-
Die Erfindung betrifft einen Wärmeleitputz, umfassend eine Basis aus Lehm, welche zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit einen Zuschlag aufweist und ein Flächenheizungssystem.
-
Ökologische Baustoffe, wie Lehm oder auf Kalk basierende Baustoffe weisen den Vorteil auf, dass weniger Chemikalien in das Gebäude eingebracht werden. Derartige Baustoffe haben keinen negativen Einfluss auf die Gesundheit der Bewohner. Des Weiteren können Materialien aus ökologischen Baustoffen einfach dem Recycling zugeführt werden.
-
Neben der Vermeidung der Emission von Chemikalien verfügt Lehm darüber hinaus über hervorragende bauphysikalische Eigenschaften, die das Raumklima verbessern und somit das Wohlbefinden der Bewohner steigern. Beispielsweise weist Lehm eine hohe Wärmespeicherkapazität auf und besitzt die Fähigkeit, durch Aufnahme, Speicherung und Abgabe von Wasser die Raumluftfeuchtigkeit zu regulieren. Darüber hinaus hat Lehm abschirmende Eigenschaften gegenüber elektromagnetischer Strahlung.
-
Lehm ist ein Gemisch aus Ton, Schluff und Sand, wobei Beimengungen von weiteren Gesteinspartikeln wie Kies und Gestein sowie organisches Material enthalten sein können. Ton setzt sich aus feinstkörnigen Mineralen und/oder aus Schichtsilikaten zusammen und wirkt als Bindemittel. Schluff ist ein Sediment, bestehend aus Partikeln mit kleiner Korngröße, wobei die Korngröße zwischen der von Sand und der von Ton liegt.
-
Zwar weist Lehm eine hohe Wärmespeicherkapazität auf, die Wärmeleitfähigkeit ist aber verhältnismäßig gering. Diese beträgt je nach Anteil von Sand, Schluff und Ton zwischen 0,5 W/mK und 0,9 W/mK.
-
Bei Flächenheizungssystemen werden Heizungsrohre und dergleichen zumeist unter einer Mörtelschicht angeordnet. Dabei ist es wünschenswert, wenn die Mörtelschicht eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit aufweist, um einen hohen Wärmestrom von den Heizungsrohren zur Oberfläche erzielen zu können.
-
Hierzu ist es aus der
EP 2 426 096 A1 bekannt, als Zuschlag Naturgraphit, expandierten Graphit oder Ruß als Zuschlag der aus Lehm bestehenden Basis zuzumischen. Zwar weist Graphit eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf, gleichzeitig wird die Wärmeleitung aber durch Wärmereflexion an den Korngrenzen der Graphit- bzw. Rußpartikel gehindert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zuschlag zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes bereitzustellen, welcher kostengünstig ist und eine signifikante Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
-
Zur Lösung der Aufgabe umfasst der Zuschlag mineralische und/oder metallische und/oder keramische Partikel. Als mineralische Partikel kommen vorzugsweise aus mineralischem Eisenoxid bestehende Partikel zum Einsatz. Ein derartiges mineralisches Eisenoxid ist beispielsweise Magnetit. Vorteilhafte keramische Partikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen beispielsweise aus Siliziumkarbid. Grundsätzlich ist denkbar, Metallpartikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Zuschlag zu wählen.
-
Technisch hergestelltes Siliziumkarbid weist eine Wärmeleitfähigkeit von 100 W/mK bis 140 W/mK auf. Insofern weist Siliziumkarbid im Vergleich zu Lehm eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass bereits ein geringer Mengenanteil an Zuschlag ausreicht, um eine signifikante Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes zu erreichen. Als Zuschlag für den Wärmeleitputz ist aber Siliziumkarbid mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit von etwa 10 W/mK vorteilhaft verwendbar. Derartiges Siliziumkarbid ist darüber besonders kostengünstig.
-
Magnetit, auch als Magneteisenstein bezeichnet, weist eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 12 W/mK und damit eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit als technisches Siliziumkarbid auf. Jedoch ist Magnetit ebenfalls kostengünstig verfügbar und in Form eines Zuschlags für Beton ein für Strahlenschutzanwendungen bereits häufig verwendeter Baustoff.
-
Sowohl Magnetit als auch Siliziumkarbid liegen in Form von Partikeln vor. Dabei weisen die den Zuschlag bildenden Partikel eine körnige Struktur auf. Die Struktur der Partikel ist vergleichbar zu Bruchsand oder Splitt.
-
Bei Magnetit und Siliziumkarbid ist vorteilhaft, dass die Wärmeleitfähigkeit in allen Raumrichtungen gleichmäßig ist (isotrop). Dies ist beispielsweise bei Graphit nicht gegeben. Graphit weist hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit eine deutliche Anisotropie auf, die Wärmeleitfähigkeit ist längs der Graphen-Struktur am größten. Des Weiteren weisen Partikel aus Graphit eine Plättchenstruktur auf, so dass die Wärmeleitung durch Reflexion an den plattenförmigen Graphitpartikeln behindert ist. Aufgrund der körnigen Gestalt des erfindungsgemäßen Zuschlags ist die Wärmeleitung hingegen nicht durch Reflexion beeinträchtigt.
-
Durch die verbesserte Wärmeleitfähigkeit verbessert sich der Wärmestrom durch den Wärmeleitputz hindurch. Dadurch erfolgt eine schnellere Temperierung der dem Raum zugewandten Oberfläche. Darüber hinaus erfolgt aber auch ein verbesserter Wärmestrom quer zur Oberfläche. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit Flächenheizungen wie Wand- und Deckenheizungen von Vorteil, da sich die Temperaturverteilung über die Oberfläche der Flächenheizung vergleichmäßigt und sich eine homogene Temperaturverteilung ergibt. Insofern hat der Wärmeleitputz eine Wirkung die vergleichbar zu einem Wärmeleitblech ist.
-
Die Anteile des Lehms und des Zuschlags sind vorzugsweise so gewählt, dass die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes mindestens 1 W/mK, vorzugsweise 2 W/mK beträgt. Die Wärmeleitfähigkeit von zuschlagfreiem Lehm beträgt zwischen 0,5 W/mK und 0,9 W/mK. Durch Zugabe der wärmeleitfähigen Partikel wird die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes insofern signifikant heraufgesetzt. Im Vergleich zu für einen Unterbau üblichen Werkstoffen ist dadurch die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes wesentlich größer als die des Unterbaus, so dass sich der gewünschte Wärmestrom in Richtung der Raumoberfläche verbessert.
-
Bei Verwendung von Magnetit als wärmeleitenden Zuschlag ergibt sich eine signifikante Steigerung der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes bereits, wenn für eine trockene pulverförmige Ausgangsmischung 20 Teile Lehm und 1 Teil Zuschlag miteinander vermischt werden. Bei Verwendung von Siliziumkarbid ist ein Mengenverhältnis von 200 Teilen Lehm und 1 Teil Zuschlag ausreichend, um eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 1 W/mK erzielen zu können. Vor dem Auftragen wird der aus Lehm und Zuschlag zusammen gesetzte pulverförmige Wärmeleitputz mit Wasser vermischt und zu einer pastösen Masse verarbeitet. Diese wird auf eine Oberfläche aufgetragen und härtet ausschließlich durch Wasserentzug aus.
-
Moderne Niedertemperaturheizsysteme verlangen zumeist großflächige Heizkörper, sodass hier oft Flächenheizungen zum Einsatz gelangen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere Fußbodenheizungen bekannt, welche jedoch mit einigen Nachteilen behaftet sind. Bei diesen ist problematisch, dass sie nur zu etwa 50% als Strahlungsheizung wirken und zu etwa 50% als Konvektionsheizung. Durch den hohen Konvektionsanteil wird Staub in Bewegung gesetzt. Des Weiteren sind Fußbodenheizungen sehr träge, da sie tief im Estrich eingebettet sind und diesen zunächst erwärmen müssen, bevor die dem Raum zugewandte Oberfläche des Fußbodens signifikant erwärmt ist. Ebenso kühlt ein Fußbodenheizungssystem auch nur langsam ab.
-
Weitere Ausgestaltungen der Flächenheizungen sind Wand- bzw. Deckenheizungen. Die Strahlungswärme von Wand- bzw. Deckenheizungen wird angenehmer als die von Fußbodenheizungen abgegebene Wärme empfunden. Dies liegt in erster Linie daran, dass der Mensch nicht direkt mit dem wärmeabgebenden Medium in Kontakt kommt und die Wärme von der Seite kommend auch größere Körperpartien trifft. Des Weiteren ist die Staubverwirbelung von Wand- und Deckenheizungen infolge des geringeren Konvektionsanteils geringer als die von Fußbodenheizungen.
-
Ein Wand- bzw. Deckenheizungssystem wird zumeist auf den Unterbau der Wand bzw. Decke aufgebracht und mittels eines Putzes abgedeckt. Die Dicke des Putzes beträgt dabei beispielsweise etwa einen Zentimeter.
-
Ein Unterbau kann aus verschiedenen Baustoffen bestehen, beispielsweise aus Ziegelsteinen, Gips oder auch Lehmplatten. Diese Baustoffe weisen eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,5 W/mK auf. Der Unterbau von nichttragenden Innenwänden kann beispielsweise eine Dicke von 10 cm aufweisen. Ein derartiger Unterbau weist einen U-Wert von beispielsweise 5 W/m2K auf.
-
Wird als Abdeckung für das Heizungssystem der erfindungsgemäße Wärmeleitputz verwendet, erhöht sich dessen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu einem nur aus Lehm oder Gips bestehenden Putz um den Faktor 2. Im Zusammenhang mit der beispielhaften Schichtdicke des Wärmeleitputzes von einem Zentimeter ergibt sich hierbei ein U-Wert von 100 W/m2K.
-
Demnach ist der U-Wert der aus Wärmeleitputz bestehenden Oberschicht wesentlich größer als der U-Wert des Unterbaus. Dadurch ist der Wärmestrom durch den Wärmeleitputz hindurch in Richtung der Raumseite wesentlich größer als der Wärmestrom in Richtung Unterbau. Im Ergebnis erhöht sich dadurch die Effektivität des Flächenheizungssystems.
-
Vorzugsweise beträgt die Partikelgröße des Zuschlags bis zu 1 mm. Derartige Partikel, insbesondere aus Magnetit und Siliziumkarbid sind kommerziell erhältlich und einfach zu verarbeiten. Dabei kann der Wärmeleitputz sowohl dünnschichtig in Form eines Spachtels als auch in Form eines Putzes mit einer Schichtdicke von bis zu 5 cm auf den Untergrund aufgebracht werden. Des Weiteren bewirken Partikel dieser Größe eine signifikante Steigerung der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes.
-
Der Wärmeleitputz kann einen weiteren Zuschlag in Form von Fasern enthalten. Dabei sind die Fasern vorzugsweise als Naturfasern ausgebildet. Der weitere Zuschlag erhöht die Stabilität des Wärmeleitputzes und wirkt als Faserverstärkung.
-
Die mögliche Auftragsdicke des Wärmeleitspachtels orientiert sich an der Ausgestaltung des Untergrundes und an der gewünschten Oberflächenqualität und kann in Form eines Spachtels mit einer Auftragsdicke von weniger als 5 mm oder in Form eines Putzes mit einer Auftragsdicke von bis zu 5 cm auf den Untergrund aufgebracht werden.
-
Ein erfindungsgemäßes Flächenheizungssystem umfasst eine Bauplatte aus einer flächig ausgebildeten bindemittelhaltigen Matrix auf der Basis von Lehm, welche mit einer Armierung versehen ist, aufweisend eine erste Hauptseite und eine zweite Hauptseite, wobei zumindest eine Hauptseite mit einer Profilierung versehen ist, in welcher langgestreckte Klimatisierungskomponenten aufgenommen sind, wobei die zumindest eine Hauptseite eine Abdeckung aufweist, wobei die Abdeckung aus dem erfindungsgemäßen Wärmeleitputz ausgebildet ist.
-
Ein weiteres erfindungsgemäßes Flächenheizungssystem umfasst flächige oder leitungsgebundene Klimatisierungskomponenten, welche mittels Befestigungselementen an einem Untergrund befestigt sind, wobei die Klimatisierungskomponenten raumseitig mit dem erfindungsgemäßen Wärmeleitputz bedeckt sind. Bei dieser Ausgestaltung werden die Klimatisierungskomponenten, beispielsweise Leitungen einer elektrischen Widerstandsheizung, Heizmatten oder Heizungsrohre direkt oder über eine Zwischenlage auf dem Untergrund befestigt. Die Befestigungsmittel können beispielsweise in Form von Tellerdübeln ausgebildet sein. Des Weiteren ist denkbar, dass die Klimatisierungskomponenten mittels eines Klebers auf dem Untergrund befestigt werden oder dass die Klimatisierungskomponenten in Mörtel eingedrückt werden.
-
Die auf dem Untergrund befestigten Klimatisierungskomponenten sind mit einer Schicht aus Wärmeleitputz bedeckt. Der Wärmeleitputz bewirkt aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit eine homogene Temperaturverteilung, auch bei Verwendung zueinander beabstandeter und mäanderförmig angeordneter Heizungsrohre. Des Weiteren erfolgt ein vergleichsweise schneller Wärmetransport durch den Wärmeleitputz hindurch, so dass sich die raumseitige Oberfläche des Flächenheizungssystems schnell erwärmt. Insbesondere bei rohrförmigen Klimatisierungskomponenten zeigt sich der erfindungsgemäße Vorteil des Wärmeleitputzes, da der Zwischenraum zwischen den Rohren mit einer verhältnismäßig dicken Schicht aus Wärmeleitputz versehen ist. Diese Zwischenräume sind aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes homogen temperiert.
-
Die Ausgestaltung und Anwendung des erfindungsgemäßen Wärmeleitputzes, beziehungsweise des erfindungsgemäßen Flächenheizungssystems wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch:
-
1 ein Flächenheizungssystem mit einer Abdeckung aus Wärmeleitputz.
-
Die in 1 gezeigte Bauplatte 1 umfasst eine flächig ausgebildete bindemittelhaltige Matrix 2 auf der Basis von Lehm, welche mit einer Armierung 3 versehen ist. Dabei weist die Bauplatte 1 eine erste Hauptseite 4 und eine zweite Hauptseite 5 auf. Die Armierung 3 besteht aus Naturfasern, in dieser Ausgestaltung aus Grasfasern. Ferner ist eine weitere gitterartige Armierung 8 vorgesehen, welche in die aus Lehm bestehende Matrix 2 eingebettet ist.
-
Als Zuschlag für die Matrix 2 ist gebrannter und gemahlener Ton vorgesehen. Ton weist ebenfalls kapillaraktive Eigenschaften auf und unterstützt den Trocknungsprozess.
-
Zumindest die Hauptseite 4 der Bauplatte 1 ist zur Aufnahme von langgestreckten Klimatisierungskomponenten 6 mit einer Profilierung 7 versehen.
-
Die Profilierung 7 umfasst Erhebungen 9, 9‘ und Vertiefungen 10. Die Vertiefungen 10 sind in dieser Ausgestaltung U-förmig ausgebildet. Die Profilierung 7 dient zunächst einerseits der Aufnahme von langgestreckten Klimatisierungskomponenten 6, beispielsweise von Kabeln einer elektrischen Widerstandsheizung oder von Heizungsrohren. Andererseits verbessert die Profilierung 7 die Anhaftung einer aufzutragenden Putzschicht.
-
In die Profilierung 7 der Bauplatte 1 sind langgestreckte Klimatisierungskomponenten 6, in dieser Ausgestaltung Heizungsrohre aus Kunststoff, eingelegt. Die die Profilierung 7 aufweisende Hauptseite 4 der Bauplatte 1 ist mit einer Abdeckung 12 versehen, welche aus Wärmeleitputz ausgebildet ist. Die Abdeckung 12 bedeckt dabei auch die Klimatisierungskomponenten 6. Die Bauplatte 1 mit Klimatisierungskomponenten 6 und der aus dem Wärmeleitputz bestehenden Abdeckung 12 bilden ein Flächenheizungssystem 11.
-
Alternativ können die Klimatisierungskomponenten 6 direkt auf dem Untergrund befestigt sein und dort mittels Befestigungselementen fixiert sein. Die Befestigungselemente können als mechanische Befestigungselemente, beispielsweise Tellerdübel oder auch als Klebemittel, beispielsweise Mörtel ausgebildet sein. Raumseitig sind die Klimatisierungskomponenten 6 mit dem Wärmeleitputz abgedeckt. Die Klimatisierungskomponenten 6 können flächig, beispielsweise in Form von Heizmatten ausgebildet sein. Des Weiteren können die Klimatisierungskomponenten 6 leitungsgebunden sein. Dazu können die Klimatisierungskomponenten 6 rohrförmig in Form von Heizungsrohren oder in Form von elektrischen Leitungen einer Widerstandsheizung ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung bilden die Klimatisierungskomponenten 6 mit den Befestigungselementen und dem Wärmeleitputz ein Flächenheizungssystem 11.
-
Der Wärmeleitputz besteht aus einer Basis aus Lehm, wobei die Basis verschiedene Mengenanteile von Ton, Schluff und Sand enthalten kann. Die Basis weist zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit einen Zuschlag auf, wobei der Zuschlag mineralische und/oder metallische und/oder keramische Partikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit umfasst. Vorliegend umfasst der Zuschlag mineralisches Eisenoxid in Form von Magnetit.
-
Alternativ ist es denkbar, dass der Zuschlag keramische Partikel in Form von Siliziumkarbid umfasst. Des Weiteren ist denkbar, dass der Zuschlag eine Mischung mineralischer und keramischer Partikel, beispielsweise eine Mischung von Magnetit und Siliziumkarbid umfasst.
-
Eine trockene pulverförmige Ausgangsmischung für den Wärmeleitputz umfasst vorliegend 20 Teile Lehm und 1 Teil Zuschlag. Vor Ort wird die Ausgangsmischung mit Wasser vermischt und zu einer pastösen Masse verarbeitet. Die Aushärtung des Wärmeleitputzes erfolgt ausschließlich durch Trocknung.
-
Die Anteile des Lehms und des Zuschlags, vorliegend Magnetit, sind so gewählt, dass die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitputzes 1 W/mK beträgt. Die Partikelgröße des Zuschlags beträgt bis zu 1 mm.
-
Der Wärmeleitputz weist als weiteren Zuschlag eine Faserarmierung aus Naturfasern auf. Des Weiteren kann auch der Wärmeleitputz einen Zusatz aus gebranntem und gemahlenem Ton aufweisen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
