehen zu ermöglichen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Fugen ein Dichtelement angeordnet ist, wobei das Dichtelement mit einem Seitenrand des Gebäudehüllelements verbunden sein kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gebäudehüllelements werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine schematisch, teilweise geschnitten dargestellte Ansicht eines Gebäudehüllelements mit senkrecht zu einer Außenlage und einer Innenlage ausgerichteten Wellpapplagen, wobei eine Wellenrichtung einer Längsrichtung des Gebäudehüllelements entspricht,
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2 eine schematisch, ausschnittsweise geschnitten dargestellte Ansicht eines Gebäudehüllelements mit senkrecht zu einer Außenlage und einer Innenlage angeordneten Wellpapplagen, wobei eine Wellenrichtung der Wellpapplagen einer Dickenrichtung entspricht,
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3 eine schematisch, ausschnittsweise geschnitten dargestellte Ansicht eines Gebäudehüllelements mit parallel zu der Außenlage und der Innenlage angeordneten Wellpapplagen, wobei eine Wellenrichtung der Wellpapplagen einer Längsrichtung des Gebäudehüllelements entspricht,
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4 ein schematisch, teilweise geschnitten dargestelltes Gebäudehüllelement mit parallel zu der Außenlage und der Innenlage angeordneten Wellpapplagen, wobei eine Wellenrichtung einer Querrichtung des Gebäudehüllelements entspricht.
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5 eine schematisch, aussichnittsweise dargestellte Schittansicht zweier mittels einer Nut-Feder-Verbindung miteinander verbundener Gebäudehüllelemente.
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In den 1 bis 4 werden jeweils ein Gebäudehüllelement 1 mit einer Außenlage 2 und einer Innenlage 3 dargestellt, wobei die Außenlage 2 und die Innenlage 3 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind. Die Außenlage 2 und die Innenlage 3 sind jeweils kraftschlüssig mit einer Zwischenlage 4 verbunden, wobei die Zwischenlage 4 aus mehreren, miteinander verklebten Wellpapplagen 5 aus Wellpappe hergestellt ist. In den Figuren sind exemplarisch jeweils einzelne Wellpapplagen mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gebäudehüllelements 1 ist die Zwischenschicht 4 aus mehreren Wellpapppaketen 6 hergestellt. In den Figuren sind wiederum exemplarisch einzelne Wellpapppakete 6 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Zwischenschicht 4 weist eine Dicke 7 von 30mm bis 300mm auf.
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Die Wellpapppakete 6 bestehen aus miteinander verklebten Wellpapplagen 5, wobei die Wellpapplagen 5 senkrecht zu der Außenlage 2 und der Innenlage 3 ausgerichtet sind. Eine Wellenrichtung 8 entspricht einer Längsrichtung 9 des Gebäudehüllelements 1. Die Wellenrichtung 8 ist durch eine hypothetischen Ausbreitungsrichtung von Wellen der Wellpapplagen 5 bestimmt.
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Bei dem in 2 dargestellten Gebäudehüllelement 1 ist die Zwischenschicht 4 ebenfalls aus mehreren Wellpapppaketen 6 aufgebaut, wobei eine Ausrichtung der Wellpapplagen 5 der Wellpapppakete 6 ebenfalls senkrecht zu der Außenlage 2 und der Innenlage 3 ist. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausgestaltung des Gebäudehüllelements 1 entspricht eine Wellenrichtung 8 der Wellpapplagen 5 jedoch einer Dickenrichtung 10 des Gebäudehüllelements 1.
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Bei den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Zwischenschichten 4 jeweils aus mehreren, parallel zueinander und parallel zu der Außenlage 2 und der Innenlage 3 angeordneten und miteinander verklebten Wellpapplagen 5 hergestellt. Bei der in 3 dargestellten Variante entspricht eine Wellenrichtung 8 der Wellpapplagen 5 der Längsrichtung 9 des Gebäudehüllelements 1, während bei der in 4 dargestellten Variante die Wellenrichtung 7 einer Querrichtung 11 des Gebäudehüllelements 1 entspricht.
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5 zeigt eine schematische Schnittansicht zweier aussichnittsweise dargestellter Gebäudehüllelemente 1. Ein erstes Gebäudehüllelement 12 weist eine an einem Seitenrand 13 in einem der Außenlage 2 zugewandten Bereich des Gebäudehüllelements 12 angeordnete Nut 14 und eine in einem der Innenlage 3 zugewandten Bereich des Gebäudehüllelements 12 angeordnete Feder 15 auf. An einem Seitenrand 16 eines zweiten Gebäudehüllelements 17 sind dementsprechend in einem der Außenlage 2 zugewandten Bereich eine Feder 15 und in einem der Innenlage 3 zugewandten Bereich eine Nut 14 angeordnet. Durch die Nuten 14 und Federn 15 können die Gebäudehüllelemente 12 und 17 formschlüssig miteinander verbunden werden.
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An dem Seitenrand 13 ist zudem ein Dichtelement 18 angeordnet, um eine zwischen den Gebäudehüllelementen 12 und 17 gebildete Fuge 19 zu verschließen. Die Nuten 14 und Federn 15 sind einstückig mit der Außenlage 2 und der Innenlage 3 aus einem Blech hergestellt. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Nuten 14 und Federn 15 auf eine andere Art und Weise mit der Außenlage 2 und der Innenlage 3 zu verbinden.
