DE102022105833A1 - DEVICE AND METHOD FOR THERMAL FACADE RENOVATION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Fassaden-Sanierung insbesondere von denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, wobei die Vorrichtung mindestens ein Niedertemperatur-Flächenheizelement aufweist, welches an zumindest einen Bereich einer Innenwand einer zur sanierenden Fassade flächig anbring- oder befestigbar ist und ausgebildet ist, insbesondere kontinuierlich und vorzugsweise bedarfsweise kontinuierlich den Innenwandbereich in einem Temperaturbereich vorzugsweise zwischen 18°C und 35°C und noch bevorzugter in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 30°C zu temperieren.The invention relates to a device for thermal facade renovation, in particular of listed facades, preferably steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, the device having at least one low-temperature surface heating element, which can be attached or fastened flat to at least one area of an inner wall of a facade for renovation is and is designed, in particular continuously and preferably, if necessary, to temper the inner wall area in a temperature range preferably between 18 ° C and 35 ° C and more preferably in a temperature range between 20 ° C and 30 ° C.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Fachgebiet der Sanierung von Fassaden. Im Einzelnen betrifft die Erfindung die thermische Fassaden-Sanierung von denkmalgeschützten Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, insbesondere von Gebäudefassaden aus den 60er und 70er Jahren, ohne Wärmedämmung und ohne thermische Trennung der Außenluft-berührten Bauteile.The present invention generally relates to the field of renovation of facades. Specifically, the invention relates to the thermal facade renovation of listed steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, in particular building facades from the 60s and 70s, without thermal insulation and without thermal separation of the components in contact with the outside air.
Die thermische Isolierung von Gebäudewänden und/oder Gebäudedächern ist aufgrund der geltenden Energieeinsparverordnung ein wichtiges Thema im Bauwesen. Hierzu ist es im Baubereich bekannt und üblich, zur thermischen Isolierung von Gebäudefassaden ein Isoliermaterial insbesondere in Gestalt eines flächenhaft ausgedehnten Wärmedämmverbundsystems zur thermischen Isolierung von Wandflächen eines Gebäudes einzusetzen.The thermal insulation of building walls and/or building roofs is an important issue in construction due to the current energy saving regulations. For this purpose, it is known and common in the construction sector to use an insulating material for the thermal insulation of building facades, in particular in the form of an extensive thermal insulation composite system for the thermal insulation of wall surfaces of a building.
In Dämmpanelen verwendete Isoliermaterialien für den Einsatz im Baubereich, insbesondere zur Dacheindeckung und Fassadenbekleidung, sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Dämmmaterialien beruhen in der Regel auf einem Polyurethanschaum, der als Dämmschicht sandwichartig zwischen zwei Außenplatten aus Blech oder PVC aufgenommen ist.Insulating materials used in insulating panels for use in the construction sector, in particular for roofing and facade cladding, are generally known from the prior art. Such insulating materials are usually based on a polyurethane foam, which is sandwiched between two outer panels made of sheet metal or PVC as an insulating layer.
Beispielsweise wird ein Dämmpanel der zuvor genannten Art in der Druckschrift
Weite Verbreitung gefunden haben ferner sogenannte Wärmedämmverbundsysteme, die zum außenseitigen Dämmen von Gebäudeaußenwänden bzw. Gebäudefassaden verwendet werden. In der Regel bedeckt ein Wärmedämmverbundsystem die gesamte Außenwandfläche bzw. Außenfassade eines Gebäudes mit Ausnahme der Dachflächen und dient dazu, den Wärmeübergang vom Innenraum des Gebäudes in die Umwelt und umgekehrt zu minimieren.So-called thermal insulation composite systems, which are used to insulate the outside of building walls or building facades, have also become widespread. As a rule, a thermal insulation composite system covers the entire external wall surface or facade of a building with the exception of the roof surfaces and serves to minimize the heat transfer from the interior of the building to the environment and vice versa.
Bekannte Wärmedämmverbundsysteme sind in der Regel mehrlagig aufgebaut. Eine erste flächenhaft ausgedehnte Lage mit einem niedrigen Durchgangskoeffizienten wird unmittelbar an der Gebäudeaußenfläche angebracht, beispielsweise unter Zuhilfenahme mechanischer Verankerungsmittel oder mittels Verklebung. Diese Lage ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl einzelner Platten, beispielsweise rechteckigen Zuschnitts, zusammengefügt. Die Platten bestehen oftmals aus organischen synthetischen Werkstoffen, wie geschäumten Kunststoffen, oder aus anorganischen Werkstoffen, wie Mineralwolle oder Mineralschäumen.Known thermal insulation composite systems are usually constructed in multiple layers. A first extensive layer with a low transmission coefficient is attached directly to the outside surface of the building, for example with the aid of mechanical anchoring means or by means of gluing. This layer is usually assembled from a large number of individual panels, for example rectangular pieces. The panels often consist of organic synthetic materials, such as foamed plastics, or inorganic materials, such as mineral wool or mineral foams.
Auf die außenliegende Oberfläche der auf die Außenfläche der Gebäudefassade aufgebrachten Dämmplatten wird nachfolgend häufig eine Armierungslage aufgebracht, da die Dämmplatten in der Regel nur eine unzureichende mechanische Stabilität aufweisen. Diese Armierungslage besteht in der Regel aus einem Armierungsmörtel, der als Unterputz verwendet wird, in dem dann ein Armierungsgewebe, in der Regel ein Kunstfasergewebe, eingebettet wird. Auf die Armierungslage kann dann oberseitig als abschließende Lage ein Außenputz aufgebracht werden. Die Oberfläche des Außenputzes kann zusätzlich noch gestrichen werden und bildet diejenige Schicht des Wärmedämmverbundsystems, welche eine möglichst hohe Bewitterungsresistenz aufweist.A reinforcement layer is often subsequently applied to the external surface of the insulation panels applied to the outer surface of the building facade, since the insulation panels generally only have insufficient mechanical stability. This reinforcement layer usually consists of a reinforcement mortar that is used as a base plaster, in which a reinforcement fabric, usually a synthetic fiber fabric, is then embedded. An external plaster can then be applied to the top of the reinforcement layer as a final layer. The surface of the external plaster can also be painted and forms the layer of the thermal insulation composite system that has the highest possible weather resistance.
Alternativ werden die auf die Außenfläche der Gebäudefassade aufgebrachten Dämmplatten in einem Schichtenaufbau als Vorgehängte Hinterlüftete Fassade ausgebildet. Hierbei schützt eine hinterlüftete, wasserführende Außenhaut die Dämmung vor Feuchtigkeit. Diese Außenhaut besteht i.d.R. aus Blechtafeln, Faserbetontafeln, Holzverkleidungen, oder speziellen Fassadenbehangplatten aus Komposit-Werkstoffen.Alternatively, the insulation panels applied to the outer surface of the building facade are formed in a layered structure as a rear-ventilated curtain wall. A ventilated, water-conducting outer skin protects the insulation from moisture. This outer skin usually consists of metal sheets, fiber concrete panels, wooden cladding, or special facade covering panels made of composite materials.
Weiterhin ist es aus der Bautechnik allgemein bekannt, Dämmmaterialien in Gestalt von Matten, wie beispielsweise Stein- oder Glaswollmatten, zur Wärmedämmung von Gebäudefassaden einzusetzen.Furthermore, it is generally known from construction technology to use insulating materials in the form of mats, such as stone or glass wool mats, for the thermal insulation of building facades.
Obwohl die aus dem Stand der Technik vorbekannten Wärmedämmmaterialien unter thermischen Gesichtspunkten bereits als vorteilhaft anzusehen sind, so weisen sie dennoch erhebliche ökologische Nachteile auf. Insbesondere wird erwartet, dass der Rückbau, das Recycling und die Verwertung insbesondere der in derzeit verbauten Wärmedämm-Verbundsystemen zum Einsatz kommenden Wärmedämmmaterialien in der Zukunft erhebliche Entsorgungsprobleme mit sich bringen.Although the thermal insulation materials known from the prior art can already be viewed as advantageous from a thermal point of view, they still have considerable ecological disadvantages. In particular, it is expected that the dismantling, recycling and utilization of the thermal insulation materials used in currently installed thermal insulation composite systems will cause significant disposal problems in the future.
Dieses Thema war aufgrund der überraschend langen Lebensdauer der in der Regel auf Polyurethanschaum oder Polystyrol basierenden Wärmedämmmaterialien aus der ersten Generation bislang nicht weiter thematisiert, da die aktuellen Rücklaufmengen noch relativ gering sind. Allerdings ist in der nahen Zukunft zu erwarten, dass die zu verwertenden Mengen an alten Wärmedämmmaterialien mit der bestehenden Infrastruktur etwa von Müllheizkraftwerken möglicherweise nicht mehr beherrschbar sind.Due to the surprisingly long service life of the first generation thermal insulation materials, which are generally based on polyurethane foam or polystyrene, this topic has not been discussed further so far, as the current return quantities are still relatively low. However, in the near future it is to be expected that the quantities of old thermal insulation materials to be recycled may no longer be manageable with the existing infrastructure, such as waste-to-energy plants.
Im Hinblick auf Stein- oder Glaswolle, die auch zur Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt wird, ist zusätzlich als Nachteil anzusehen, dass diese Dämmmaterialien bei deren Verarbeitung unangenehme und auch gesundheitlich bedenkliche Nebenwirkungen zeigen, da auf Stein- oder Glasfasern basierende Dämmmaterialien aus feinen langen Fasern bestehen, die auch in die Lunge geraten können. Deshalb ist bei der Verarbeitung derartiger Dämmmaterialien immer mindestens ein Mundschutz zu tragen, und insbesondere am besten auch ein Schutzanzug, da die Fasern auf der Haut stark jucken. Darüber hinaus ist die Entsorgung von auf Stein- oder Glasfasern basierender Dämmmaterialien ebenfalls nicht unproblematisch, da sich diese Dämmmaterialien ebenfalls nicht oder zumindest nicht ohne Weiteres auf natürliche Weise zersetzen. Insbesondere ist eine Entsorgung dieser Dämmmaterialien im normalen Hausmüll gesetzlich nicht zulässig.With regard to stone or glass wool, which is also used for the thermal insulation of buildings, an additional disadvantage is that these insulating materials show unpleasant and health-threatening side effects when processed, since insulating materials based on stone or glass fibers consist of fine, long fibers , which can also get into the lungs. Therefore, when processing such insulating materials, you should always wear at least a face mask and, in particular, a protective suit, as the fibers on the skin are very itchy. In addition, the disposal of insulating materials based on stone or glass fibers is also not unproblematic, as these insulating materials do not decompose naturally, or at least not easily. In particular, disposal of these insulation materials with normal household waste is not permitted by law.
Ein weiteres Problem mit den bislang bekannten Lösungen zum Dämmen von Gebäudeaußenwänden bzw. Außenwänden von Gebäudefassaden ist darin zu sehen, dass diese Ansätze nicht bei der thermischen Fassaden-Sanierung von denkmalgeschützten Fassaden, insbesondere Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, die häufig bei Gebäuden aus den 1960er und 1970er Jahren zu finden sind, einsetzbar sind. Das Problem bei denkmalgeschützten Fassaden, insbesondere Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, liegt darin, dass aufgrund des Denkmalschutzes in der Regel die Außenfassade eines Gebäudes nicht verändert werden darf. Dies ist dadurch begründet, dass Gebäude, die unter Denkmalschutz stehen, dem Stadtbild ein ganz besonderes Flair verleihen.Another problem with the previously known solutions for insulating exterior building walls or exterior walls of building facades is that these approaches do not apply to the thermal facade renovation of listed facades, in particular steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, which are often used in buildings can be found in the 1960s and 1970s. The problem with listed facades, especially steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, is that due to listed building protection, the outer facade of a building is generally not allowed to be changed. This is because buildings that are listed buildings give the cityscape a very special flair.
Grundsätzlich ist es somit nicht möglich, bei einer denkmalgeschützten Gebäudefassade außenseitig die bekannten Wärmedämmverbundsysteme anzubringen, da damit das äußere Erscheinungsbild, das heißt die Außenfassade, insbesondere bei Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, unter Umständen gravierend verändert wird.In principle, it is therefore not possible to install the known thermal insulation composite systems on the outside of a listed building facade, as this may seriously change the external appearance, i.e. the outer facade, especially in the case of steel-concrete facades with exposed concrete surfaces.
Das Anbringen der für den Außenbereich entwickelten Wärmedämmverbundsysteme an der Innenwand der Fassade/des Gebäudes ist in der Regel nicht möglich, da dann die Gefahr der Kondensatbildung besteht, in Folge dessen eine erhöhte Materialfeuchte mit lokaler Schimmelbildung nicht zu vermeiden ist.It is generally not possible to attach the thermal insulation composite systems developed for outdoor use to the interior wall of the facade/building, as there is then the risk of condensation forming, as a result of which increased material moisture with local mold formation cannot be avoided.
Diesem Problem der erhöhten Materialfeuchte mit der Gefahr der lokalen Schimmelbildung kann dadurch begegnet werden, dass der Innenraum des Gebäudes stärker beheizt wird, so dass durch freie Konvektion über das gesamte Innenraumvolumen die Wärme hinreichend verteilt wird.This problem of increased material moisture with the risk of local mold formation can be countered by heating the interior of the building more so that the heat is sufficiently distributed over the entire interior volume through free convection.
Aufgrund der geltenden Wärmeschutz- bzw. Energiesparverordnung ist dieser Ansatz aufgrund des erhöhten Energiebedarfs bei freier Konvektion in der Regel nicht akzeptabel.Due to the current thermal protection and energy saving regulations, this approach is generally not acceptable due to the increased energy requirement with free convection.
Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung zur thermischen Isolierung und insbesondere zur thermischen Sanierung von Gebäudefassaden anzugeben, bei denen eine außenseitige Dämmung der Gebäudefassade beispielsweise aufgrund der geltenden Regeln des Denkmalschutzes nicht möglich ist.Based on this problem, the invention is based on the task of providing a solution for thermal insulation and in particular for the thermal renovation of building facades in which external insulation of the building facade is not possible, for example due to the applicable rules of monument protection.
Weiterhin soll die Ökoeffektivität oder Ökoeffizienz der thermischen Fassadensanierung deutlich verbessert werden im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen, die auf der freien Konvektion über das gesamte Innenraumvolumen basieren.Furthermore, the eco-effectiveness or eco-efficiency of thermal facade renovation should be significantly improved compared to conventional approaches that are based on free convection over the entire interior volume.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird insbesondere durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst, welcher eine Vorrichtung zur thermischen Fassaden-Sanierung insbesondere von denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, betrifft.The object on which the invention is based is achieved in particular by the subject matter of independent patent claim 1, which relates to a device for thermal facade renovation, in particular of listed facades, preferably steel-concrete facades with exposed concrete surfaces.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum thermischen Sanieren von Fassaden, insbesondere denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 9 gelöst.The object on which the invention is based is further achieved by a method for the thermal renovation of facades, in particular listed facades, preferably steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, according to the independent claim 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the corresponding dependent patent claims.
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zur thermischen Fassaden-Sanierung insbesondere von denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, wobei die Vorrichtung mindestens ein Niedertemperatur-Flächenheizelement aufweist, welches an zumindest einen Bereich einer Innenwand einer zu sanierenden Fassade anbring- oder befestigbar ist und ausgebildet ist, insbesondere kontinuierlich und vorzugsweise bedarfsweise kontinuierlich den Innenwandbereich in einem Temperaturbereich vorzugsweise zwischen 18°C und 35°C und noch bevorzugter in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 30°C zu temperieren.Accordingly, the invention relates in particular to a device for thermal facade renovation, in particular of listed facades, preferably steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, the device having at least one low-temperature surface heating element, which can be attached to at least one area of an inner wall of a facade to be renovated can be fastened and is designed to temper the inner wall area in a temperature range preferably between 18 ° C and 35 ° C and more preferably in a temperature range between 20 ° C and 30 ° C, in particular continuously and preferably if necessary continuously.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: im Einzelnen wird mit der Erfindung ein im Vergleich zum Stand der Technik neuer, innovativer Ansatz zur thermischen Fassaden-Sanierung insbesondere von denkmalgeschützten Fassaden, insbesondere Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, vorgeschlagen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird bewusst auf das Anbringen von Isoliermaterialien an Innenwandbereichen der zu sanierenden Fassade verzichtet, da dies die Gefahr einer höheren Materialfeuchte mit sich bringt. Dies hätte neben besserer Staubhaftung auch eine lokale Schimmelbildung zur Folge.The advantages that can be achieved with the invention are obvious: in particular, the invention provides a new, innovative approach to thermal facade renovation compared to the prior art, especially of listed facades, in particular steel-concrete facades Exposed concrete surfaces, proposed. In the solution according to the invention, the attachment of insulating materials to the interior wall areas of the facade to be renovated is deliberately avoided, as this entails the risk of higher material moisture. In addition to better dust adhesion, this would also result in local mold formation.
Auch ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht notwendig, den Innenraumbereich des zu sanierenden Gebäudes stärker zu beheizen, was aus Wärmeschutz- bzw. Energieeinspargründen problematisch ist.With the solution according to the invention, it is also not necessary to heat the interior area of the building to be renovated more, which is problematic for thermal protection and energy saving reasons.
Unter dem hierin verwendeten Begriff „Heizen“ ist die Beheizung der Luft eines Innenraums bei Bedarf zu verstehen. Die Aufgabe des Heizens besteht darin, während der Raumnutzungszeiten die Raumlufttemperatur zu erhöhen. Diese Betriebsweise ignoriert jedoch den Baukörper als Energiespeicher und verursacht physikalisch bedingt einen erhöhten Energiebedarf neben zahlreichen anderen Mängeln. Obwohl in der Heizperiode die gesamte Fläche der Außenwand Wärme benötigt, wird diese meist nur an einem Punkt angeboten, wie beispielsweise dann, wenn ein Heizkörper unter einem Fenster angeordnet ist. Außenwände ohne Fenster erhalten in der Regel keinen Heizkörper. Man geht davon aus, dass die dort benötigte Wärmemenge ihr Ziel durch die Luftumwälzung im Raum erreicht, die wiederum durch die Luftaufheizung im Heizkörper hervorgerufen wird.The term “heating” used herein means the heating of the air in an interior space when necessary. The task of heating is to increase the room air temperature when the room is in use. However, this mode of operation ignores the structure as an energy storage device and, for physical reasons, causes an increased energy requirement along with numerous other defects. Although the entire surface of the external wall requires heat during the heating season, this is usually only provided at one point, such as when a radiator is arranged under a window. Exterior walls without windows usually do not receive a radiator. It is assumed that the amount of heat required there reaches its destination through the air circulation in the room, which in turn is caused by the air heating in the radiator.
Um die physiologischen und energetischen Nachteile einer solchen „Luft“-Heizung zu vermeiden, wird erfindungsgemäß zur thermischen Fassaden-Sanierung die flächige Temperierung von Innenwandbereichen der thermisch zu sanierenden Fassade vorgeschlagen. Bei dem flächigen Temperieren findet vorzugsweise eine kontinuierliche Beheizung der Gebäudehülle von der Innenwand aus statt. Durch die kontinuierliche Temperierung der Innenwandbereiche der Gebäudefassade kann in einer leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Weise ein ständiger Ausgleich von Wärmeverlusten erfolgen, und zwar lokal dort, wo sie auftreten.In order to avoid the physiological and energetic disadvantages of such an “air” heating system, the invention suggests surface temperature control of the interior wall areas of the facade to be thermally renovated for thermal facade renovation. With flat temperature control, the building envelope is preferably continuously heated from the inner wall. By continuously controlling the temperature of the inner wall areas of the building facade, heat losses can be constantly compensated for in an easy-to-implement but still effective manner, locally where they occur.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere auch durch das einfache Konstruktionsprinzip aus. Im Einzelnen kommt zur Temperierung des Innenwandbereichs der zu temperierenden Fassade erfindungsgemäß mindestens ein Niedertemperatur-Flächenheizelement zum Einsatz. Ein derartiges Niedertemperatur-Flächenheizelement weist einen geringen Raumbedarf auf und lässt sich flexibel an den entsprechenden Innenwandbereichen der zu sanierenden Fassade anbringen.The solution according to the invention is particularly characterized by the simple construction principle. Specifically, according to the invention, at least one low-temperature surface heating element is used to control the temperature of the inner wall area of the facade to be tempered. Such a low-temperature surface heating element requires little space and can be flexibly attached to the corresponding inner wall areas of the facade to be renovated.
Im Vergleich zu konventionellen Verfahren der Wärmeverteilung, wie Heizkörper- oder Fußbodenheizungen, ist der Bedarf an Flächenheizelementen und Technik bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperierung gering: es sind keine störenden Heizkörper notwendig und insbesondere auch nur ein geringer Regelaufwand mit wenigen Thermostaten.In comparison to conventional methods of heat distribution, such as radiators or underfloor heating, the need for surface heating elements and technology in the temperature control proposed according to the invention is low: no annoying radiators are necessary and, in particular, only a low control effort with a few thermostats.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich nicht nur zur thermischen Fassaden-Sanierung von denkmalgeschützten Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, sondern insbesondere auch zur thermischen Fassaden-Sanierung beispielsweise von temporär genutzten Gebäuden mit historischer Bausubstanz, wie beispielsweise Museen, Kirchen oder auch Schlösser. Bei derartigen Gebäuden gilt es vor allem, die Substanz zu schützen und Bauschäden vorzubeugen. Dies kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung dadurch erfolgen, dass Wärmeenergie eingesetzt wird, die zu einer Veränderung der hygrischen Verhältnisse im Bauteil führt. Insbesondere können durch die gleichmäßige Zufuhr von Wärme mit Hilfe des mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelements beispielsweise im Sockelbereich von Innenwänden durchfeuchtete Mauerwerksbereiche ausgetrocknet werden.The solution according to the invention is suitable not only for the thermal facade renovation of listed steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, but in particular also for the thermal facade renovation, for example of temporarily used buildings with historical buildings, such as museums, churches or even castles. In such buildings, the most important thing is to protect the structure and prevent structural damage. This can be done with the help of the temperature control device according to the invention by using thermal energy, which leads to a change in the hygric conditions in the component. In particular, the uniform supply of heat with the aid of the at least one low-temperature surface heating element can dry out damp masonry areas, for example in the base area of interior walls.
Durch die mit dem mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelement gezielte Temperierung werden die bauphysikalischen, raumklimatischen und physiologischen Bedingungen innerhalb des Gebäudes optimiert. Durch den Strahlungswärmeanteil, der durch die höheren Wandoberflächentemperaturen erzielt wird, entsteht eine angenehmere Behaglichkeit in den zumeist schwer temperierbaren Bauwerken. Auch lässt sich das System als Kondensatschutz an problematischen Wärmebrücken oder im Sockelbereich gegen aufsteigende Feuchtigkeit zur Bauteiltrocknung einsetzen. Durch den niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt der temperierten Innenwandbereiche bzw. Bauteile wird der Wärmedurchgang verschlechtert und folglich der Wärmeschutz verbessert.Through the targeted temperature control with the at least one low-temperature surface heating element, the building physics, room climate and physiological conditions within the building are optimized. The proportion of radiant heat achieved by the higher wall surface temperatures creates a more pleasant level of comfort in the buildings, which are usually difficult to control. The system can also be used to protect against condensation on problematic thermal bridges or in the base area against rising moisture for component drying. Due to the lower moisture content of the temperature-controlled inner wall areas or components, the heat transfer is impaired and the thermal protection is consequently improved.
Der wesentliche Unterschied zur Wandheizung liegt bei dem erfindungsgemäßen Niedertemperatur-Flächenheizelement bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Fassaden-Sanierung mit dem mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelement darin, dass die Fassadeninnenwand-Temperierung ganzjährlich mit der gleichen Temperatur von etwa 23°C betrieben wird. Sind die Temperaturen draußen höher, kühlt das erfindungsgemäße Temperier-System. Sind die Außentemperaturen niedriger, erwärmt das System den Innenraum. Von daher ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere in Altbauten in Wärmeverlustbereichen oder zur Verringerung von Kondensat oder Feuchtigkeit optimal einsetzbar.The main difference to wall heating in the low-temperature surface heating element according to the invention or in the device according to the invention for thermal facade renovation with the at least one low-temperature surface heating element is that the facade interior wall temperature control is operated all year round at the same temperature of approximately 23 ° C. If the temperatures outside are higher, the temperature control system according to the invention cools. If the outside temperatures are lower, the system warms the interior. Therefore, the device according to the invention can be used optimally, particularly in old buildings in areas of heat loss or to reduce condensate or moisture.
Auch hat sich die erfindungsgemäße Lösung als besonders effektiv zur Temperierung von mehrstöckigen Fassadenbereichen ausgezeichnet. Gegenüber „klassischen“ Heizsystemen, wie Fußbodenheizung oder herkömmlichen Heizkörpern, sind mit der erfindungsgemäßen Lösung die Material- und Montagekosten bei der Innenwandtemperierung deutlich geringer.The solution according to the invention has also proven to be particularly effective for temperature control of multi-story facade areas. Compared to “classic” heating systems, such as underfloor heating or conventional radiators, the material and assembly costs for interior wall temperature control are significantly lower with the solution according to the invention.
Im Hinblick auf die erwünschte optimierte Ökoeffektivität oder Ökoeffizienz ist gemäß Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, dass das mindestens eine Niedertemperatur-Flächenheizelement mittels erneuerbarer und/oder regenerativer Energie betrieben wird. Hierzu bietet es sich an, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Umwandlung insbesondere von Sonnenstrahlung in elektrische und/oder thermische Energie aufweist, welche zumindest teilweise zum Betrieb des mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelements verwendet wird.With regard to the desired optimized eco-effectiveness or eco-efficiency, embodiments of the invention provide that the at least one low-temperature surface heating element is operated using renewable and/or regenerative energy. For this purpose, it is advisable for the device according to the invention to have a device for converting solar radiation in particular into electrical and/or thermal energy, which is used at least partially to operate the at least one low-temperature surface heating element.
Gemäß bevorzugten Realisierungen der zuletzt genannten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Einrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische und/oder thermische Energie mindestens ein Photovoltaikelement und/oder mindestens einen Sonnenkollektor aufweist. Ein Photovoltaikelement wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Ein derartiges Photovoltaikelement zeichnet sich dadurch aus, dass es sich hierbei um ein brennstoffunabhängiges und wartungsarmes System handelt und insbesondere eine wirtschaftliche Lösung für eine netzferne Energieversorgung des mindestens einen Niedertemperatur-Flächenelements darstellt.According to preferred implementations of the last-mentioned embodiment variant of the device according to the invention, it is provided in this context that the device for converting solar radiation into electrical and/or thermal energy has at least one photovoltaic element and/or at least one solar collector. A photovoltaic element converts sunlight directly into electricity. Such a photovoltaic element is characterized by the fact that it is a fuel-independent and low-maintenance system and in particular represents an economical solution for an off-grid energy supply to the at least one low-temperature surface element.
An Stelle eines Photovoltaikelements ist es selbstverständlich aber auch denkbar, dass die Vorrichtung nicht auf Solarstrom zurückgreift, sondern über Windenergienutzung des mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelements mit der zur Temperierung erforderlichen Energie versorgt.Instead of a photovoltaic element, it is of course also conceivable that the device does not rely on solar power, but rather supplies the at least one low-temperature surface heating element with the energy required for temperature control by using wind energy.
Auch können selbstverständlich Sonnenkollektoren zum Einsatz kommen, bei denen die Strahlung der Sonne in Wärme umgesetzt wird, um ein Medium, insbesondere Wasser, zu erwärmen, welches dann im Niedertemperatur-Flächenheizelement zur Temperierung des Innenfassadenbereichs zum Einsatz kommt. Das Niedertemperatur-Flächenheizelement zur Temperierung des Innenfassadenbereichs enthält dann Rohrleitungen oder Kapillarrohre zur flächigen Verteilung des Wärmemediums auf der Wandoberfläche.Of course, solar collectors can also be used, in which the sun's radiation is converted into heat in order to heat a medium, in particular water, which is then used in the low-temperature surface heating element to control the temperature of the interior facade area. The low-temperature surface heating element for temperature control of the interior facade area then contains pipes or capillary tubes for the flat distribution of the heat medium on the wall surface.
Um zu erreichen, dass mit dem mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch schwerzugängliche Bereiche im Innenbereich der Fassade erreichbar sind, wie beispielsweise Bereiche in unmittelbarer Nähe von Pfosten/Riegeln oder Öffnungen, ist gemäß Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner ein dem mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelement zugeordnetes wärmeleitendes Element auf, welches mit dem Niedertemperatur-Flächenheizelement wärmeleitend verbunden oder verbindbar ist. Durch die Verwendung eines solchen wärmeleitenden Elements ist auch ein schwerzugänglicher Innenwandbereich der zu sanierenden Fassade gut temperierbar. Über das wärmeleitende Element wird die von dem zugeordneten Niedertemperatur-Flächenheizelement angegebene thermische Energie zu dem benötigten Flächenbereich der Fassade übertragen.In order to ensure that even hard-to-reach areas in the interior of the facade can be reached with the at least one low-temperature surface heating element of the device according to the invention, such as areas in the immediate vicinity of posts/transoms or openings, it is provided according to further developments of the solution according to the invention that the device further a heat-conducting element assigned to the at least one low-temperature surface heating element, which is or can be connected to the low-temperature surface heating element in a heat-conducting manner. By using such a heat-conducting element, even a difficult-to-access inner wall area of the facade to be renovated can be easily tempered. The thermal energy specified by the assigned low-temperature surface heating element is transferred to the required surface area of the facade via the heat-conducting element.
Bei dem wärmeleitenden Element kann es sich beispielsweise um ein Wärmeleitblech handeln, insbesondere in Form eines Blechstreifens aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Material. Hierbei bietet sich insbesondere Aluminium an, da ein Wärmeleitblech aus Aluminium eine sehr gute Festigkeit in Kombination mit einer guten Wärmeleitfähigkeit bietet. Alternativ kann aber auch ein Kupferblech zum Einsatz kommen, das zwar eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, jedoch relativ weich und daher nur bei großen Fugenbreiten und geringem Einpressdruck sowie bei offenem Einbau angewandt werden sollte. Außerdem ist bei Kupferblech auf den Korrosionsschutz zu achten.The heat-conducting element can be, for example, a heat-conducting plate, in particular in the form of a sheet metal strip made of aluminum or another material that conducts heat well. Aluminum is particularly suitable here, as a heat conducting plate made of aluminum offers very good strength in combination with good thermal conductivity. Alternatively, a copper sheet can also be used, which has very good thermal conductivity, but is relatively soft and should therefore only be used for large joint widths and low press-in pressure and for open installation. In addition, corrosion protection must be taken into account with copper sheet.
In besonderen Fällen kann als wärmeleitendes Element auch ein Stahlblech zum Einsatz kommen. Ein Stahlblech ist sehr formstabil, bietet jedoch eine relativ schlechte Wärmeleitung und muss vor Korrosion geschützt werden.In special cases, a steel sheet can also be used as a heat-conducting element. A steel sheet is very dimensionally stable, but offers relatively poor heat conduction and must be protected against corrosion.
Das wärmeleitende Element kann an dem Niedertemperatur-Flächenheizelement angeschweißt oder angelötet bzw. dauerhaft und gut wärmeleitend mit dem Niedertemperatur-Flächenheizelement verbunden sein. Um die thermische Verbindung zu verbessern, kann die thermische Verbindung zwischen dem wärmeleitenden Element und dem entsprechend zugeordneten Niedertemperatur-Flächenheizelement zusätzlich oder an Stelle einer Schweißverbindung mit einer Wärmeleitpaste gebildet sein.The heat-conducting element can be welded or soldered to the low-temperature surface heating element or permanently and well heat-conductingly connected to the low-temperature surface heating element. In order to improve the thermal connection, the thermal connection between the heat-conducting element and the correspondingly assigned low-temperature surface heating element can be formed with a thermal paste in addition to or instead of a welded connection.
Gemäß besonders bevorzugten Realisierungen der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Niedertemperatur-Flächenheizelement einen insbesondere flexiblen Schichtverbundaufbau aufweist mit einer Verbundschicht für die innigen Verbindung des Niedertemperatur-Flächenheizelementes mit der zu erwärmenden Oberfläche und zur direkten Wärmeübertragung auf das zu ertüchtigende, tragende Bauteil, wobei die Verbundschicht insbesondere Fasermaterial aufweist, und wobei der Schichtverbundaufbau ferner eine leitende Schicht aus einem elektrischen Widerstandsmaterial aufweist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass als Niedertemperatur-Flächenheizelement ein insbesondere auch punktweise belastbares und störungsunanfälliges Flächenheizelement darstellt. Es kann insbesondere flexibel und flächig verlegt bzw. an der Innenwand der zu sanierenden Fassade angebracht werden.According to particularly preferred implementations of the solution according to the invention, it is provided that the at least one low-temperature surface heating element has a particularly flexible layered composite structure with a composite layer for the intimate connection of the low-temperature surface heating element to the surface to be heated and for direct heat transfer to the surface to be strengthened ing component, wherein the composite layer has in particular fiber material, and wherein the layered composite structure further has a conductive layer made of an electrical resistance material. This configuration offers the advantage that, as a low-temperature surface heating element, it represents a surface heating element that can be stressed in particular at points and is not susceptible to faults. In particular, it can be laid flexibly and flatly or attached to the inner wall of the facade to be renovated.
Gemäß Ausführungsformen eines solchen Niedertemperatur-Flächenheizelements ist vorgesehen, dass der mechanisch belastbare flächenförmige Schichtverbund des Niedertemperatur-Flächenheizelements eine mechanisch nicht belastbare Faserbahn und mindestens eine mechanisch belastbare, vorwiegend textile Gewebe- oder Fließbahn aufweist. Die leitende Schicht aus einem elektrischen Widerstandsmaterial kann elektrisch leitende Fasern, beispielsweise Kohlenstofffasern, oder ein Gemisch von Kohlenstofffasern und nichtleitenden Fasern aufweisen.According to embodiments of such a low-temperature surface heating element, it is provided that the mechanically resilient sheet-like layer composite of the low-temperature surface heating element has a mechanically non-stressable fiber web and at least one mechanically resilient, predominantly textile fabric or flow web. The conductive layer made of an electrical resistance material may comprise electrically conductive fibers, for example carbon fibers, or a mixture of carbon fibers and non-conductive fibers.
Insbesondere bietet es sich in diesem Zusammenhang an, dass die mindestens eine Trägerschicht des Niedertemperatur-Flächenheizelements aus einem Papiermaterial oder aus einem papier- oder pappähnlichen Material besteht. Diese Ausgestaltung ist insbesondere im Hinblick auf die Ökoeffizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Vorteil. Dabei ist das Niedertemperatur-Flächenheizelement vorzugsweise vollständig biologisch abbaubar, und zwar unter der Einwirkung von Umgebungseinflüssen. Eine erhöhte biologische Abbaugeschwindigkeit kann auch dadurch erzielt werden, indem die mindestens eine Trägerschicht feinst verteilte Partikel einer biologisch abbaubaren, wasserlöslichen, organischen Komponente und/oder feinst verteilte Partikel einer wasserlöslichen, das Wachstum von Mikroorganismen fördernden, N-, P- und/oder S-enthaltenden anorganischen Komponenten aufweist.In this context, it is particularly advisable for the at least one carrier layer of the low-temperature surface heating element to consist of a paper material or a paper- or cardboard-like material. This configuration is particularly advantageous with regard to the eco-efficiency of the device according to the invention. The low-temperature surface heating element is preferably completely biodegradable, namely under the influence of environmental influences. An increased rate of biological degradation can also be achieved in that the at least one carrier layer contains finely dispersed particles of a biodegradable, water-soluble, organic component and/or finely dispersed particles of a water-soluble N, P and/or S that promotes the growth of microorganisms -containing inorganic components.
Beispielsweise kann die aus einem Papiermaterial oder aus einem papier- oder pappähnlichen Material bestehende Trägerschicht des Niedertemperatur-Flächenheizelements feinst verteilte Partikel aufweisen, die auf einem wasserlöslichen Saccharid und/oder einer wasserlöslichen organischen Säure beruhen. Das wasserlösliche Saccharid kann Saccharose, Glucose, Maltose und/oder Lactose enthalten. Die wasserlösliche organische Säure kann Oxalsäure, Malonsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Hydroxycarbonsäuren, insbesondere Milchsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Zitronensäure und/oder Ascorbinsäure und/oder Aminocarbonsäuren, darstellen.For example, the carrier layer of the low-temperature surface heating element, which consists of a paper material or a paper- or cardboard-like material, can have very finely distributed particles which are based on a water-soluble saccharide and/or a water-soluble organic acid. The water-soluble saccharide may contain sucrose, glucose, maltose and/or lactose. The water-soluble organic acid can be oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, hydroxycarboxylic acids, in particular lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid and/or ascorbic acid and/or aminocarboxylic acids.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die aus einem Papiermaterial oder aus einem papier- oder pappähnlichen Material bestehende Trägerschicht des Niedertemperatur-Flächenheizelements feinst verteilte Partikel aufweisen, die eine wasserlösliche organische Stickstoffverbindung und/oder eine wasserlösliche organische Phosphorverbindung darstellt. Die wasserlösliche organische Stickstoffverbindung kann Harnstoff, Guardinin, Hexamethylendiamin, Glycin und/oder Alamin sein.Alternatively or additionally, the carrier layer of the low-temperature surface heating element, which consists of a paper material or a paper- or cardboard-like material, can have finely distributed particles which represent a water-soluble organic nitrogen compound and/or a water-soluble organic phosphorus compound. The water-soluble organic nitrogen compound can be urea, guardinine, hexamethylenediamine, glycine and/or alamin.
Die feinst verteilten Partikel weisen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von weniger als etwa 10 µm, insbesondere weniger als etwa 5 µm auf.The finely distributed particles preferably have an average particle size of less than approximately 10 μm, in particular less than approximately 5 μm.
Die feinst verteilte Partikel einer wasserlöslichen, das Wachstum von Mikroorganismen fördernden, N-, P- und/oder S-enthaltenden anorganischen Komponente können in Form von Cl-, K-, Mg, Ca- und/oder Fe-haltigen Salzen vorliegen. Beispielsweise können die Salze in Form von Na(NH4)2PO4, NaHzPO4, Na2SO4, (NH4)2SO4, NH4NO3, NaNO3, MgSO4, KH2PO4, FeSO4 und/oder NH4Cl einzeln oder in Mischung vorliegen.The finely dispersed particles of a water-soluble, N-, P- and/or S-containing inorganic component that promotes the growth of microorganisms can be in the form of Cl-, K-, Mg, Ca- and/or Fe-containing salts. For example, the salts can be in the form of Na(NH 4 ) 2 PO 4 , NaHzPO 4 , Na 2 SO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 NO 3 , NaNO 3 , MgSO 4 , KH 2 PO 4 , FeSO 4 and/or NH 4 Cl are present individually or in a mixture.
Gemäß Ausführungsformen können als Zusatzstoff bedarfsweise auch Flammschutzmittel zum Einsatz kommen.According to embodiments, flame retardants can also be used as an additive if necessary.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur thermischen Fassadensanierung von denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise denkmalgeschützten Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen, oder zur insbesondere Feuchtsanierung von Fassaden.The device according to the invention is particularly suitable for thermal facade renovation of listed facades, preferably listed steel-concrete facades with exposed concrete surfaces, or for particularly wet renovation of facades.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum thermischen Sanieren von Fassaden, insbesondere denkmalgeschützten Fassaden, vorzugsweise Stahl-Beton-Fassaden mit Sichtbetonflächen gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Zunächst wird eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Art bereitgestellt.
- Anschließend wird das mindestens eine Niedertemperatur-Flächenheizelement an zumindest einen Bereich einer Innenwand der zu sanierenden Fassade flächig und innig verbunden angebracht.
- Schlussendlich wird das mindestens eine Niedertemperatur-Flächenheizelement derart angesteuert, dass der Innenwandbereich insbesondere kontinuierlich und vorzugsweise bedarfsweise kontinuierlich in einem Temperaturbereich vorzugsweise zwischen 18°C und 35°C und noch bevorzugter in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 30°C temperiert.
- First, a device of the type according to the invention described above is provided.
- The at least one low-temperature surface heating element is then attached to at least one area of an inner wall of the facade to be renovated in a flat and intimately connected manner.
- Finally, the at least one low-temperature surface heating element is controlled in such a way that the inner wall area is in particular continuously and preferably, if necessary, continuously in a temperature range preferably between 18 ° C and 35°C and more preferably in a temperature range between 20°C and 30°C.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das mindestens eine Niedertemperatur-Flächenheizelement mit regenerativer Energie versorgt wird.In particular, it is provided that the at least one low-temperature surface heating element is supplied with renewable energy.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, welche ausgebildet ist, eine Temperierleistung des mindestens einen Niedertemperatur-Flächenheizelements vorzugsweise regelnd einzustellen.The device according to the invention can further have a control unit which is designed to preferably regulate a temperature control output of the at least one low-temperature surface heating element.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.The invention is not limited to the embodiment variants described above, but results from a synopsis of all the features disclosed herein.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2004/009929 A1 [0004]WO 2004/009929 A1 [0004]
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