DE102018009857A1

DE102018009857A1 - Unterfrierschutz

Info

Publication number: DE102018009857A1
Application number: DE102018009857.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-15
Filing date: 2018-12-15
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Unterfrierschutz für tiefgekühlte Hochbau-Bauwerke, deren Boden in der Regel mit einer Unterfrierschutzheizung ausgestattet ist.Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass mit einer im Volumen ausreichend umfangreich bemessenen Bodenauffüllung von nichtfrosthebenden Schüttgut um das im Baugrund befindliche Gebäudestützenende oder die Brandwandfundamente herum, ein geeigneter, tolerierbarer Temperaturzustand durch Absenkung der Untergrundtemperaturen im Bereich der Wärmebrücken bzw. der Kältebrücken hergestellt werden kann.So entbehrt die Wärmebrücke bzw. Kältebrücke aus dem Bauwerk über das im Baugrund befindliche Gebäudestützenende ihre Eigenschaft Kälte in den frostempfindlichen Baugrund einzubringen und damit Frosthebungen zu bewirken. Die Herstellung dieses Zustandes kann durch eine Dämmung der Bauwerksstützenenden und/oder durch die Anordnung einer wirksameren Bodendämmung im gesamten Bauwerksbereich begünstigt werden.Vorteilhaft ist erfindungsgemäß, dass zunächst keine besonderen Heizelemente zur Beheizung im Bereich der Wärmebrücken bzw. Kältebrücken von Bauwerksstützen zu installieren sind und die somit nicht installierten Einrichtungen auch nicht gewartet werden müssen. Es wird auch Heizenergie in erheblicher Menge eingespart.Infolge des Absinkens der Temperaturen an den Füßen der Bauwerksstützen wird der Wärmeeinfall in das Tiefkühlgebäude durch Wärmebrücken an den Fundamenten wesentlich vermindert, was wiederum zu Energieeinsparungen bei der Erzeugung von Kälteleistung führt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterfrierschutz für tiefgekühlte Hochbau-Bauwerke, deren Boden in der Regel mit einer Unterfrierschutzheizung ausgestattet ist. Insbesondere die Stützenfundamente solcher Bauwerke der in den Boden ragenden Stützen in Stahlbetonbauweise oder in Stahlkonstruktion und auch die Fundamente von Brandwänden sowie der Deckbleche von Wandpanelen, sind Wärmebrücken bzw. Kältebrücken zwischen dem tiefgekühlten Gebäudeinneren und dem Baugrund. Bei andauerndem Kühlbetrieb solcher Bauwerke sind diese einer permanenten Unterfrierung ausgesetzt, welche zu Frosthebungen des Untergrundes führt und damit für Beschädigungen des Bauwerkes ursächlich ist.
Bekannt ist es, bereits bei der Planung solcher Bauwerke eine Unterbodenheizung in Form von Heizschlangen für einen Wärmeträger oder von elektrischen Heizmatten oder von zentralen linienförmigen elektrischen Wärmequellen vorzusehen.
Nachteilig ist daran, dass die Gebäudestützen und auch die Fundamente von Brandwänden diese Fußbodendämmung durchdringen und damit Wärmebrücken bzw. Kältebrücken ausbilden.
Insbesondere im Bereich der Bauwerksstützen ist der Wärmeentzug aus dem Baugrund deutlich erkennbar ( DE 2 17 126 A3 ).
Bekannt ist es auch im Fußbodenbereich, um den Gebäudestützenfuß herum, Heizmatten oder Heizelemente und auch Temperaturmessfühler zur Heizungsregulierung neben den Gebäudestützen, fest einzubetonieren. Die so angeordneten Heizelemente und Temperaturregler funktionieren jedoch in einer solchen Positionierung nicht immer zuverlässig und effektiv. Diese sind im Havariefall nicht einfach zugänglich und erfordern meist einen erheblichen Bauaufwand für eine Instandsetzung( DE 1 48 816 A1 , DE 217 126 A3 , DE 1 61 265 A3 ).
Bekannt ist es weiterhin, das in den Baugrund hineinragende Ende der Gebäudestütze mit einem Köcher zu versehen und in den so gestalteten Ringspalt eine Ummantelung mit einem temperaturgeregelten elektrischen Heizstab anzuordnen( DE 10 2009 012 586 B3 ).
Nachteilig ist allen bekannten Unterfrierschutzeinrichtungen gemeinsam, dass diese immer eine besondere Wärmequelle erfordern um Frosthebungen infolge der zwischen der Bauwerksstütze und dem Baugrund bestehenden Wärmebrücke bzw. Kältebrücke zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Gründung von Bauwerksstützen und von Brandwänden zur Vermeidung von Wärmebrücken bzw. Kältebrücken in Tiefkühlhochbau-Bauwerken so zu gestalten, dass keine besondere Beheizung deren Fundamente im Baugrund erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, wie mit den Ansprüchen angegeben gelöst.
Es wurde gefunden, dass mit einer im Volumen ausreichend umfangreich bemessenen Bodenauffüllung von nichtfrosthebendem Schüttgut, wie Splitt, Schotter, Grobkies oder geeignetem Recyclingmaterial um ein im Baugrund befindliches Bauwerksstützenende herum und längs von Brandwandfundamenten , der unerwünschte Einfluss der Wärme- bzw. Kältebrücken, der sich durch die Absenkung der Untergrundtemperaturen im Bereich der Wärmebrücken bzw. der Kältebrücken ergibt, weitgehend beseitigt werden kann.
Durch eine besonders starke Dimensionierung der horizontalen Bodendämmung im Fundamentbereich der Bauwerksstützen und längs der Brandwandfundamente kann die Bodenauffüllung von nichtfrosthebenden Schüttgut optimiert werden.
Die Anordnung einer vertikalen Dämmung am Bauwerksstützenende sowie einer solchen längs der Brandwandfundamente verbessert diese weiter.
Vorteilhaft ist erfindungsgemäß, dass keine besonderen Heizelemente zur Beheizung im Bereich der Wärmebrücken bzw. Kältebrücken von Bauwerksstützen zu installieren sind und die somit nicht installierten Einrichtungen auch nicht gewartet werden müssen.
Es wird auch Heizenergie in erheblicher Menge eingespart.
Infolge des Absinkens der Temperaturen an den Füßen der Bauwerksstützen wird der Wärmeeinfall in das Tiefkühlgebäude durch Wärmebrücken an den Fundamenten wesentlich vermindert, was wiederum zu Energieeinsparungen bei der Erzeugung von Kälteleistung führt.
Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Gestaltung des Unterfrierschutzes ist in der zugehörigen Zeichnung mit

1 Bauwerksstützenanordnung ohne Dämmummantelung im Querschnitt und mit
2 Bauwerksstützenanordnung mit Dämmummantelung im Querschnitt schematisch dargestellt sowie mit
3 ein Schaubild der Temperaturverlauf bzw. das Absinken desselben innerhalb der Schüttgutaufschüttung im Querschnitt des Fundamentbereichs.

Beispiel
Die Temperatur unterhalb der Bodendämmung 3 im Baugrund 7 sinkt von der Wärme- bzw. Kältebrücke der Bauwerksstütze 1 gemäß 1 nach physikalischer Gesetzmäßigkeit im Abstand eines Radius darum herum, nach der Funktion A/e ab, wobei A= Systemkonstante ist und e= die Entfernung von der Bauwerksstütze 1 in Metern ist, wie in 3 dargestellt.
Die grafische Darstellung im Schaubild gemäß 3 zeigt das prozentuale Verhältnis der Temperaturzunahme von dem im Boden befindlichen Bauwerksstützenende mit den Radien von 0,5 Metern bis 4 Metern, bezogen auf den Basiswert von 100% am Bauwerksstützenende. Nach dieser Funktion nimmt die Temperatur nahe der Bodendämmschicht 3, von der Achse der Bauwerksstütze 1 etwa 3 m entfernt bereits um 83% zu.
Mittels Anordnung der nichtfrosthebenden Bodenverfüllung mit dem Schüttgut 4, 9, lässt sich der frostgefährdende Einfluss der Wärm- bzw. Kältebrücke direkt unter der Bodendämmung an der Grenze zum frostgefährdeten Untergrund somit auf ein sechstel bzw. auf ca. 17% herabmindern.
Die Bodenverfüllung mit dem nichtfrosthebenden Schüttgut 4, 9, erlaubt, es die Temperatur am Fuß der Bauwerksstütze 1 von üblicherweise + 4°C in Abhängigkeit von der Systemkonstanten A auf ca. -6°C abzusenken.
Bei einer Temperatur von - 22° C im tiefgekühltem Bauwerk reduziert sich damit der Wärme- bzw. Kältestrom der Wärme- bzw. Kältebrücke von 100% bei einer üblichen Stützfußheizung mit einer Temperaturdifferenz von 22 + 4 = 26° C, auf ca. 60% bei erfindungsgemäßer Gestaltung gemäß 1 mit einer Temperaturdifferenz von 22 - 6 = 16° C. Somit wird der Einfluss der Wärme- bzw. Kältebrücke an der Grenze zum frostgefährdetem Untergrund direkt unter der Bodendämmung 3 von ca. 17% auf ca. 10% herabgesetzt.
Ähnliche Verhältnissen treten auch in vertikaler Richtung, nämlich in der verlängerten Achse der Bauwerksstütze 1 und deren Fundament 5, 10 auf, wobei hier der großflächige Wärmestrom aus der Tiefe des Baugrundes 7,12 weiter begünstigender wirkt.
Dieser Wärmestrom resultiert aus dem Gesamttemperaturumfeld im Untergrund und wird unter anderem durch die Umgebungswärme, Geothermie sowie Wärme aus Grund- und Schichtenwasser gespeist.
Der verbleibende herabgesetzte Einfluss von nur noch 10% aus den Wärmebrücken kann mit geringem Aufwand in das System der Bodenheizung 11 als Hauptgefrierschutzheizung des Tiefkühlbauwerkes integriert werden, so dass nirgends eine Gefahr von Frosthebungen verbleibt.
Das Volumen der nichtfrosthebenden Schüttgutverfüllung 4 sowie der Wärmestrom aus der Wärme- bzw. Kältebrücke wird mittels der vertikalen Dämmumhüllung 8 der Bauwerksstützen 1 und auch durch eine dickere Bodendämmung im Umfeld der Bauwerksstütze 1 weiter minimiert.
Bezugszeichenliste

1: Bauwerksstütze
2: Boden
3: Bodendämmung, Bodendämmschicht
4: Schüttgut, Schüttgutverfüllung
5: Fundament
6: Bodenheizung
7: Baugrund
8: Dämmumhüllung
9: Schüttgut, Schüttgutverfüllung
10: Fundament
11: Bodenheizung
12: Baugrund
13: Länsachse der Bauwerksstütze
14: Einflusskurve der Wärme bzw. Kältebrücke
A: Systemkonstante
e: Entfernung in Metern

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

DE 217126 A3 [0002, 0003]
DE 148816 A1 [0003]
DE 161265 A3 [0003]
DE 102009012586 B3 [0004]

Claims

Unterfrierschutz für tiefgekühlte Hochbau-Bauwerke, deren Boden(2) mit einer Unterfrierschutzheizung(6,11) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer im Volumen ausreichend umfangreich bemessenen Bodenauffüllung von nichtfrosthebendem Schüttgut(4,9), wie Splitt, Schotter, Grobkies oder geeignetem Recyclingmaterial um ein im Baugrund(7,12) befindliches Bauwerksstützenende der Bauwerksstütze(1) im Umkreisradius von bis zu 5 m herum und bis zu einer Tiefe von bis zu 5 m sowie längs eines Brandwandfundaments im Abstand von bis zu 5 m und einer Tiefe von bis zu 5 m zu diesem, die Absenkung der Untergrundtemperaturen im Bereich von Wärmebrücken bzw. Kältebrücken hergestellt und gefahrlos toleriert ist, und damit Frosthebungen vermieden werden und/oder eine vertikale Dämmumhüllung(8) der Bauwerksstützenenden und der Brandwandfundamente angeordnet ist und/oder eine wirksamere Bodendämmung(3) im gesamten Bauwerksbereich angeordnet ist.
Unterfrierschutz für tiefgekühlte Hochbau-Bauwerke nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Bodendämmung(3) im Bereich der Fundamente(5,10) im Abstand von der Mitte derselben, bis zu 5 m , bis zu 100 % dicker als die übrige Bodendämmung(3) dimensioniert ist .