DE102016101919A1

DE102016101919A1 - Reinforcement and reinforced component

Info

Publication number: DE102016101919A1
Application number: DE102016101919.4A
Authority: DE
Inventors: Dominik Schlüter; Manfred Curbach
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Die Erfindung zielt insbesondere auf die thermische und elektrische Energiespeicherung in tragenden Strukturen ab und betrifft weiterhin ein Bewehrungselement, das ein im Wesentlichen flächiges, kraftaufnehmendes Textil aufweist, wobei das Textil elektrisch leitende oder halbleitende Eigenschaften aufweist und/oder geeignet ist, elektrochemische Effekte hervorzurufen, und wobei das Textil so gestaltet und so angeordnet ist, dass es als Leiter und Speicher für elektrische Energie und/oder als Leiter für Wärmeenergie wirksam ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bewehrungselements, dadurch gekennzeichnet, dass ein ursprünglich im Wesentlichen flächiges Textil gerollt oder gefaltet wird oder einzelne Filamente zum Einsatz kommen, wobei das gerollte oder gefaltete Textil oder die einzelnen Filamente durch eine Matrix miteinander verbunden und zur Kraftübertragung untereinander stabilisiert werden. Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil und ein Bauwerk, umfassend die erfindungsgemäßen Bewehrungselemente.The invention is particularly directed to the thermal and electrical energy storage in supporting structures and further relates to a reinforcing element having a substantially flat, kraftaufnehmendes textile, wherein the textile has electrically conductive or semiconductive properties and / or is suitable to cause electrochemical effects, and wherein the textile is shaped and arranged to act as a conductor and storage for electrical energy and / or as a conductor of thermal energy. The invention further relates to a method for producing a rod-shaped reinforcing element, characterized in that an originally substantially flat textile is rolled or folded or individual filaments are used, wherein the rolled or folded textile or the individual filaments connected to each other by a matrix and the Power transmission to be stabilized with each other. The invention also relates to a component and a building, comprising the reinforcing elements according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewehrungselement und ein bewehrtes Bauteil sowie ein daraus geschaffenes Bauwerk. Als Bewehrungselement ist insbesondere ein im Wesentlichen eindimensional wirksamer Bewehrungsstab, bestehend aus Textilien, und ein Herstellungsverfahren hierfür Gegenstand der vorliegenden Erfindung. The invention relates to a reinforcing element and a reinforced component and a structure created therefrom. As a reinforcing element is in particular a substantially one-dimensionally effective rebar, consisting of textiles, and a manufacturing method of this subject of the present invention.

Eine Bewehrung, oft auch als Armierung bezeichnet, verstärkt einen Körper durch das Einlegen eines anderen Körpers mit meist höherer Druck- oder Zugfestigkeit bzw. mit einer größeren Haltbarkeit gegenüber weiteren Einflüssen der Umwelt (Wasser, Frost, chemische und physikalische Angriffe). In Beton, der gegen Zugkräfte weit weniger widerstandsfähiger ist, als gegen Druckkräfte, wird meist eine Bewehrung aus Stahl oder aus textilen Strukturen wie AR-Glas oder Carbon zur Aufnahme der Zugkräfte oder zusätzlicher Druckkräfte eingelegt. Reinforcement, often referred to as reinforcement, strengthens a body by inserting another body with usually higher compressive or tensile strength or with a greater durability against further influences of the environment (water, frost, chemical and physical attacks). In concrete, which is far less resistant to tensile forces than to compressive forces, reinforcement made of steel or textile structures such as AR glass or carbon is usually used to absorb the tensile forces or additional compressive forces.

Die Form sowie die materiellen Eigenschaften der Bewehrung haben einen großen Einfluss auf die Trageigenschaften der Bewehrung. Einige wichtige Aspekte der Bewehrung werden im Folgenden dargestellt:
Ein erster Aspekt betrifft die Oberflächenbeschaffenheit der Bewehrung. Die Oberfläche der Bewehrung stellt die Schnittstelle zum Beton dar. Um eine für die Kraftübertragung optimale Oberfläche zu erhalten, kommen Ausführungen in gerippter Form zum Einsatz. Auch chemische Bindungen zwischen der Bewehrung und dem Beton sind denkbar. The shape as well as the material properties of the reinforcement have a great influence on the carrying properties of the reinforcement. Some important aspects of the reinforcement are shown below:
A first aspect concerns the surface condition of the reinforcement. The surface of the reinforcement is the interface to the concrete. In order to obtain an optimal surface for the power transmission, versions in ribbed form are used. Also chemical bonds between the reinforcement and the concrete are conceivable.

Vornehmlich in textilen Strukturen spielt die Kraftübertragung zwischen den äußeren Filamenten, welche in direktem Kontakt mit dem Beton stehen, und den weiter innen liegenden Filamenten eine große Rolle. Ist hier eine Kraftübertragung zwischen den einzelnen Filamenten nicht gewährleistet, so werden die inneren Fasern im Vergleich zu den äußeren geringer belastet. Dies bedeutet in vielen Fällen eine schlechte Ausnutzung der eigentlich erreichbaren Tragfähigkeiten. Especially in textile structures, the power transmission between the outer filaments, which are in direct contact with the concrete, and the farther inside filaments plays a major role. If a transmission of force between the individual filaments is not guaranteed, the inner fibers are less loaded than the outer ones. This means in many cases a poor utilization of the actually achievable load capacities.

Die Spannungs-Dehnungscharakteristik einer Bewehrung spielt eine wichtige Rolle bei der Kraftübertragung zwischen Beton und Bewehrung. Da Glas beispielsweise einen geringen E-Modul aufweist, sind die Mechanismen der Kraftübertragung von Beton auf die Glasbewehrung zu denen von Stahlbewehrungen sehr verschieden. Damit sind auch die anwendbaren Berechnungsmethoden nicht mehr übertragbar. The stress-strain characteristics of a reinforcement play an important role in the transmission of power between concrete and reinforcement. For example, since glass has a low modulus of elasticity, the mechanisms of power transmission from concrete to glass reinforcement are very different from those of steel reinforcements. Thus, the applicable calculation methods are no longer transferable.

Carbonbewehrung tendiert zu einem sogenannten spröden Versagen. Ist die maximale Zugspannung einer Faser erreicht, so kommt es zu einem schlagartigen Versagen. Dies geschieht vornehmlich bei harten und spröden Materialien mit geringer Duktilität und Zähigkeit. Anders als bei Bewehrungen aus Stahl, entsteht bei Bewehrungen aus Carbon keine duktile Verformung. Die Gefahr eines Sprödbruches und damit des plötzlichen Versagens ist dementsprechend höher. Carbon reinforcement tends to be a so-called brittle failure. If the maximum tensile stress of a fiber is reached, then it comes to a sudden failure. This happens primarily in hard and brittle materials with low ductility and toughness. Unlike steel reinforcements, carbon reinforcements do not create ductile deformation. The risk of brittle fracture and thus of sudden failure is accordingly higher.

Die konventionelle Forschung konzentriert sich darauf – gerade in komplexen Systemen wie einem Gebäude, konkreter einem Wohnhaus – nur einzelne Subsysteme, wie beispielsweise Energiespeicherung und Tragverhalten, voneinander getrennt zu entwickeln. Diese Subsysteme vom System abgekoppelt zu betrachten führt zwangsläufig zu Optimierungsgrenzen und bringt schlussendlich nur noch beschränkte Einsparmöglichkeiten. Ein durchaus besserer Ansatz ist die Nutzung ein und desselben Materials für verschiedene Funktionalitäten. Gerade Carbon besitzt dahingehend optimale Eigenschaften, da es neben seinen herausragenden mechanischen auch sehr gute elektrische und thermische Eigenschaften aufweist. Conventional research concentrates on this - especially in complex systems such as a building, more specifically a residential building - to develop only individual subsystems, such as energy storage and structural behavior, separately. Uncoupling these subsystems from the system inevitably leads to limits of optimization and ultimately brings only limited savings. A much better approach is to use one and the same material for different functionalities. Straight carbon possesses optimum properties in this respect, because besides its outstanding mechanical properties it also has very good electrical and thermal properties.

Die Entwicklung von Speichersystemen stellt momentan eine große Herausforderung beim Umbau der Energieversorgung auf erneuerbare Energien dar. Speichersysteme dienen zum Ausgleich zwischen schwankendem Energieangebot und sich verändernder Energienachfrage. Stromspeicher können Lastspitzen sowie Angebotsspitzen ausgleichen, flexibilisieren die Energieversorgung und garantieren in dezentralen Netzen eine Versorgungssicherheit. Ökonomische Vorteile bringen Energiespeicher in Wohnhäusern beispielsweise durch die Speicherung von günstigem Nachtstrom. Unternehmen zahlen an die Netzwerkbetreiber unter anderem für die Bereitstellung einer maximalen elektrischen Leistung. Diese kann gesenkt werden, wenn das Unternehmen seine benötigten Leistungsspitzen durch Energiespeicherung senken kann. The development of storage systems is currently a major challenge in transforming the energy supply to renewable energy. Storage systems are designed to balance fluctuating energy supply and changing energy demand. Electricity storage can compensate for load peaks as well as supply peaks, make the energy supply more flexible and guarantee security of supply in decentralized networks. Economic advantages bring energy storage in homes, for example, by storing cheap nighttime electricity. Companies pay to network operators, among other things, to provide maximum electrical power. This can be lowered if the company can reduce its required power peaks through energy storage.

Bewehrungen werden nach dem Stand der Technik zumeist durch gerippte Stahlstäbe verwirklicht. Die thermischen und elektrischen Eigenschaften erlauben nur eine Funktionalisierung in nur unzureichendem Maße. Weiterhin ist Stahl empfindlich gegen chemische und physikalische Angriffe. Die Zugfestigkeit von Stahl ist geringer als die von Carbon. Bei der Entwicklung von neuen Bewehrungssystemen (wie beispielsweise aus Carbon) wird die Bewehrung nur in Hinblick auf die Tragfähigkeit optimiert. Das gleiche gilt bei der Entwicklung von Speichern, bei denen lediglich die Energiespeicherung im Vordergrund steht. Materialien multifunktional einzusetzen ist ein weitaus effektiverer und materialsparender Weg. Reinforcements are realized in the prior art usually by ribbed steel bars. The thermal and electrical properties only allow functionalization to an insufficient degree. Furthermore, steel is sensitive to chemical and physical attack. The tensile strength of steel is lower than that of carbon. When developing new reinforcement systems (such as carbon), the reinforcement is only optimized in terms of carrying capacity. The same applies to the development of storage systems, where only the energy storage is in the foreground. Multi-functional use of materials is a far more effective and material-saving way.

Als eine Schnittstelle zwischen der Textilindustrie und der Bauindustrie werden momentan textile Bewehrungsstrukturen in stärkerem Maße als Bewehrung eingesetzt. Dabei werden beispielsweise grobmaschige Gelege direkt in den Beton eingelegt. Die eingesetzten Textilien sind auf Gelege reduziert und müssen weiterhin eine Grobmaschigkeit aufweisen, damit der Beton in den Zwischenraum eindringen kann. Derartige textile Bewehrungsstrukturen sind in ihrer Tragfähigkeit begrenzt und nehmen im Vergleich zu stabförmigen Bewehrungsstrukturen eine geringere Zugkraft auf. As an interface between the textile industry and the construction industry, textile reinforcing structures are currently being used more than ever Reinforcement used. For example, coarse meshes are inserted directly into the concrete. The textiles used are reduced to scrim and must continue to have a coarse mesh, so that the concrete can penetrate into the gap. Such textile reinforcing structures are limited in their carrying capacity and take in comparison to rod-shaped reinforcing structures on a lower tensile force.

Ergänzend ist anzumerken, dass der momentane Gebrauch von Bewehrungselementen aus Stahl zu einer geringeren Lebensdauer von Bauwerken führt, da Stahl anfällig gegen chemische und physikalische Angriffe ist. Weiterhin sind Stahlstäbe nur schwer thermisch oder elektrisch zu funktionalisieren. In addition, it should be noted that the current use of steel reinforcement elements results in reduced structural life, as steel is susceptible to chemical and physical attack. Furthermore, steel rods are difficult to thermally or electrically functionalize.

Energiespeicher für elektrische Energie unterschiedlicher Bauarten sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei das stetige Interesse an einer höheren Kapazität noch nicht ausreichend befriedigt werden konnte. Dabei werden thermische, elektrische, chemische und mechanische Energiespeicher betrachtet. Eine Lösung, die ökonomisch und ökologisch sinnvoll ist und die momentanen Probleme der Energiespeicherung löst, wurde bisher nicht gefunden. So stehen immer weniger Flächen für Pumpspeicherkraftwerke zur Verfügung, die Speicherung von Wasserstoff hat eine geringe Effizienz und bringt viele technische Probleme mit sich und auch Druckluftspeicher oder REDOX-Flow Batterien sind noch nicht ausreichend ausgereift. Somit existieren wegen technischer Probleme, ungenügender Kapazität, zu hohen Verlusten bzw. einer schlechten Effektivität momentan noch keine zufriedenstellenden Lösungen zur Energiespeicherung. Energy stores for electrical energy of different types are known from the prior art, wherein the steady interest in a higher capacity could not be sufficiently satisfied. Here are considered thermal, electrical, chemical and mechanical energy storage. A solution that makes economic and ecological sense and solves the current problems of energy storage has not yet been found. So less and less space is available for pumped storage power plants, the storage of hydrogen has a low efficiency and brings many technical problems with itself and compressed air storage or REDOX-flow batteries are not sufficiently mature. Thus, due to technical problems, insufficient capacity, high losses or poor effectiveness, there are currently no satisfactory solutions for storing energy.

Aus dem Stand der Technik bei der Speicherentwicklung sind sogenannte Superkondensatoren bekannt. Superkondensatoren speichern Energie in Form von elektrisch geladenen Ionen, welche auf der Oberfläche von porösen Materialien (beispielsweise Kohlenstoff) angesammelt sind. Sie können durch ihre hohe Leistungsdichte innerhalb kürzester Zeit geladen und entladen werden und verfügen, verglichen mit herkömmlichen Kondensatoren, über eine hohe Lebensdauer. Ihr Nachteil ist die im Vergleich zur Batterie geringere Energiedichte. Ein Superkondensator besteht vornehmlich aus drei Komponenten, dem Separator, dem Elektrolyt und der Elektrode. From the state of the art in memory development so-called supercapacitors are known. Supercapacitors store energy in the form of electrically charged ions accumulated on the surface of porous materials (e.g., carbon). They can be charged and discharged in a very short time due to their high power density and have a long service life compared to conventional capacitors. Their disadvantage is the lower energy density compared to the battery. A supercapacitor consists primarily of three components, the separator, the electrolyte and the electrode.

Die Nutzung des thermoelektrischen Effekts zur Energiegewinnung an Gebäuden ist bekannt und wird auch in Ergänzung zur photovoltaischen Stromerzeugung aus Sonnenstrahlung vorgeschlagen. So beschreibt die Druckschrift EP 2 239 787 A1 einen Solarkollektor, der den photovoltaischen Effekt mit dem thermoelektrischen Seebeckeffekt kombiniert und dazu im Inneren eine Isolation aufweist, um die beiden Leiter entsprechend zu beabstanden. Dadurch kann ein ausreichend großer Temperaturunterschied gehalten werden, ohne dass dieser sich zu schnell über die Zwischenschicht ausgleicht. Der beschriebene Solarkollektor ist an Fassade und Dach in herkömmlicher Weise anbringbar. Er ist jedoch starr und weist keine Flexibilität auf. Ein Einsatz in Bauelementen, die bei Einbau oder im Einsatz elastisch sein müssen, ist somit ausgeschlossen. Der Solarkollektor muss zudem immer an der Oberfläche des betreffenden Gebäudes angebracht sein. Dadurch beeinflusst er das Aussehen des Gebäudes. Weiterhin ist die Schichtdicke begrenzt, da nur ein Aufbau begrenzter Stärke auf die Fassade tolerierbar ist. Weitere Ausführungsformen in Anlehnung an die Druckschrift DE 10 2011 115 172 A1 sind vorgesehen, wobei für die Erfindung elektrisch leitenden oder halbleitende Materialien zum Einsatz kommen, die eine entsprechende Festigkeit für den Einsatz als Bewehrung aufweisen, dann allerdings nicht zu einem Stab gewickelt, sondern als flächige Bewehrung. The use of the thermoelectric effect for energy production in buildings is known and is also proposed in addition to photovoltaic power generation from solar radiation. This is how the document describes EP 2 239 787 A1 a solar collector, which combines the photovoltaic effect with the thermoelectric Seebeckeffekt and in the interior has an insulation to space the two conductors accordingly. This allows a sufficiently large temperature difference can be maintained without this compensates too quickly on the intermediate layer. The solar collector described can be attached to the facade and roof in a conventional manner. However, it is rigid and has no flexibility. A use in components that must be elastic when installed or in use, is therefore excluded. The solar collector must always be attached to the surface of the building in question. This influences the appearance of the building. Furthermore, the layer thickness is limited, since only a structure of limited strength on the facade is tolerable. Further embodiments based on the publication DE 10 2011 115 172 A1 are provided, for the invention, electrically conductive or semiconducting materials are used, which have a corresponding strength for use as a reinforcement, but then not wound into a bar, but as a planar reinforcement.

Aus der Druckschrift WO 2013/041094 A2 ein textiles thermoelektrisches Bauelement bekannt, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendungen eines textilen thermoelektrischen Bauelements. Dabei wird ein elektrisch isolierendes flächiges Trägermaterial, das in der Weise von Deckfäden bedeckt und von Verbindungsfäden mit jeweils unterschiedlichen thermoelektrischen Materialeigenschaften durchsetzt ist, dass die Deckfäden und die Verbindungsfäden miteinander einen thermoelektrischen Effekt hervorrufen. Vorgeschlagen wird die Verwendung des textilen thermoelektrischen Bauelements, wobei dieses wahlweise als Seebeck-Element zur Spannungserzeugung und als Peltier-Element zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz eingesetzt wird und die Seiten der niedrigen und der hohen Temperatur bedarfsweise gewechselt werden. Weitere Verwendungen liegen darin, dass die von den einzelnen Bereichen des thermoelektrischen Bauelements elektrischen Spannungen getrennt erfasst und einer Signalverarbeitung zugeführt werden. Allerdings werden die vorgesehenen Effekte nur in der Dämmschicht erzielt, wo ein geringerer Temperaturgradient vorliegt. From the publication WO 2013/041094 A2 a textile thermoelectric device known, a process for its preparation and uses of a textile thermoelectric device. In this case, an electrically insulating flat carrier material, which is covered in the manner of cover threads and interspersed by connecting threads, each having different thermoelectric material properties, that the cover threads and the connecting threads together cause a thermoelectric effect. Proposed is the use of the textile thermoelectric device, this being optionally used as a Seebeck element for voltage generation and as a Peltier element for generating a temperature difference and the sides of the low and the high temperature are changed as needed. Further uses are that of the individual areas of the thermoelectric device detected electrical voltages separately and signal processing. However, the intended effects are achieved only in the insulating layer, where there is a lower temperature gradient.

Bewehrungsstrukturen aus Textilien werden momentan aus Gelegen hergestellt. Die in der Textilindustrie bereits entwickelten Technologien, welche meist auf Gewebe oder andere textile Strukturen zurückgreifen, können aus diesem Grund nur mit großem Aufwand in die Bewehrungsstruktur integriert werden. Weiterhin ist die Tragfähigkeit von textilen Bewehrungen geringer als bei eindimensionalen Bewehrungsstrukturen mit großem Durchmesser. Textile reinforcement structures are currently made from laid. For this reason, the technologies already developed in the textile industry, which usually rely on fabric or other textile structures, can only be integrated with great effort into the reinforcement structure. Furthermore, the load-bearing capacity of textile reinforcements is lower than with one-dimensional reinforcing structures with large diameters.

Momentan erhältliche Carbonstäbe sind für den Einsatz als Bewehrung nur unzureichend nutzbar. Sie weisen schlechte Verbundeigenschaften, eine ungünstige Spannungs-Dehnungscharakteristik, eine schlechte Kraftübertragung zwischen den Filamenten sowie sprödes Versagen auf. Die steifen Stäbe sind meist schwer auf der Baustelle einzusetzen. Currently available carbon rods are insufficiently usable for use as reinforcement. They have poor composite properties, unfavorable stress-strain characteristics, poor force transmission between filaments, and brittle failure. The stiff rods are usually difficult to use on the construction site.

Wegen technischer Probleme, ungenügender Kapazität, zu hohen Verlusten bzw. einer schlechten Effektivität existieren momentan auch noch keine zufriedenstellenden Lösungen zur Energiespeicherung. Because of technical problems, insufficient capacity, too high losses or a bad effectiveness there are currently no satisfactory solutions for energy storage.

Zudem führt die getrennte Betrachtung von Bewehrungssystemen und Energiespeicherung zu Optimierungsgrenzen. Da nur einzelne Subsysteme betrachtet und für sich optimiert werden können, werden die Möglichkeiten zur Ressourcenschonung und Materialdoppelnutzung nicht ausgeschöpft. In addition, the separate consideration of reinforcement systems and energy storage leads to optimization limits. Since only individual subsystems can be viewed and optimized for themselves, the opportunities for resource conservation and material dual use are not exhausted.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe einer Funktionalisierung von Bewehrungsstrukturen zugrunde. Dabei soll das Bewehrungselement für mineralische Matrixmaterialien, wie z.B. Beton, so ausgeführt werden, dass zusätzliche Funktionen zur Energiespeicherung realisierbar sind. Insbesondere soll die Bewehrung mit einer elektrischen oder elektrochemischen Zusatzfunktion ausgerüstet werden. Aufgabe ist es weiterhin, ein Verfahren zur Herstellung der Bewehrungselemente anzubieten. Es soll unmittelbar elektrische, unmittelbar thermische und mittelbar über thermische auch elektrische Energie gespeichert werden. The invention is therefore based on the task of functionalizing reinforcement structures. In this case, the reinforcing element for mineral matrix materials, such. Concrete, are designed so that additional functions for energy storage can be realized. In particular, the reinforcement should be equipped with an additional electrical or electrochemical function. The task is still to offer a method for producing the reinforcing elements. It is to be stored directly electrical, direct thermal and indirectly via thermal and electrical energy.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die effektive Nutzung von eingesetzten Ressourcen, wie Material und Bauraum. Dies kann durch eine Funktionalisierung der eingesetzten tragenden Strukturen erreicht werden. Eine Aufgabe dieser Erfindung betrifft somit die Funktionalisierung des Betons sowie der Bewehrung, um den beschriebenen Aufgaben gerecht zu werden. Weiterhin stellt es sich als erforderlich dar, die Energiespeicherung zu relativ geringen zusätzlichen Kosten zu ermöglichen. Another object of this invention is the effective use of resources such as material and space. This can be achieved by functionalizing the supporting structures used. An object of this invention thus relates to the functionalization of the concrete and the reinforcement in order to meet the described tasks. Furthermore, it is necessary to enable energy storage at relatively low additional cost.

Die Aufgabe wird gelöst durch Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen angeben. The object is achieved by claim 1, wherein the dependent claims indicate advantageous developments.

Vorgesehen ist ein Bewehrungsstab, der ein flächiges Textil aufweist, das durch Aufrollen oder Falten in eine eindimensionale bzw. eindimensional wirksame Form, z. B. eine Stabform, gebracht worden ist. Das Textil kann dabei als Hybrid unterschiedlicher Fasern (beispielsweise als Mischung aus Carbon- und Glasfilamenten) ausgeführt sein. Weiterhin kann durch das Übereinanderlegen verschiedenartiger Textilien vor einem Roll- und/oder Faltprozess ein hybrider und/oder multifunktionaler Stab hergestellt werden. Die verwendeten Textilien können sich dabei in Faserausrichtung, Funktionalität oder Material unterscheiden. Um den Verbund zwischen den Filamenten bzw. den verschiedenen Schichten innerhalb des Bewehrungsstabes herzustellen, kann eine Matrix, beispielsweise auf Epoxydharz basierend, hinzugefügt werden. Provided is a reinforcing bar, which has a flat textile, by rolling or folding in a one-dimensional or one-dimensional effective form, for. B. a rod shape has been brought. The textile can be designed as a hybrid of different fibers (for example, as a mixture of carbon and glass filaments). Furthermore, by superimposing different types of textiles prior to a rolling and / or folding process, a hybrid and / or multifunctional rod can be produced. The textiles used may differ in fiber orientation, functionality or material. To form the bond between the filaments or the various layers within the reinforcing bar, a matrix, for example based on epoxy resin, may be added.

Die Erfindung dient durch die Möglichkeit der unmittelbaren oder mittelbaren Speicherung von elektrischer Energie auch dem Ausgleich fluktuierender Energieerzeugung und fluktuierender Energienachfrage. The invention also serves to balance fluctuating energy production and fluctuating energy demand by allowing direct or indirect storage of electrical energy.

Das erfindungsgemäße Bewehrungselement ist in der Weise ausgeführt, dass die Speicherung der elektrischen Energie nach einem Kondensatoreffekt, insbesondere durch einen Doppelschichtkondensator, erfolgt. Darüber hinaus ist eine Energieerzeugung vorgesehen, die nach einem thermoelektrischen Effekt oder einem Piezoeffekt erfolgt. The reinforcing element according to the invention is designed in such a way that the storage of the electrical energy takes place after a capacitor effect, in particular by a double-layer capacitor. In addition, an energy generation is provided, which takes place after a thermoelectric effect or a piezoelectric effect.

Für diese Energiespeicherung steht eine große Masse an Bausubstanz mit hoher Wärmespeicherkapazität zur Verfügung. Um diese Art der thermischen Energiespeicherung nutzbar und akzeptabel für den Verbraucher zu gestalten, muss dem Verbraucher die gespeicherte Energie ausreichend schnell zur Verfügung gestellt werden. Ein thermischer Speicher mit ausreichender Leistungsdichte, also mit der Fähigkeit der schnellen Auf- und Entladung ist gefordert. Weiterhin soll die Möglichkeit gegeben werden, thermische Energie wieder in elektrische Energie umzuwandeln oder für bestimmte Verbraucher wie der Warmwasserbereitung auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben. For this energy storage, a large mass of building fabric with high heat storage capacity is available. To make this type of thermal energy storage usable and acceptable to the consumer, the stored energy needs to be made available to the consumer fast enough. A thermal storage with sufficient power density, so with the ability of fast charging and discharging is required. Furthermore, the possibility should be given to convert thermal energy back into electrical energy or raise for certain consumers such as water heating to a higher temperature level.

Die Komponenten der gerollten Bewehrung können weiterhin aus Materialien hergestellt werden, welche neben ihrer Funktion als Bewehrungselement auch ausgezeichnete Eigenschaften als Energiespeicher aufweisen. Im Speziellen kann das Bewehrungselement als Superkondensator ausgeführt werden. Besonders gute Ergebnisse ließen sich dabei erzielen, wenn die Elektrode im Wesentlichen aus Carbonfilamenten besteht. The components of the rolled reinforcement can furthermore be produced from materials which, in addition to their function as a reinforcing element, also have excellent properties as energy stores. In particular, the reinforcing element can be designed as a supercapacitor. Particularly good results could be achieved if the electrode consists essentially of carbon filaments.

Das erfindungsgemäße Bewehrungselement ist bevorzugt aus textilen Lagen aufgebaut, welche durch eine Matrix mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei sind besonders bevorzugt eine Stabform für zumindest eindimensionale Krafteinleitung oder eine Plattenform für zumindest zweidimensionale Krafteinleitung vorgesehen. The reinforcing element according to the invention is preferably constructed of textile layers which are mechanically and / or electrically interconnected by a matrix. In this case, a rod shape for at least one-dimensional application of force or a plate shape for at least two-dimensional force introduction are particularly preferably provided.

Das Bewehrungselement dient somit unter anderem als elektrischer Energiespeicher, insbesondere als Kondensator, oder weist andere elektrische oder elektrochemische Effekte auf, die auf elektrischer Leitung oder Halbleitung beruhen. The reinforcing element thus serves inter alia as an electrical energy storage, in particular as a capacitor, or has other electrical or electrochemical effects, which are based on electrical conduction or semiconducting.

Im Speziellen betrifft die Erfindung einen Kondensator mit zusätzlich hohen mechanischen Trageigenschaften bzw. ein Bewehrungselement mit elektrischer Speicherkapazität. Dieses kann als Lamelle, Band oder Stab, außerhalb und innerhalb des Betonelements, zum Neubau oder zur Ertüchtigung eingesetzt werden. In particular, the invention relates to a capacitor with additionally high mechanical support properties or a reinforcing element with electrical storage capacity. This can be used as a lamella, band or rod, outside and inside the concrete element, for new construction or for upgrading.

Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine Integration von weiteren Funktionen, wie beispielsweise Energieübertragung, Energiespeicherung, Signalübertragung oder Signalverarbeitung in die Bewehrungsstruktur. Diese Erfindung zielt vorwiegend auf ein Verfahren ab, welches es ermöglicht, die Bewehrungsstruktur als Energiespeicher zu funktionalisieren. Aus diesem Grund vereint die vorliegende Erfindung die zwei Funktionen Energiespeicherung und Tragverhalten. Die Funktionalisierung der Bewehrung ist jedoch nicht auf die Speicherung elektrischer Energie bzw. auf Energiespeicherung an sich begrenzt. Furthermore, the invention enables integration of other functions, such as energy transmission, energy storage, signal transmission or signal processing in the reinforcement structure. This invention is primarily aimed at a method which makes it possible to functionalize the reinforcement structure as an energy store. For this reason, the present invention combines the two functions of energy storage and structural behavior. However, the functionalization of the reinforcement is not limited to the storage of electrical energy or energy storage per se.

Eine weitere Möglichkeit zur Energiespeicherung in einem bewehrten Betonbauteil besteht darin, in die Betonmatrix Wärme einzutragen und zu speichern und später die Wärme als solche zu nutzen oder in elektrische Energie umzuwandeln. Another possibility for energy storage in a reinforced concrete component is to enter and store heat in the concrete matrix and later to use the heat as such or to convert it into electrical energy.

Eine textile, und dadurch flächige, und thermisch leitfähige Bewehrung ermöglicht diesen schnellen Energieeintrag in die Betonmatrix. Durch den Einsatz der Betonmatrix als Energiespeicher wird die in Gebäuden eingesetzte Masse an Beton für die Energiespeicherung funktionalisiert. Dies ermöglicht die Speicherung von Energie in Gebäuden in großem Stile ohne großen zusätzlichen Platzbedarf und Materialaufwand. A textile, and thus flat, and thermally conductive reinforcement allows this rapid energy input into the concrete matrix. By using the concrete matrix as energy storage, the mass of concrete used in buildings for the storage of energy is functionalized. This allows the storage of energy in buildings in large styles without much additional space and material costs.

Dies stellt eine neue Konzeption zur Nutzbarmachung der Bewehrung und der Betonmatrix zur thermischen Energiespeicherung dar und ermöglicht den Einsatz der Bausubstanz selbst als Energiespeicher. Dieser Ansatz geht mit einem hohen Potential an Optimierungsmöglichkeiten einher. This represents a new concept for the utilization of the reinforcement and the concrete matrix for thermal energy storage and enables the use of the building substance itself as energy storage. This approach is associated with a high potential for optimization possibilities.

Ein weiteres Element dieser Erfindung ist die Konzeption des schichtweise aufgebauten Wandelements. Die Gestaltung eines Energiespeicherelements mittels zwei voneinander getrennten, beispielsweise tragenden Wänden stellt einen neuen Ansatz der Energiespeicherung dar. Another element of this invention is the design of the layered wall element. The design of an energy storage element by means of two separate, for example, supporting walls represents a new approach to energy storage.

Neu ist außerdem die thermische Koppelung von zwei tragenden Wandelementen. Diese Kopplung ermöglicht eine geregelte Abgabe der thermischen Energie an den Innenraum. Weiterhin ermöglicht diese Kopplung von mindestens zwei Speicherelementen die Umwandlung der thermischen Energie in elektrische Energie, insbesondere basierend auf Peltier-Elementen. Dies stellt einen neuen Ansatz der elektrischen Energiegewinnung aus aufgeheizten Betonelementen dar. Also new is the thermal coupling of two load-bearing wall elements. This coupling allows a controlled release of thermal energy to the interior. Furthermore, this coupling of at least two memory elements allows the conversion of the thermal energy into electrical energy, in particular based on Peltier elements. This represents a new approach to the generation of electrical energy from heated concrete elements.

Die direkte Integration von thermoelektrischen Bauteilen in Beton- oder spezielle Wandelemente ist ein weiterer Ansatz, um Materialien, im Speziellen die Bewehrung, multifunktional einzusetzen. Die Integration von thermoelektrischen Bauteilen in Wand- oder Deckenelementen ermöglicht neben einer Energiegewinnung aus einfallender Sonnenstrahlung auch die aktive Kühlung oder Beheizung des Wohninnenraums und kann darüber hinaus die Wärmedämmung der Wand vergrößern. The direct integration of thermoelectric components in concrete or special wall elements is another approach to multi-functional use of materials, especially the reinforcement. The integration of thermoelectric components in wall or ceiling elements allows not only energy from incident solar radiation and the active cooling or heating of the living room and can also increase the thermal insulation of the wall.

Hierbei ist der Einsatz von Glasfasern vorgesehen, welche Licht durch ein dämmendes Element, insbesondere ein Betonelement, auf eine Schicht transportieren, welche Strahlungswärme absorbiert und dadurch Wärme produziert. Dies stellt in der Baubranche ebenfalls einen neuen Ansatz dar. Die Verwendung einer Carbonbewehrung, welche bevorzugt die Glasfasern in ihrer Position halten, sorgt für einen vereinfachten Herstellungsprozess. Durch die Kopplung dieser Energieaufnahme mit einem thermischen Speicher wird eine Steuerung der durch Sonnenstrahlung gewonnenen thermischen Energie ermöglicht. Die Kopplung mit einem Peltier-Element ermöglicht es, aus Sonnenstrahlung elektrische Energie zu gewinnen. Here, the use of glass fibers is provided, which transport light through a insulating element, in particular a concrete element, on a layer which absorbs radiant heat and thereby produces heat. This also represents a new approach in the construction industry. The use of a carbon reinforcement, which prefers to hold the glass fibers in position, ensures a simplified manufacturing process. By coupling this energy intake with a thermal storage, a control of the thermal energy obtained by solar radiation is made possible. The coupling with a Peltier element makes it possible to obtain electrical energy from solar radiation.

Es ist weiterhin ein modularer Aufbau vorgesehen, wodurch eine flexible Gestaltung des Systems ermöglicht wird. Dadurch ergeben sich regelungstechnische Vorteile. Die Energie kann zwischen Modulen übertragen werden. Die Einleitung der zu speichernden Energie über das der Erfindung zugrundeliegende Bewehrungselement ermöglicht den modularen Aufbau. It is further provided a modular structure, whereby a flexible design of the system is made possible. This results in control engineering advantages. The energy can be transferred between modules. The introduction of the energy to be stored on the underlying the invention reinforcement element allows the modular design.

Die jeweiligen Module können bei Bedarf unabhängig voneinander mit thermischer Energie aufgeladen und unabhängig voneinander entladen werden. Weiterhin können bauseitig Elemente hinzugefügt oder entfernt werden, was auch Reparaturmaßnahmen ermöglicht. Durch den modularen Aufbau ergeben sich regelungstechnische Vorteile, die es ermöglichen, die einzelnen thermischen Speichermodule auf eine spezifisch optimale Temperatur zu regeln. Der modulare Aufbau ermöglicht eine gute Regelung der Ein- und Ausleitung von thermisch gespeicherter Energie. So kann die thermische Energie zwischen den einzelnen Modulen übertragen werden. Die Erwärmung einzelner Module auf verschiedene Temperaturen ermöglicht eine Optimierung der Wärmeübertragung beispielsweise bei der Übertragung der gespeicherten Energie auf einen Wärmeüberträger oder bei der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie. Weiterhin ermöglicht der modulare Aufbau einen einfachen Austausch defekter Module. The respective modules can be charged independently of each other with thermal energy as needed and discharged independently. Furthermore, on-site elements can be added or removed, which also allows repair measures. The modular design results in control engineering advantages that make it possible to regulate the individual thermal storage modules to a specific optimum temperature. The modular design allows a good control of the entry and exit of thermally stored energy. This allows the thermal energy to be transferred between the individual modules. The heating of individual modules to different temperatures allows an optimization of the heat transfer, for example, in the transfer of stored energy to a heat exchanger or in the conversion of heat energy into electrical energy. Furthermore, the modular design allows easy replacement of defective modules.

Der Wirkungsgrad von Peltier-Elementen ist relativ gering. Handelsübliche Elemente arbeiten bei einem Wirkungsgrad von ca. 6%. Dies bedeutet, dass 6% der übertragenen Wärme in Energie umgewandelt werden können. Durch die thermische Kopplung zweier Betonelemente kann ein solches Peltier-Element betrieben werden. Der relativ geringe Wirkungsgrad fällt nicht negativ ins Gewicht, da die nicht umgewandelte Wärme zum Heizen der Wohnung genutzt werden kann. Die Energieumwandlung aus dem thermischen Speicher in elektrische Energie entspricht in etwa dem Energieverbrauch privater Haushalte in Deutschland, bei dem ca. 8% der benötigten Energie als elektrische Energie verbraucht wird. Die Energiemenge, welche in einem Wandelement gespeichert werden kann, ist, bedingt durch dessen große Masse, relativ hoch und ausreichend für einen Haushalt. The efficiency of Peltier elements is relatively low. Commercially available elements work at an efficiency of about 6%. This means that 6% of the heat transferred can be converted into energy. By the thermal coupling of two concrete elements, such a Peltier element can be operated. The relatively low efficiency is not negative, since the unconverted heat can be used to heat the apartment. The energy conversion from the thermal storage into electrical energy corresponds approximately to the energy consumption of private households in Germany, where about 8% of the required energy is consumed as electrical energy. The amount of energy that can be stored in a wall element is, due to its large mass, relatively high and sufficient for a household.

Energie kann zwischen dem Beton-Speicherelement und einem Verbraucher übertragen werden. Dieser kann beispielsweise durch einen Aufbau mit Konvektionskanälen oder durch die Integration von Rohren, welche eine zur Wärmeübertragung taugliche Flüssigkeit führen, realisiert werden. Dadurch wird eine Nutzung der thermisch gespeicherten Energie möglich. Energy can be transferred between the concrete storage element and a consumer. This can be realized, for example, by a construction with convection channels or by the integration of pipes which carry a liquid suitable for heat transfer. This makes it possible to use the thermally stored energy.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung ist es, im Wesentlichen die gesamte Bausubstanz zur Energiespeicherung ohne großen zusätzlichen Material- und Platzaufwand nutzbar machen zu können. Durch den multifunktionalen Einsatz der Bewehrung und der Betonmatrix werden wichtige Ressourcen eingespart. Material, welches ohnehin als tragende Struktur in unseren Gebäuden benötigt wird, wird mit einer weiteren Funktion versehen. The particular advantage of this invention is to make it possible to use substantially the entire building substance for energy storage without much additional material and space requirements. The multifunctional use of the reinforcement and the concrete matrix saves important resources. Material, which is needed anyway as load-bearing structure in our buildings, is provided with another function.

Eine weitere wichtige Ressource – gerade in Ballungsräumen – ist Raum. Durch den Einsatz des bewehrten Betons sowohl als tragende Struktur als auch als Wärmespeicher ermöglicht ein platzsparendes Energiespeicher- und Heizsystem. Another important resource - especially in metropolitan areas - is space. The use of the reinforced concrete, both as a supporting structure and as a heat storage, enables a space-saving energy storage and heating system.

Die thermische Kopplung von zwei Betonelementen ermöglicht den Betrieb von Verbrauchern, deren Funktionsprinzip auf einem Temperaturgradienten beruht, wie dies z. B. beim Thermoelement der Fall ist. Andererseits wird dadurch auch eine Übertragung der thermischen Energie in andere Module und somit andere Räume, in andere Decken- oder Wandelemente möglich. The thermal coupling of two concrete elements allows the operation of consumers whose operating principle is based on a temperature gradient, as z. B. the thermocouple is the case. On the other hand, thereby also a transfer of thermal energy into other modules and thus other rooms, in other ceiling or wall elements possible.

Die Bewehrung kann durch die vorliegende Erfindung um weitere Funktionen erweitert werden. Die Carbonbewehrung schafft beispielsweise durch die elektrische Leitfähigkeit und die faserartige Struktur die Möglichkeit zur Integration von Sensorik. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache Integration einer temperaturgesteuerten Ladungsüberwachung. The reinforcement can be extended by the present invention to further functions. The carbon reinforcement creates, for example by the electrical conductivity and the fiber-like structure the possibility for the integration of sensors. This allows, for example, a simple integration of a temperature-controlled charge monitoring.

Weiterhin entsteht eine Möglichkeit der Energiegewinnung. Gerade bei der Ausführung des beschriebenen Speicherelements als Fassadenplatte besteht die Möglichkeit, Sonnenenergie als thermische Energie zu speichern und bei Bedarf weiterzugeben. Furthermore, there is a possibility of energy production. Especially in the execution of the described memory element as a facade panel, it is possible to store solar energy as thermal energy and pass it on if necessary.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine dezentrale Speicherung von Energie. Dies ist besonders vorteilhaft für Gebäude, welche durch eine dezentrale Energieversorgung versorgt werden. Einfache Hütten, Notunterkünfte oder provisorische Aufbauten könnten aus diesen Elementen aufgebaut werden und mit Hilfe der Erfindung durch Solar- oder Windkraftanlagen versorgt werden. In dem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, dass der Aufbau relativ einfach zu beschaffende Materialien aufweist und einen robusten und verschleißfesten Aufbau darstellt, damit ideal auch für den Einsatz in Regionen mit schwacher Infrastruktur. Der modulare Aufbau und die Eigenschaften von carbonbewehrtem Beton, welche eine leichte Bauweise ermöglichen, sorgen auch für die Möglichkeit eines relativ einfachen Transports der Module. The system according to the invention enables a decentralized storage of energy. This is particularly advantageous for buildings that are powered by a decentralized power supply. Simple huts, emergency shelters or temporary structures could be constructed from these elements and supplied by the invention by solar or wind turbines. In the context, it is also advantageous that the structure has relatively easy to procure materials and a robust and wear-resistant construction, making it ideal for use in regions with weak infrastructure. The modular structure and the properties of carbon-reinforced concrete, which allow a lightweight construction, also provide for the possibility of a relatively easy transport of the modules.

Die Aufgabe der Erfindung, insbesondere betreffend die elektrische Speicherung von Energie, wird ebenfalls gelöst durch einen Doppelschichtkondensator. Um die aktive Oberfläche eines Doppelschichtkondensators weiterhin zu vergrößern, können Partikel hinzugefügt werden. Der Elektrolyt garantiert neben der Ionenübertragung den Verbund der einzelnen Carbonfilamente. Er kann beispielsweise durch eine durch Ionen angereicherte Epoxydharzmatrix realisiert werden. Der Separator trennt als eine Isolationsschicht die beiden Elektroden mechanisch voneinander. Besondere Vorzüge ergaben sich bei einer Ausführung der Isolationsschicht aus Glasgewebe. Dieses weist zusätzliche Trageigenschaften und eine gute Isolierfähigkeit auf. Durch eine größere Dehngrenze von Glasfasern als beispielsweise die von Carbonfilamenten, wird der Separator seine wichtige Funktion auch unter Belastung sicher ausführen können. The object of the invention, in particular concerning the electrical storage of energy, is also solved by a double-layer capacitor. To further increase the active surface area of a double-layer capacitor, particles may be added. In addition to ion transmission, the electrolyte guarantees the bonding of the individual carbon filaments. It can be realized, for example, by an ion-enriched epoxy resin matrix. The separator mechanically separates the two electrodes as an insulation layer. Particular advantages resulted in an embodiment of the insulating layer of glass fabric. This has additional wearing properties and a good insulating ability. Due to a higher yield strength of glass fibers than, for example, carbon filaments, the separator will be able to perform its important function safely even under load.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bewehrungselements, wobei die abhängigen Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen angeben. Beim Roll- bzw. Faltprozess können hybride Textilien (beispielsweise eine Mischung aus Glas und Carbonfilamenten) sowie multiaxiale Textilien (beispielsweise mit Filamenten, welche eine in einem 45°-Winkel zur Stabachse liegen) zum Einsatz kommen. Die Textilien bzw. die einzelnen Filamente des Stabes können durch eine Matrix (beispielsweise aus Epoxydharz) miteinander verbunden und somit stabilisiert werden. Vorteile ergaben sich vor allem, wenn als Textil ein Garn, aufweisend Carbonfasern, vorgesehen ist. The object of the invention is also achieved by a method for producing a rod-shaped reinforcing element, wherein the dependent subclaims indicate advantageous developments. In the roll or folding process, hybrid textiles (for example a mixture of glass and carbon filaments) as well as multi-axial textiles (for example with filaments which lie at a 45 ° angle to the rod axis) can be used. The textiles or the individual filaments of the rod can be interconnected by a matrix (for example made of epoxy resin) and thus stabilized. Advantages arose especially when the textile is a yarn comprising carbon fibers.

Bei der Herstellung von Betonelementen, welche als Energiespeicher dienen, wird die herkömmliche Stahlbewehrung durch ein textiles Gelege ersetzt, welches zuvor durch Falten oder Rollen in eine eindimensionale Form gebracht wurde. In the manufacture of concrete elements, which serve as energy storage, the conventional steel reinforcement is replaced by a textile scrim, which was previously brought by folding or rolling in a one-dimensional shape.

Es sind außerdem Ausführungen von plattenartigen (flächigen) Bewehrungen beziehungsweise extern auf das Bauteil aufgebrachte Lamellen möglich. Zu diesem Zweck werden Bänder hergestellt, welche aus dem dieser Erfindung zugrundeliegenden Materialien bestehen. Die ermöglicht eine Multifunktionalisierung der von flächigen Bewehrungssystemen beziehungsweise Lamellen. Im Speziellen ist auf die Ausführung als Kondensator hingewiesen, bei dem zwei Carbonmatten durch eine Glasfasermatte getrennt und mit einer Matrix umgeben werden. Diese Bänder können als Bewehrung im Beton eingesetzt werden oder dienen zur Verstärkung von bestehenden Bauwerken. Somit ist es möglich, bei der Sanierung alter Deckenelemente beispielsweise mit sogenannten Lamellen auf ein Material zurückzugreifen, welches auch als Energiespeicher fungieren kann. There are also versions of plate-like (planar) reinforcements or externally applied to the component slats possible. For this purpose, tapes are produced, which consist of the materials of this invention. This allows a multifunctionalization of laminar reinforcement systems or slats. In particular, attention is drawn to the design as a capacitor in which two carbon mats are separated by a glass fiber mat and surrounded by a matrix. These strips can be used as reinforcement in concrete or to reinforce existing structures. Thus, it is possible to resort to the renovation of old ceiling elements, for example with so-called lamellae on a material which can also act as energy storage.

Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch das Funktionalisieren der Bewehrung. Dabei ergaben sich vor allem Vorteile beim Einsatz von Textilien, welche als Energiespeicher, zum Energietransport oder zur Signalverarbeitung genutzt werden können. Furthermore, the object of the invention is achieved by the functionalization of the reinforcement. In particular, there were advantages in the use of textiles, which can be used as energy storage, energy transport or signal processing.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Bewehrungselement, bevorzugt einen Bewehrungsstab, welcher gleichzeitig als Energiespeicher genutzt werden kann. Die Vorteile ergeben sich hierbei vor allem bei der Einsparung von Material und Volumen. The object is further achieved by a reinforcing element, preferably a reinforcing bar, which can be used simultaneously as energy storage. The advantages arise in particular in the saving of material and volume.

Eine Ausführungsform stellen Fassadenelemente dar, welche neben den geforderten Eigenschaften eines Fassadenelements weitere Funktionen wie die Energiespeicherung übernehmen. One embodiment represent façade elements which, in addition to the required properties of a façade element, take on additional functions, such as energy storage.

Vorzüge eines Stabes aus gerollten Textilien ergeben sich weiterhin durch den Einsatz von Fasern, welche nach dem Rollprozess eine zur Achsrichtung verschiedene Faserausrichtung aufweisen. Dadurch entsteht die Möglichkeit, die Spannungs-Dehnungscharakteristik auf den jeweiligen Einsatzbereich hin zu optimieren. Weiterhin entstehen besondere Vorzüge, wenn die Faserrichtung so gestaltet ist, dass bei einer Zugbeanspruchung ein Einschnüren des Bewehrungsstabes verursacht wird. Dadurch kommt es zu erhöhten Reibungskräften zwischen den einzelnen Filamenten des Stabes. Es resultiert eine verbesserte Spannungsverteilung über den Stabquerschnitt und ein besseres Ausnutzen der Stabzugfestigkeit. Advantages of a rod made of rolled textiles also result from the use of fibers, which have a different fiber orientation after the rolling process to the axial direction. This creates the opportunity to optimize the stress-strain characteristics to the respective application area. Furthermore, special advantages arise when the fiber direction is designed so that when a tensile stress constriction of the reinforcing rod is caused. This leads to increased frictional forces between the individual filaments of the rod. The result is an improved stress distribution over the rod cross-section and a better exploitation of the tensile strength.

Ein weiterer Vorzug ergibt sich durch das Einsetzen von weicheren Fasermaterialien im Außenbereich des Stabes. Durch den Einsatz eines harten, zugfesten Kerns, welcher durch eine weichere Schicht umgeben ist, kommt es zu einem pseudoduktilen Verhalten des Stabes. Dieser kann im Vergleich zu herkömmlichen Stäben besser verarbeitet und geformt werden. Das Versagensverhalten kann dadurch ebenfalls duktil gestaltet werden, was in einer erhöhten Sicherheit der bewehrten Betonkörper resultiert. Weiterhin kann die Aufgabe der Erfindung gelöst werden durch Textilien, welche vor dem Rollprozess auf Vorspannung gebracht wurden. Another advantage results from the use of softer fiber materials in the outer region of the rod. The use of a hard, tensile core, which is surrounded by a softer layer, leads to a pseudo-ductile behavior of the rod. This can be better processed and shaped compared to conventional bars. The failure behavior can also be made ductile, resulting in increased safety of the reinforced concrete body. Furthermore, the object of the invention can be achieved by textiles, which were brought to pre-tensioning before the rolling process.

Erfindungsgemäß ist ein eindimensional wirksames Bewehrungselement, insbesondere ein Bewehrungsstab, bestehend aus Textilien und das beschriebene Herstellungsverfahren hierfür. Das wesentlich Neue ist der Herstellungsprozess, bei dem das eindimensionale Bewehrungselement aus gerollten oder gefalteten Textilien hergestellt wird. Diese Art der Bewehrungsherstellung ermöglicht die Integration von Textiltechnologien direkt in die Bewehrung. Diese Technologien ermöglichen unter anderem die Energiespeicherung, den Energietransport (auch in verschiedenen Schichten), die Signalverarbeitung (z. B. durch aufgestickte Platinen) oder die Signalübertragung. Bisher kamen Energiespeicher, welche als Superkondensatoren ausgeführt wurden, vornehmlich im Automobilbereich zum Einsatz. According to the invention is a one-dimensionally effective reinforcement element, in particular a reinforcing rod consisting of textiles and the described manufacturing method thereof. What is essentially new is the manufacturing process, where the one-dimensional reinforcing element is made from rolled or folded textiles. These Type of reinforcement enables the integration of textile technologies directly into the reinforcement. Among other things, these technologies enable energy storage, energy transport (even in different layers), signal processing (eg by embroidered boards) or signal transmission. So far, energy storage, which were designed as supercapacitors, mainly used in the automotive sector.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun, diese Technologie auch in einem ganz anderen Umfeld, in der Bauindustrie, in Bauwerke zu integrieren. Den multifunktionalen Einsatz der Bewehrung als Energiespeicher, beispielsweise als Kondensator, Superkondensator oder Doppelschichtkondensator, stellt eine neue Herangehensweise dar und erzeugt dadurch viele neue Möglichkeiten – unter anderem um Materialien, Kosten und benötigtes Volumen bei der Energiespeicherung zu senken. Die Ausführung von Lamellen und anderen externen Verstärkungen, zum Neubau oder zur Instandsetzung von Gebäuden, als elektrischer Energiespeicher ist ein weiteres wichtiges Element. The present invention now makes it possible to integrate this technology into structures in a completely different environment, in the construction industry. The multifunctional use of the reinforcement as energy storage, for example as a capacitor, supercapacitor or double-layer capacitor, represents a new approach and thus creates many new opportunities - among other things to reduce materials, costs and volume required in energy storage. The implementation of slats and other external reinforcements, for the construction or repair of buildings, as an electrical energy storage is another important element.

Die Möglichkeit, hybride und multiaxiale Textilien als eindimensionale Bewehrungselemente einzusetzen, erzeugt weitere vielseitige Möglichkeiten der Signalverarbeitung und des Signal- und Energietransportes. The possibility of using hybrid and multiaxial textiles as one-dimensional reinforcement elements creates further versatile possibilities for signal processing and signal and energy transport.

Neben Stäben können auch mehrdimensionale Elemente die oben beschriebene Zielstellung erfüllen. Es seien beispielsweise Bewehrungsbänder oder Lamellen (extern oder in das Betonelement integriert) genannt, welche sowohl für den Neubau als auch für die nachträgliche Verstärkung eingesetzt werden können. Auch diese können derart hergestellt werden, dass zusätzlich zum Tragverhalten eine Energiespeicherung ermöglicht wird. Weiterhin können diese Bewehrungsstrukturen zum Signal- oder Energietransport oder zur Signalverarbeitung funktionalisiert werden. Eine besondere Vorteilhaftigkeit ergab sich dann, wenn die Bewehrungsstrukturen, wie Lamellen, aus hybriden und/oder multiaxialen Textilien bestehen. In addition to bars, multi-dimensional elements can fulfill the objective described above. For example, reinforcing strips or lamellas (external or integrated in the concrete element) may be used, which can be used both for the new building and for the subsequent reinforcement. These can also be produced in such a way that, in addition to the carrying behavior, energy storage is made possible. Furthermore, these reinforcement structures can be functionalized for signal or energy transport or for signal processing. A particular advantage was found when the reinforcement structures, such as lamellae, consist of hybrid and / or multi-axial textiles.

Weitere Multifunktionalitäten, welche sich bereits in der Textiltechnik bewährt haben, können aufbauend auf dieser Erfindung in die Bewehrung und somit beispielsweise in die Gebäudehülle integriert werden. Daraus ergeben sich vielfältige neue Vorteile. Other multifunctionalities, which have already proven themselves in textile technology, can be integrated into the reinforcement and thus, for example, in the building envelope, based on this invention. This results in many new advantages.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Bauteil nach Anspruch 7 nebst vorteilhaften Weiterbildungen, insbesondere ein Betonbauteil, sowie durch ein Bauwerk gemäß Anspruch 12. Auch das Bauwerk weist vorteilhafte Weiterbildungen auf, wie in den Unteransprüchen 13 bis 16 angegeben und nachfolgend erläutert. The object of the invention is further achieved by a component according to claim 7 in addition to advantageous developments, in particular a concrete component, as well as by a building according to claim 12. The building has advantageous developments, as indicated in the dependent claims 13 to 16 and explained below.

Zum Einsatz kommen die erfindungsgemäßen Bewehrungen beispielsweise in Wohnhäusern. Trotz der zur elektrischen Batterie relativ geringen Energiedichte wird aufgrund der großen Menge an eingesetztem Bewehrungsmaterial ein hohes Energiespeicherpotenzial erreicht. Als ökonomischer Anreiz eines Hausbesitzers sei beispielsweise die Möglichkeit genannt, kostengünstigen Nachtstrom für seinen Tagesverbrauch zu speichern, oder – durch die hohe Leistungsdichte des Superkondensators – seine Geräte (beispielsweise ein elektrisches Kraftfahrzeug) schnell zu laden. Bei großen öffentlichen Gebäuden könnte die ohnehin eingesetzte Bewehrung das öffentliche Stromnetz entlasten bzw. die ohnehin benötigten Energiespeicher auch als Gebäude, Brücken oder andere Bauwerke genutzt werden. Auch als Redundanzsystem kann die Bewehrung bzw. der Energiespeicher zum Einsatz kommen und bei einem Ausfall des einen Systems vom anderen System provisorisch unterstützt werden. The reinforcements according to the invention are used, for example, in residential buildings. Despite the relatively low energy density for the electric battery, a high energy storage potential is achieved due to the large amount of reinforcing material used. The economic incentive of a homeowner, for example, called the possibility of saving cost night electricity for his daily consumption, or - due to the high power density of the supercapacitor - his devices (for example, an electric motor vehicle) to load quickly. In the case of large public buildings, the reinforcement used anyway could relieve the public power grid or the energy storage systems that are required anyway could also be used as buildings, bridges or other structures. Also, as a redundancy system, the reinforcement or the energy storage can be used and be supported provisionally in case of failure of one system from the other system.

Das dieser Erfindung zugrundeliegende Betonelement kann beispielhaft insbesondere Anwendung in folgenden gesamtheitlichen Systemen finden:
Ein mögliches, gesamtheitliches System sieht als Konstruktionsweise eine Vorhangfassade vor. Diese besteht aus einer tragenden Konstruktion, vorzugsweise in Skelettbauweise. Auf diese tragende Konstruktion werden funktionale Fassadenelemente aufgehängt. Diese Konstruktionsweise hat den Vorteil, dass die Fassadenelemente ausschließlich ihr Eigengewicht und keine weiteren statischen Lasten tragen müssen. The concrete element on which this invention is based can be used by way of example in particular in the following integrated systems:
One possible, holistic system provides a curtain wall as a construction method. This consists of a load-bearing construction, preferably in skeleton construction. Functional façade elements are suspended on this supporting structure. This construction method has the advantage that the facade elements only have to carry their own weight and no further static loads.

Diese Fassadenelemente dienen einerseits dem Schutz des Gebäudes vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Schlagregen, können aber zeitgleich auch andere technische Funktionalitäten abbilden. Darunter fällt beispielsweise die Energieerzeugung (z. B. mittels fassadenintegrierter Photovoltaik oder fassadenintegrierter thermoelektrischer Effekte), die elektrische Energiespeicherung oder die Messung von umweltlichen Veränderungen (durch fassadenintegrierte Sensorik). Weiterhin kann die Fassade zum Kühlen oder Heizen des Gebäudes oder zur thermischen Energiespeicherung genutzt werden. Ästhetische Funktionen können beispielsweise durch ein begrünbares Fassadenelement realisiert werden. On the one hand, these façade elements serve to protect the building from external influences such as driving rain, but at the same time can also represent other technical functionalities. This includes, for example, the generation of energy (eg using facade-integrated photovoltaics or façade-integrated thermoelectric effects), the storage of electrical energy or the measurement of environmental changes (through facade-integrated sensors). Furthermore, the facade can be used for cooling or heating the building or for thermal energy storage. Aesthetic functions can be realized for example by a plantable facade element.

Die funktionalisierten Fassaden werden mittels einer Unterkonstruktion am Tragwerk des Gebäudes aufgehängt. Das Tragwerk hat primär die Aufgabe die Standsicherheit des Bauwerks sicherzustellen. Weiterhin stellt es in dieser Lösung die notwendige Infrastruktur zur Signal- und Energieübertragung zur Verfügung. Über das Tragwerk sind die einzelnen Komponenten sowohl miteinander als auch mit externen Verbrauchern und Erzeugern verbunden. The functionalized facades are suspended by means of a substructure on the structure of the building. The main task of the structure is to ensure the stability of the structure. Furthermore, it provides the necessary infrastructure for signal and energy transmission in this solution to disposal. Through the structure, the individual components are connected with each other as well as with external consumers and producers.

Ein weiteres System sieht eine Fachwerkbauweise vor. Der Zwischenraum, das Gefach, wird mit funktionalisierten Elementen ausgestattet. Auch hier entsteht der Vorteil, dass die funktionalisierten Elemente ausschließlich ihr Eigengewicht und keine weiteren statischen Lasten tragen müssen. Durch die Verbindung der traditionellen Fachwerkbauweise mit den neuen Technologien der Energieerzeugung und Energiespeicherung entsteht eine funktional-ästhetische Verbindung. Another system provides a framework construction. The gap, the Gefach, is equipped with functionalized elements. Again, there is the advantage that the functionalized elements have to carry only their own weight and no further static loads. The combination of traditional half-timbered construction with the new technologies of energy generation and energy storage creates a functional-aesthetic connection.

Ein weiteres gesamtheitliches System sieht eine vorgehängte (hinterlüftete) Fassade vor. Auch hier sind unterschiedlich funktionalisierte Fassadenelemente vorgesehen. Diese werden mithilfe einer Unterkonstruktion auf einen statisch tragenden Verankerungsgrund (z. B. auf ein Mauerwerk) aufgehängt. In dieser Lösung wird eine Energie- bzw. Signalübertragung über die Unterkonstruktion verwirklicht. Another holistic system provides a curtain (ventilated) facade. Again, differently functionalized facade elements are provided. These are suspended by means of a substructure on a statically supporting anchoring ground (eg on a masonry). In this solution, an energy or signal transmission over the substructure is realized.

Allen Systemen (Vorhangfassade, vorgehängte Fassade, Fachwerk) liegt der gleiche Ansatz zugrunde, nichttragende, funktionalisierte Elemente auf eine tragende Konstruktion zu hängen. Die jeweiligen Unterkonstruktionen zum Aufhängen dieser Elemente garantieren insbesondere ein einfaches Auf- und Abmontieren der Fassadenelemente sowie eine einfache (standardisierte) Kontaktierung der einzelnen Elemente. Dies ermöglicht ein einfaches Austauschen der Elemente, falls die Elemente nicht mehr funktionsfähig sind oder falls eine Anpassung an neue Anforderungen (z. B. durch eine veränderte Gebäudenutzung) notwendig ist. Da die Fassadenelemente nichttragend ausgeführt werden, ist eine einfache Zertifizierung möglich. Durch eine standardisierte Kontaktierung der Fassadenelemente ist weiterhin eine einfache Erweiterung des Sortiments möglich. All systems (curtain wall, curtain wall, truss) are based on the same approach of hanging non-structural, functionalized elements onto a supporting structure. The respective substructures for hanging these elements guarantee in particular a simple assembly and disassembly of the facade elements as well as a simple (standardized) contacting of the individual elements. This allows easy replacement of the elements if the elements are no longer functional or if adaptation to new requirements (eg due to a changed use of the building) is necessary. Since the facade elements are carried out non-supporting, a simple certification is possible. By a standardized contacting of the facade elements a simple extension of the assortment is still possible.

Eine weitere Vorteilhaftigkeit dieser Systeme entsteht durch das zur Verfügung stehende, bisher nicht genutzte Bauvolumen. Die Zusatzfunktionen Energiespeicherung, Energieerzeugung oder Signaltechnik finden in der Regel Anwendung als möglichst platzsparendes System. In dem hier vorliegenden Fall im Bauwesen steht allerdings viel Bauraum zur Verfügung. Die reine Rohstoffeffizienz steht somit nicht mehr im Vordergrund. Dies ermöglicht es, kostengünstige und mittels leicht recycelbarer Materialien (welche in Anwendungen nach dem Stand der Technik oft den Anforderungen der Effizienz nicht genügen) notwendige Funktionalitäten in ausreichender Quantität zur Verfügung zu stellen. Durch diese Systeme entsteht auch ein Raum für neue, nachhaltige Designansätze. Another advantage of these systems arises from the available, previously unused building volume. The additional functions energy storage, power generation or signal technology are generally used as a space-saving system. In the present case in construction, however, a lot of space is available. The pure raw material efficiency is thus no longer in the foreground. This makes it possible to provide inexpensive and easily recyclable materials (which often do not satisfy efficiency requirements in prior art applications) in sufficient quantity. These systems also create a space for new, sustainable design approaches.

Einen weiteren Aspekt der Erfindung stellt ein textiles thermoelektrisches Bauelement, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie seine Verwendung in einer Bewehrung dar, wo es im Sinne der Erfindung als flächiges Textil eingesetzt wird. Unter Thermoelektrizität wird die gegenseitige Beeinflussung von Temperatur und Elektrizität und ihre Umsetzung ineinander verstanden. Ein thermoelektrisches Element nutzt den Seebeckeffekt, der aus einer Temperaturdifferenz eine elektrische Spannung zwischen zwei verschiedenen Leitern hervorruft. Entsprechend kann bei der Nutzung des reziproken Peltiereffekts eine Spannung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz zwischen den Leitern oder Halbleitern, erreicht werden. Another aspect of the invention is a textile thermoelectric device, a process for its preparation and its use in a reinforcement, where it is used in the context of the invention as a flat textile. Thermoelectricity is understood to mean the mutual influence of temperature and electricity and their interconversion. A thermoelectric element uses the Seebeck effect, which causes a voltage difference between two different conductors from a temperature difference. Accordingly, when using the reciprocal Peltier effect, a voltage for generating a temperature difference between the conductors or semiconductors can be achieved.

Grundlage für den Peltiereffekt ist der Kontakt von zwei Halbleitern, die ein unterschiedliches Energieniveau (entweder p- oder n-leitend) der Leitungsbänder besitzen. Leitet man einen Strom durch zwei hintereinanderliegende Kontaktstellen dieser Materialien, so muss auf der einen Kontaktstelle Wärmeenergie aufgenommen werden, damit das Elektron in das energetisch höhere Leitungsband des benachbarten Halbleitermaterials gelangt. Dadurch kommt es zu einer Abkühlung. Auf der anderen Kontaktstelle fällt das Elektron von einem höheren auf ein tieferes Energieniveau, so dass hier Energie in Form von Wärme abgegeben wird. The basis for the Peltier effect is the contact of two semiconductors, which have a different energy level (either p- or n-type) of the conduction bands. If a current is conducted through two contact points of these materials, thermal energy must be absorbed at one contact point so that the electron enters the higher energy conduction band of the adjacent semiconductor material. This causes a cooling. At the other contact point, the electron falls from a higher to a lower energy level, so that energy is given off here in the form of heat.

Da n-dotierte Halbleiter ein niedrigeres Energieniveau des Leitungsbandes aufweisen, erfolgt die Kühlung dabei an der Stelle, an der Elektronen von dem n-dotierten in den p-dotierten Halbleiter übergehen. Der technische Stromfluss erfolgt also vom p-dotierten zum n-dotierten Halbleiter. Der Effekt tritt auch bei Metallen anstelle von Halbleitern auf, ist hier jedoch sehr gering und wird fast vollständig durch die Stromwärme und die hohe Wärmeleitfähigkeit überlagert. Since n-doped semiconductors have a lower energy level of the conduction band, the cooling takes place at the point at which electrons pass from the n-doped semiconductor into the p-doped semiconductor. The technical current flow thus takes place from the p-doped to the n-doped semiconductor. The effect also occurs with metals instead of semiconductors, but is very low here and is almost completely superimposed by the current heat and the high thermal conductivity.

Bewehrungselemente können so sowohl in Hinblick auf Tragfähigkeit als auch in Hinblick auf ihre elektrische Speicherkapazität eingesetzt und optimiert werden. Dies ermöglicht neue Ansätze bei der Auslegung und bei den Optimierungsansätzen. Reinforcement elements can thus be used and optimized both in terms of carrying capacity and in terms of their electrical storage capacity. This enables new approaches in the design and optimization approaches.

Weitere Vorteile ergebenen sich durch die Möglichkeit, verschiedene Materialien einfach zu kombinieren. Further advantages result from the possibility to easily combine different materials.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: Aufbau eines Superkondensators nach dem Stand der Technik; 1 : Construction of a supercapacitor according to the prior art;

2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gerollten Bewehrungsstabes; 2 a schematic representation of an embodiment of a rolled reinforcing bar according to the invention;

3: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Superkondensators; 3 a schematic representation of an embodiment of a supercapacitor according to the invention;

4: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bewehrungsstabs; 4 a schematic representation of another embodiment of a reinforcing bar according to the invention;

5: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermischen Speichermoduls; 5 a schematic representation of an embodiment of a thermal storage module according to the invention;

6: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen lichtleitenden Dämmschicht; 6 : a schematic representation of an embodiment of a light-conducting insulating layer according to the invention;

7: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen eines thermischen Speichermoduls. 7 : A schematic representation of an embodiment of a thermal storage module according to the invention.

8: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen eines Speicherelements mit Verbraucher und 8th a schematic representation of an embodiment of a memory element according to the invention with consumer and

9: eine schematische Darstellung eines Speichermoduls mit Konvektionskanal. 9 : A schematic representation of a memory module with convection channel.

1 zeigt den Aufbau eines Superkondensators 10 nach dem Stand der Technik mit Aktivkohle 12 an Minuspol (–) und Pluspol (+). Dazwischen befindet sich ein Elektrolyt 13, über das sich die Kathionen (–) 15 und die Anionen (+) 16 austauschen. 1 shows the construction of a supercapacitor 10 according to the prior art with activated carbon 12 to negative pole (-) and positive pole (+). In between there is an electrolyte 13 about which the cathions (-) 15 and the anions (+) 16 change.

2 zeigt einen gerollten Bewehrungsstab 20. Es kann durch das Übereinanderlegen, sei es in Faserausrichtung, Funktionalität oder Material verschiedenartiger Textilien 21 vor dem Roll- und/oder Faltprozess ein hybrider und/oder multifunktionaler Stab 20 hergestellt werden. 2 shows a rolled rebar 20 , It may be due to superimposition, be it in fiber orientation, functionality or material of different types of textiles 21 before the rolling and / or folding process a hybrid and / or multifunctional rod 20 getting produced.

3 zeigt einen Superkondensator 30, ausgeführt als Multilayer. Die Komponenten der gerollten Bewehrung können aus Materialien hergestellt werden, welche neben ihrer Funktion als Bewehrungselement auch ausgezeichnete Eigenschaften als Energiespeicher aufweisen. Ein bevorzugtes Multilayerelement weist als textile Lagen Elektroden 31 auf, die als aktivierte Carbonfasermatte ausgeführt sind. Weiterhin wird eine Glasfasermatte als Isolationsschicht 32 verwendet und ein Elektrolyt 34, bevorzugt ein multifunktionales bikontinuierliches Polymer. Die textilen Lagen sind durch eine Matrix mechanisch und/oder elektrisch bzw. elektrisch isolierend miteinander verbunden. 3 shows a supercapacitor 30 , designed as a multilayer. The components of the rolled reinforcement can be made of materials which, in addition to their function as a reinforcing element, also have excellent properties as an energy store. A preferred multilayer element has electrodes as textile layers 31 on, which are designed as activated carbon fiber mat. Furthermore, a glass fiber mat as insulation layer 32 used and an electrolyte 34 , preferably a multifunctional bicontinuous polymer. The textile layers are connected to one another mechanically and / or electrically or electrically insulating by a matrix.

4 zeigt einen Bewehrungsstab 40 mit einer zur Zugrichtung (Kraftwirkung F) verschiedenen Faserausrichtung. Vorzüge eines Stabes aus gerollten Textilien ergeben sich weiterhin durch den Einsatz von Fasern, welche nach dem Rollprozess eine zur Achsrichtung verschiedene Faserausrichtung aufweisen. Die Zusatzfunktion, z. B. als energiespeichernder Kondensator, wird durch die Lage der Fasern zueinander bestimmt. 4 shows a rebar 40 with a different fiber orientation to the pulling direction (force effect F). Advantages of a rod made of rolled textiles also result from the use of fibers, which have a different fiber orientation after the rolling process to the axial direction. The additional function, z. B. as an energy-storing capacitor is determined by the position of the fibers to each other.

5 zeigt den Aufbau eines thermischen Speichermoduls 50. Der Wärmeeintrag kann durch einen modifizierten Aufbau der äußeren Dämmschicht 51 erweitert werden. Der Wärmeeintrag über die äußere Dämmschicht 51 stellt neben der direkt-elektrischen und der thermischen Eintragung über die Bewehrung 52 eine weitere Möglichkeit der Energieeintragung dar. Diese Varianten können gekoppelt oder einzeln verwirklicht werden. 5 shows the structure of a thermal storage module 50 , The heat input can be due to a modified structure of the outer insulating layer 51 be extended. The heat input through the outer insulation layer 51 places next to the direct-electrical and the thermal entry over the reinforcement 52 Another possibility of energy entry dar. These variants can be coupled or realized individually.

Eine Ausführungsform schlägt ein bewehrtes Betonelement als thermisches Speichermodul 50 vor. Besondere Vorteile ergeben bei einer thermisch leitfähigen, flächigen und ausreichend tragfähigen Bewehrung 52, wie sie beispielsweise durch faserartige Carbonfilamente hergestellt werden kann. Dieses Speichermodul 50 kann durch weitere Dämmschichten 51 erweitert werden, welche beidseitig an das mit der Bewehrung 52 verstärkte Speichermodul 50, anliegend oder mit Abstand, angebracht sind. One embodiment proposes a reinforced concrete element as a thermal storage module 50 in front. Special advantages result in a thermally conductive, areal and sufficiently strong reinforcement 52 , as can be produced for example by fibrous carbon filaments. This memory module 50 can through more insulation layers 51 be extended, which on both sides of the with the reinforcement 52 reinforced memory module 50 , adjacent or at a distance, are attached.

Über die Bewehrung 52 kann in das Speichermodul 50 mithilfe einer Wärmepumpe thermische Energie eingeleitet werden. Auf diese Weise kann thermische Energie aus der Umgebung – aus Erdwärme oder anderen Quellen – in das Wandelement übertragen werden. Auf gleiche Weise kann dem Speichermodul 50 thermische Energie entzogen werden, was zu einer Kühlung des Elements führt. About the reinforcement 52 can in the memory module 50 Thermal energy can be introduced by means of a heat pump. In this way, thermal energy from the environment - from geothermal or other sources - can be transferred into the wall element. In the same way, the memory module 50 Thermal energy are removed, resulting in a cooling of the element.

Weiterhin kann durch eine geeignete Wahl der Bewehrung eine direkt-elektrische Heizfunktion in das Speichermodul 50 integriert werden. Die Erfindung macht sich damit zunutze, elektrische Energie in Zeiten der Überschussproduktion von elektrischer Energie in thermische Energie zu überführen. Dabei wird ein elektrischer Strom an die Bewehrung 52 über einen Anschluss 54 angelegt. Dadurch wird eine Überführung von elektrischer in thermische Energie möglich, wodurch das Speichermodul 50 erwärmt wird. Furthermore, by a suitable choice of reinforcement, a direct-electrical heating function in the memory module 50 to get integrated. The invention makes use of it to convert electrical energy in times of excess production of electrical energy into thermal energy. This is an electric current to the reinforcement 52 via a connection 54 created. As a result, a transfer of electrical energy into thermal energy is possible, whereby the storage module 50 is heated.

Die Einfuhr der zu speichernden Energie über das der Erfindung zugrundeliegende Bewehrungselement 52 ermöglicht einen modularen Aufbau. Die jeweiligen Module können bei Bedarf unabhängig voneinander mit thermischer Energie aufgeladen und unabhängig voneinander entladen werden. Weiterhin können bauseitig Module hinzugefügt bzw. entfernt werden, was auch Reparaturmaßnahmen ermöglicht. Durch den modularen Aufbau ergeben sich regelungstechnische Vorteile, die es ermöglichen, die einzelnen thermischen Speichermodule auf eine spezifisch optimale Temperatur zu regeln. The import of the energy to be stored on the underlying the invention reinforcement element 52 allows a modular design. The respective modules can be charged independently of each other with thermal energy as needed and discharged independently. Furthermore, modules can be added or removed on-site, which also allows repair measures. The modular design results in control engineering advantages that make it possible to regulate the individual thermal storage modules to a specific optimum temperature.

In vorteilhafter Weise wird das thermische Speichermodul 50 temperaturgesteuert aufgeladen oder entladen. Der Speicher ist somit geeignet, in einem vorbestimmten Temperaturbereich zwischen einem oberen und einem unteren Temperaturgrenzwert thermische Energie aufzunehmen und abzugeben. Weiterhin ist durch den temperaturgesteuerten Betrieb die Kontrolle des Ladezustands möglich. Maximale Entnahmemengen an thermischer Energie können durch eine geeignete Überwachung der Temperatur berechnet werden. In besonders vorteilhafter Weise kann diese Temperaturüberwachung durch Sensoren realisiert werden, welche direkt in das thermische Speichermodul 50 integriert sind. Advantageously, the thermal storage module 50 Charged or discharged with temperature control. The memory is thus suitable for absorbing and emitting thermal energy in a predetermined temperature range between an upper and a lower temperature limit value. Furthermore, the control of the state of charge is possible by the temperature-controlled operation. Maximum removal of thermal energy can be calculated by appropriate temperature monitoring. In a particularly advantageous manner, this temperature monitoring can be realized by sensors which directly into the thermal storage module 50 are integrated.

Die thermische Energie kann bis zum Zeitpunkt des Energiebedarfs im Speichermodul 50 gespeichert werden. Dabei ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass das Speichermodul 50 als Betonelement, als tragende Konstruktion ausgeführt werden kann und somit Teil der Bausubstanz ist. Die Bewehrung 52 kann die benötigten Zugkräfte aufnehmen und spielt dadurch eine statische Rolle. Sie wird auf diese Weise als Energiespeicher und als tragendes Element gleichzeitig eingesetzt. The thermal energy can up to the time of energy demand in the memory module 50 get saved. It should be noted in particular that the memory module 50 as a concrete element, as a supporting structure can be executed and thus is part of the building fabric. The reinforcement 52 can absorb the required tensile forces and thus plays a static role. It is used in this way as energy storage and as a supporting element at the same time.

6 zeigt einen Aufbau einer lichtleitenden Dämmschicht 60. Beim Wärmeeintrag mittels Glasfasern wird ein äußerer Lichteinfall, z. B. die Sonnenstrahlung, genutzt um ein Betonelement zu erhitzen. Mittels lichtleitender Fasern 61, wie beispielsweise Glasfasern, wird das Licht durch eine wärmedämmende Schicht 62 geleitet und auf eine Schicht projiziert, welche die Strahlungsenergie aufnimmt, die Aufnahmeschicht 63. Dadurch erwärmt sich die Aufnahmeschicht 63 und somit das anliegende Speicherelement aus Beton. Die wärmedämmende Schicht 62 kann ebenfalls aus bewehrtem Beton ausgeführt werden. 6 shows a structure of a light-conducting insulating layer 60 , When heat input by means of glass fibers is an external light, z. As the solar radiation, used to heat a concrete element. By means of light-conducting fibers 61 such as glass fibers, the light passes through a heat-insulating layer 62 directed and projected onto a layer which absorbs the radiation energy, the recording layer 63 , This heats the recording layer 63 and thus the adjacent storage element made of concrete. The heat-insulating layer 62 can also be made of reinforced concrete.

Vorteile im Herstellungsprozess ergaben sich insbesondere, wenn die Bewehrung aus einem Textil besteht, welches senkrecht zur Bewehrungsrichtung Glasfasern aufweist. Auf diese Weise werden die senkrecht liegenden Glasfasern beim Herstellungsprozess in ihrer Lage fixiert. Die Erfindung umfasst diesen Herstellungsprozess. Advantages in the manufacturing process were found in particular when the reinforcement consists of a textile which has glass fibers perpendicular to the direction of reinforcement. In this way, the vertical glass fibers are fixed in their position during the manufacturing process. The invention includes this manufacturing process.

Um die gespeicherte Wärme nutzbar zu machen, kann der Aufbau um ein Betonelement erweitert werden, welches, anliegend oder mit Abstand, parallel zur inneren wärmedämmenden Schicht 62 liegt. Handelt es sich um ein Wandelement, so befindet sich dieses zusätzliche Betonelement auf der Rauminnenseite. Dieses Betonelement kann ebenfalls durch ein thermisch leitfähiges Material bewehrt werden. Die hohe thermische Leitfähigkeit von Carbon hat sich dabei als besonders geeignet herausgestellt. Auf diese Weise kann die Bewehrung zur Übertragung der thermisch gespeicherten Energie genutzt werden. Die in der Speicherschicht gespeicherte Wärme wird durch diese Bewehrung in die Gebäudeinnenseite transportiert und dadurch beispielsweise für das Heizen des Innenraums nutzbar. Die Regelung der Wärmeübertragung zwischen den beiden Elementen kann dabei passiv, durch einen konstanten Wärmestrom, oder aktiv, durch Zu- und Abschalten des Wärmeübergangs, gelöst werden. Durch eine passive Lösung entsteht lediglich eine Art Puffer. Diese Pufferung kann zum Ausgleich von Energieschwankungen genutzt werden. Die Potentiale einer solchen Pufferung wurden von G. Hausladen [Lastverhalten von Gebäuden unter Berücksichtigung unterschiedlicher Bauweisen und technischer Systeme, Technische Universität München, Gerhard Hausladen] erläutert. In order to utilize the stored heat, the structure can be extended by a concrete element, which, adjacent or at a distance, parallel to the inner heat-insulating layer 62 lies. If it is a wall element, then this additional concrete element is located on the inside of the room. This concrete element can also be reinforced by a thermally conductive material. The high thermal conductivity of carbon has proven to be particularly suitable. In this way, the reinforcement can be used to transfer the thermally stored energy. The heat stored in the storage layer is transported through this reinforcement into the inside of the building and thus usable, for example, for heating the interior. The regulation of the heat transfer between the two elements can passively be solved by a constant heat flow, or actively, by switching on and off of the heat transfer. A passive solution only creates a kind of buffer. This buffering can be used to compensate for energy fluctuations. The potentials of such buffering were explained by G. Hausladen [Load behavior of buildings under consideration of different construction methods and technical systems, Technische Universität München, Gerhard Hausladen].

Weiterhin ist es möglich, das innenliegende Betonelement in Zeiten, in denen überschüssiger Strom produziert wird, direkt an eine externe Stromversorgung anzuschließen und auf diese Weise den Innenraum zu beheizen. Furthermore, it is possible to connect the inner concrete element in times where excess power is produced directly to an external power supply and in this way to heat the interior.

Die Erfindung betrifft im speziellen die thermische Kopplung von mindestens zwei Betonelementen mithilfe der Bewehrung. Wärme kann so zwischen verschiedenen Orten transportiert werden. Weiterhin ermöglicht dies den Betrieb von Verbrauchern, welche durch einen Temperaturgradienten angetrieben werden. The invention particularly relates to the thermal coupling of at least two concrete elements by means of the reinforcement. Heat can thus be transported between different locations. Furthermore, this allows the operation of consumers, which are driven by a temperature gradient.

7 zeigt einen Aufbau eines thermischen Speichermoduls 70. Der Wärmeeintrag kann durch einen modifizierten Aufbau der äußeren Dämmschicht 51 erweitert werden. 7 shows a structure of a thermal storage module 70 , The heat input can be due to a modified structure of the outer insulating layer 51 be extended.

Der Wärmeeintrag über die äußere Dämmschicht 51 stellt neben der direkt-elektrischen und der thermischen Eintragung über die Bewehrung 52 eine weitere Möglichkeit der Energieeintragung dar. Diese Varianten können gekoppelt oder einzeln verwirklicht werden. The heat input through the outer insulation layer 51 places next to the direct-electrical and the thermal entry over the reinforcement 52 Another possibility of energy entry dar. These variants can be coupled or realized individually.

Um die gespeicherte Wärme bei einem Aufbau eines thermischen Speicherelements gemäß 7 wieder nutzbar zu machen, kann sie konduktiv über die Bewehrung oder durch Konvektion bzw. Strahlung aus dem Speicherelement 53 geführt werden. Weiterhin kann der Aufbau durch mindestens eine Wandelvorrichtung ergänzt werden, welche die gespeicherte thermische Energie in elektrische Energie umwandelt. To the stored heat in a structure of a thermal storage element according to 7 To make it usable again, it can be conductive via the reinforcement or by convection or radiation from the storage element 53 be guided. Furthermore, the structure can be supplemented by at least one conversion device, which converts the stored thermal energy into electrical energy.

Eine Überführung der thermisch gespeicherten Energie in elektrische Energie kann beispielsweise durch ein Peltier-Element erfolgen, welches – angetrieben durch einen Temperaturgradienten – einen Stromfluss erzeugt. Ein effektiver Aufbau ließe sich gestalten, wenn sich das Peltier-Element zwischen dem Speicherelementen 53 und der inneren Betonschicht 71 befindet. Durch den Wärmegradienten zwischen diesen beiden Elementen wird eine elektrische Spannung erzeugt. Die dabei entstehende Abwärme, welche durch den geringen Wirkungsgrad von Peltier-Elementen entsteht, wird als Heizwärme in die innere Betonschicht 71 geleitet. A transfer of the thermally stored energy into electrical energy can For example, by a Peltier element, which - driven by a temperature gradient - generates a current flow. An effective design would be possible if the Peltier element between the memory elements 53 and the inner concrete layer 71 located. The thermal gradient between these two elements generates an electrical voltage. The resulting waste heat, which is caused by the low efficiency of Peltier elements, is used as thermal heat in the inner concrete layer 71 directed.

Die mit dem Peltier-Element umgewandelte elektrische Energie kann unterschiedlich genutzt werden. Sie kann nochmals zwischengespeichert oder an einen Verbraucher weitergegeben werden. Eine Möglichkeit besteht darin, mit der elektrischen Energie die ins Element integrierte Sensorik mit elektrischer Energie zu versorgen. Eine weitere aussichtsreiche Anwendung ist der Betrieb einer Wärmepumpe. The converted with the Peltier element electrical energy can be used differently. It can be cached again or passed on to a consumer. One possibility is to use electrical energy to supply the element-integrated sensors with electrical energy. Another promising application is the operation of a heat pump.

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedriger Temperatur (z. B. aus der Umgebung oder aus dem Speicherelement) aufnimmt und – zusammen mit der Antriebsenergie – als Nutzwärme auf ein System mit höherer Temperatur überträgt. Die Wärmepumpe kann genutzt werden, um die gespeicherte thermische Energie unter Zuhilfenahme der elektrischen Energie aus dem Peltier-Element auf ein System höherer Temperatur zu übertragen. Damit ist das Speicherelement auch für Verbraucher nutzbar, welche für den Betrieb höhere Temperaturen benötigen, zum Beispiel die Warmwasserbereitung. Die entstehenden Wärmeverluste können als Heizwärme an den Innenraum abgegeben werden. A heat pump is a machine that utilizes thermal energy from a low-temperature reservoir (eg, from the environment or from the storage element) and, along with drive energy, transfers thermal energy to a higher temperature system. The heat pump can be used to transfer the stored thermal energy with the help of electrical energy from the Peltier element to a higher temperature system. Thus, the storage element is also available for consumers who need higher temperatures for operation, for example, the hot water. The resulting heat losses can be released as heat to the interior.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Speichermoduls 80 mit Verbraucher. Die erfindungsgemäße Anordnung kann erweitert werden, indem elektrische Speicherelemente in die Bewehrung integriert werden. Hierbei sei auf Superkondensatoren aus Carbon verwiesen, welche eine gute Tragfähigkeit mit elektrischer Energiespeicherung koppeln. Extern zugeführte elektrische Energie kann somit direkt gespeichert werden. 8th shows a schematic representation of a memory module 80 with consumers. The arrangement according to the invention can be extended by integrating electrical storage elements into the reinforcement. Here reference is made to supercapacitors made of carbon, which couple a good carrying capacity with electrical energy storage. Externally supplied electrical energy can thus be stored directly.

Mittels einer Solarzelle 81 oder einer anderen Energiequelle werden die Bewehrung 52 und damit das Speicherelement 53 aufgeheizt. Die eingetragene und gespeicherte Wärme kann nun – zeitlich vom Energieerzeuger abgekoppelt – wieder genutzt werden. Dies kann durch ein Peltier-Element 82 realisiert werden, welches Wärmeenergie auf eine innere Betonschicht 71 überträgt und dabei einen Teil der übertragenen Wärme in elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie treibt eine Wärmepumpe 83 an, welche die thermisch gespeicherte Energie auf ein höheres Temperaturniveau bringt. By means of a solar cell 81 or another source of energy will be the reinforcement 52 and thus the memory element 53 heated. The registered and stored heat can now - be decoupled from the energy generator - used again. This can be done by a Peltier element 82 be realized, which heat energy to an inner concrete layer 71 transmits and thereby converts a portion of the heat transferred into electrical energy. This electrical energy drives a heat pump 83 which brings the thermally stored energy to a higher temperature level.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Speichermoduls 90 mit Konvektionskanal 91. Diese vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, zwischen der inneren wärmedämmenden Schicht 62 und dem Speicherelement 53 einen Hohlraum, den Konvektionskanal 91, hinzuzufügen. Der so entstehende Spalt ermöglicht einen Luftstrom, welcher über das Speicherelement 53 geführt und beispielsweise in einen Innenraum geleitet werden kann. Dieser Luftstrom kann durch einfache Klappen oder Ventile 92 gesteuert und/oder durch einen Ventilator beschleunigt werden. Auf diese Weise wird das Wandelement nach dem Prinzip des Nachtspeicherofens umfunktioniert. Der Ventilator kann ebenfalls durch ein Peltier-Element angetrieben werden. 9 shows a schematic representation of a memory module 90 with convection channel 91 , This advantageous embodiment provides, between the inner heat-insulating layer 62 and the memory element 53 a cavity, the convection channel 91 to add. The resulting gap allows an air flow, which over the storage element 53 can be guided and directed, for example, in an interior. This airflow can be through simple flaps or valves 92 controlled and / or accelerated by a fan. In this way, the wall element is converted according to the principle of the night storage oven. The fan can also be powered by a Peltier element.

Ein vereinfachter Aufbau bei gleichem Prinzip kann durch das Wegelassen der wärmedämmenden Schichten 62 und/oder 51 realisiert werden. Auf diese Weise können kostengünstig und mit einfachen Mitteln Energiespeichermodule hergestellt werden. Diese können beispielsweise in Regionen mit schwacher Infrastruktur oder für provisorische Gebäude mit eigener Energieversorgung genutzt werden. Regelbar ist der Luftstrom ebenfalls über Ventile 92 in der Wand. A simplified construction with the same principle can be achieved by leaving the heat-insulating layers 62 and or 51 will be realized. In this way, energy storage modules can be produced inexpensively and with simple means. These can be used, for example, in regions with weak infrastructure or for provisional buildings with their own energy supply. The airflow is also controllable via valves 92 in the wall.

Der Aufbau kann auch genutzt werden, um den Raum abzukühlen. Dazu wird dem Speicherelement 53 über die Bewehrung 52 Energie entzogen. Der warme Luftstrom gibt dabei Energie an das Speicherelement 53 ab, welche durch das Speicherelement 52 geleitet werden, können so die Wärme aus dem Speicherelement 53 transportieren und Heizungen oder andere Verbraucher mit Wärme versorgen. The structure can also be used to cool the room. This is the memory element 53 about the reinforcement 52 Deprived of energy. The warm air flow gives energy to the storage element 53 from which through the storage element 52 can be routed so the heat from the storage element 53 transport and supply heat or other consumers with heat.

Die Erfindung stellt ein neues Prinzip und den dazugehörigen Aufbau dar, um den der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gerecht zu werden. Insbesondere betrifft dies das Konzept eines thermischen Energiespeichers. Dabei ist besonders die Idee der thermischen Energiespeicherung in einer tragenden Struktur hervorzuheben. The invention represents a new principle and the associated structure in order to meet the problems underlying the invention. In particular, this relates to the concept of a thermal energy storage. In particular, the idea of thermal energy storage in a load-bearing structure should be emphasized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Superkondensator supercapacitor
12 12: Aktivkohle activated carbon
13 13: Elektrolyt electrolyte
14 14: Separator separator
15 15: Kationen cations
16 16: Anionen anions
20 20: Bewehrungsstab rebar
21 21: flächiges Textil flat textile
30 30: Superkondensator (Multilayer) Supercapacitor (multilayer)
31 31: Elektroden electrodes
32 32: Isolationsschicht, Separator Insulation layer, separator
34 34: Elektrolyt electrolyte
40 40: Bewehrungsstab rebar
50 50: Thermisches Speichermodul Thermal storage module
51 51: äußere Dämmschicht outer insulation layer
52 52: Bewehrung reinforcement
53 53: Betonmatrix, Speicherelement Concrete matrix, storage element
54 54: Anschluss connection
60 60: lichtleitende Dämmschicht light-conducting insulating layer
61 61: lichtleitende Faser photoconductive fiber
62 62: (innere) wärmedämmende Schicht (inner) heat-insulating layer
63 63: Aufnahmeschicht recording layer
70 70: Thermisches Speichermodul Thermal storage module
71 71: innere Betonschicht inner concrete layer
80 80: Thermisches Speichermodul (mit Verbraucher) Thermal storage module (with consumer)
81 81: Solarzelle solar cell
82 82: Peltier-Element Peltier element
83 83: Wämepumpe Wämepumpe
90 90: thermisches Speichermodul (mit Konvektionskanal) thermal storage module (with convection channel)
91 91: Konvektionskanal convection
92 92: Ventil Valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2239787 A1 [0014]
DE 102011115172 A1 [0014]
WO 2013/041094 A2 [0015]

Claims

Reinforcing element comprising a substantially flat, force-absorbing textile, wherein the textile has electrically conductive or semiconductive properties and / or is capable of causing electrochemical effects, characterized in that the textile ( 21 . 31 ) and designed in a concrete component ( 53 . 71 ) is arranged so that it is effective as a conductor and storage for electrical energy and / or as a conductor for thermal energy.

Reinforcing element according to claim 1, which is designed in the manner of a double-layer capacitor.

Reinforcing element according to one of the preceding claims, wherein the reinforcing element of textile layers, at least the electrodes ( 31 ) and the insulation layer ( 32 ), which are mechanically interconnected by a matrix.

Reinforcing element according to one of the preceding claims, which is an originally substantially flat textile ( 21 . 31 ), which by rolling or folding in a one-dimensional or a two-dimensional mechanically effective form ( 20 . 30 . 40 ) has been brought.

Method for producing a rod-shaped reinforcing element, characterized in that an originally substantially flat textile ( 21 . 31 ) is rolled or folded or individual filaments are used, the rolled or folded textile ( 20 . 30 . 40 ) or the individual filaments are interconnected by a matrix and stabilized with each other for power transmission.

A method according to claim 5, wherein the matrix provided are epoxy resin or a mineral matrix.

Component, comprising a textile-based reinforcement and a mineral matrix material, characterized in that an electrical and / or thermal energy storage is provided and an introduction of electrical and / or thermal energy into the concrete component ( 50 . 70 . 80 . 90 ) and a discharge of electrical and / or thermal energy and from the concrete component ( 50 . 70 . 80 . 90 ) on the textile-based reinforcement ( 20 . 30 . 40 . 52 ) he follows.

Component according to claim 7, wherein for thermal energy storage the mineral matrix material ( 53 . 71 ) is heated to charge and cooled to discharge.

Component according to claim 7 or 8, wherein the textile-based reinforcement ( 20 . 30 . 40 . 52 ) at least partially as a thermoelectric device ( 82 ) is designed to generate electrical energy based on a temperature difference or the generation of a temperature difference based on introduced electrical energy.

Component according to claim 9, wherein as a thermoelectric component ( 82 ) a Peltier element is provided.

Component according to one of claims 7 to 10, wherein the textile-based reinforcement ( 52 ) at least partially as a reinforcing element ( 20 . 30 . 40 ) is executed according to one of claims 1 to 4.

Building, comprising at least one component according to one of claims 7 to 11.

Building according to claim 12, which consists of a supporting structure and an electrical infrastructure, on which at least one of the components as Gefach, as a curtain wall or curtain wall and / or dependent on and thus in an electrical infrastructure is coupled or decoupled.

Building according to claim 12, wherein at least one of the wall parts supporting concrete component, as a Gefach, as a curtain wall or as a thermal barrier coating is executed.

Building according to one of claims 13 or 14, wherein the curtain wall facade with integrated photovoltaic ( 81 ) or façade-integrated thermoelectric effects, comprises electrical energy storage and / or sensory effects that enable environmental conditions to be measured, or used for cooling or heating the structure or for thermal energy storage.

Structure according to one of claims 12 to 15, wherein between the wall parts convection channels ( 91 ) and / or tubes are provided for the passage of a heat transfer fluid, wherein the heat transfer fluid of a transfer of heat energy between the memory and a heat energy consumer or between a heat energy generator and the memory is used.