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Rückverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/809022, eingereicht am 5. April 2013, die hiermit insgesamt durch Verweis aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft die Systemgestaltung von Gebäudehüllen, die auf eine Außenwandgestaltung anwendbar ist, z. B. ein Vorhangfassaden- bzw. Vorhangwandsystem oder ein Fenster-Wandsystem (Fertigteilwandsystem mit installiertem Fenstern).
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Eine Außenwand ist durch zahlreiche Wandelemente gebildet, die zwischen zwei benachbarten Wandelementen sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Richtung zusammengefügt und abgedichtet sind. Zu den Hauptfunktionen einer Außenwand zählen die ästhetische Gestaltung, die der Projektarchitekt schafft, und die Schutzgestaltung für die Innenumgebung, für die der Konstrukteur oder Zulieferer des Außenwandsystems sorgt. In der Industrie erkennt man weithin an, dass Windlastbeständigkeit und Wasserdichtigkeit die beiden wichtigsten Funktionen bei der Schutzgestaltung für die Innenumgebung sind. In opaken Bereichen, z. B. Zwickel- und Ständerbereichen, gehören zu den erforderlichen Funktionen der fertiggestellten Wand die Wahrung der ästhetischen Eigenschaften in der Außenumgebung, die Bereitstellung von Wärmeisolierung und die Bildung einer fertigen Innenwand. Eine verbreitete Möglichkeit zur ästhetischen Gestaltung für den opaken Bereich ist ein Wandelement mit verdecktem Rahmen. Derzeit gibt es auf dem Markt zwei Hauptarten von Wandelementen mit verdecktem Rahmen.
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Bei der ersten Art von opakem Wandelement mit verdecktem Rahmen handelt es sich um ein Plattensystem, das aus einer flachen Verkleidungsplatte, z. B. Aluminiumblech, ACM (Aluminiumverbundmaterial), Stein oder Glas, und einem Außen- bzw. Umfangsrahmen zum Stützen der Platte besteht. Die Verkleidungsplatte ist mit dem Umfangsrahmen durch eine Verbindungseinrichtung, z. B. durch Klebeband, konstruktive Silikondichtmasse (Bausilikonkleber) oder Schweißbolzen usw., zwecks Windlastbeständigkeit konstruktiv verbunden und dazwischen abgedichtet, um für wasserdichte Eigenschaften zu sorgen. Bei einem herkömmlichen Wandelement dieser Art ist die Verbindungsstelle zur Abdichtung sowohl von Luft als auch von Wasser gestaltet, was eine perfekte Dichtung erfordert. Da keine Dichtung wirklich vollkommen sein kann, sind solche Wandelemente für Probleme mit Wassereintritt anfällig.
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In einem Airloop-(Luftschleifen-)System (
US-A-5598671 , die durch Verweis aufgenommen ist) wird das Wassereintrittsproblem gelöst, indem ein Umfangs-„Airloop” gebildet wird, um die Luftdichtung von der Wasserdichtung zu trennen. Ein Airloop-System trennt die Luftdichtung von der Wasserdichtung, was einen Druckausgleich zwischen der Außenluft und den Hohlräumen im Umfangsrahmen ermöglicht. Durch den ausgeglichenen Luftdruck wird verhindert, dass Wasser in das Wandelement eindringt. Allerdings benötigt der Verfahrensablauf zum Druckausgleich eine kurze Zeit, und während dieser Zeit kann es zu gelegentlichem Eindringen von Wasser kommen. Das eingedrungene Wasser läuft aus einem Airloop-System über Luftlöcher im Umfangsrahmen ab. Bei einem Airloop-System mit verdecktem Rahmen liegen die Wasserdichtung und die Luftdichtung auf derselben senkrechten Ebene. Deshalb und wegen des gelegentlichen Eindringens von Wasser, das im Verlauf der kurzen Zeit auftreten kann, die zum Druckausgleich erforderlich ist, ist der tolerierbare Grad von Dichtungsdefekten in einem Airloop-System mit verdecktem Rahmen nicht so gut wie der in einem Airloop-System mit freiliegendem Rahmen (
US-A-7134247 , die durch Verweis aufgenommen ist). Daher ist eine Trennung der Wasserdichtung und der Luftdichtung in unterschiedliche senkrechte Ebenen in einem Airloop-System mit verdecktem Rahmen erwünscht, um die Leistungseigenschaften in der zum Druckausgleich notwendigen Zeit zu verstärken.
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Zusätzlich ist eine Qualitätskontrolle für die Ausführung der Verbindungseinrichtung entscheidend, um Konstruktionssicherheit zu gewährleisten, so dass die Verkleidungsplatte nicht durch Wind weggeblasen wird. Ein weiteres Konstruktionsproblem mit Wandelementen mit verdecktem Rahmen ist, dass die dünne Verkleidungsplatte flexibel ist und oft dazwischenliegende Versteifungen erforderlich sind, was die Kosten erheblich steigert. Um das Wandsystem zu komplettieren, wird eine Wärmeisolierung mit einer Dampfsperre hinter dem Außenwandelement eingebaut, und eine separate Innenwand wird installiert, um die ästhetische Innengestaltung zu erzeugen.
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Da die Innenfläche der Verkleidungsplatte in der Innenluftzone liegt, ist in kalten Regionen eine Qualitätskontrolle beim Einbau der Dampfsperre entscheidend, um Kondenswasser innen auf der Innenfläche der Verkleidungsplatte zu verhindern. Häufig führt Kondenswasser innen auf dem opaken Wandelement dazu, dass schwerwiegende Probleme mit nasser Isolierung und Verbindungskorrosion latent erkannt werden.
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Die zweite Art von opakem Wandelement mit verdecktem Rahmen ist ein Verbundtafelsystem, das aus zwei dünnen konstruktiven Hauten und einem dazwischen eingefügten konstruktiven Isolierkern besteht. Das am weitesten verbreitete Produkt dieses Systems ist als Verbundschaumstofftafel bekannt. Bei diesem System sind die erheblich niedrigeren Kosten wegen folgender Faktoren von Vorteil: (1) Wegfall des Umfangsrahmens infolge der Kombination von konstruktiver und Wärmeisolierfunktion; (2) Wegfall der separaten Innenwand, wenn die Tafelinnenfläche als fertige Wandfläche verwendet wird. Allerdings ist das System für ästhetische Außenprobleme anfällig, die als thermische Biegung, thermische Blasenbildung und thermische Riffelbildung bekannt sind. Ferner sind solche Systeme auch für Probleme mit Wassereintritt an den Stellen der Grenzflächen anfällig, z. B. an Fensterumfassungen.
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung stellen ein opakes Wandelement mit verdecktem Rahmen bereit, ohne dass dazwischenliegende Versteifungen gegen Windlast notwendig sind. Ferner stellen bevorzugte Ausführungsformen ein opakes Airloop-Wandelement mit verdecktem Rahmen bereit, bei dem die Luftdichtung von der Wasserdichtung auf einer versetzten senkrechten Ebene und entfernt von der Innenfläche der Verkleidungsplatte isoliert ist. Außerdem stellen bevorzugte Ausführungsformen ein opakes Airloop-Wandelement mit verdecktem Rahmen ohne ästhetische Außenprobleme und ohne eine separate Innenwand bereit. Schließlich stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ein opakes Airloop-Wandelement mit verdecktem Rahmen ohne Probleme durch Kondenswasserbildung im Inneren bereit.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt die Vorderansicht eines typischen Außenwandelements der Erfindung.
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2A zeigt eine Ausführungsform der Einzelheiten des fragmentarisch dargestellten Kopfs und der fragmentarisch dargestellten Schwelle des Querschnitts an der Linie 2-2 von 1.
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2B zeigt eine alternative Ausführungsform der Einzelheiten des fragmentarisch dargestellten Kopfs und der fragmentarisch dargestellten Schwelle des Querschnitts an der Linie 2-2 von 1.
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Nähere Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt die Vorderansicht eines Airloop-Wandelements 10 einer Ausführungsform mit einer Verkleidungsplatte 11 und vier Umfangsrahmenteilen 12, 13, 14 und 15, die hinter der Verkleidungsplatte 11 verdeckt sind. Die vier Teile 12, 13, 14 und 15 haben kompatible Hohlraumprofile, so dass eine Innen-Airloop („Luftschleife”) gebildet ist, wenn die Rahmen an den vier Ecken 16, 17, 18 und 19 auf Gehrung angepasst bzw. gehrungsgerecht verbunden sind. Das Teil 12 ist das Kopfteil, das im aufgestellten Zustand an der oberen Position des Elements 10 liegt. Das Teil 13 ist das Schwellenteil, das im aufgestellten Zustand an der unteren Position des Elements 10 liegt. Die Teile 14 und 15 sind die Gewändeteile, die an den Seiten des montierten Elements 10 liegen. Wie zur Veranschaulichung dargestellt, ist das Element 10 gemäß der Ausführungsform von 1 ein rechteckiges Element mit vier Umfangsrahmenteilen. In anderen Ausführungsformen kann das Wandelement in anderen Formen mit mindestens einem Umfangsteil ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein einzelnes Umfangsteil in eine Rundform gebracht sein, oder mehrere gerade oder gekrümmte Umfangsteile, die an allen Schnittpunkten gehrungsgerecht sind, können in jeder anderen Form ausgebildet sein. Die Ausführungsform des Airloop-Wandelements 10 gemäß 1 kann mit den folgenden Schritten vormontiert werden: (1) Bereitstellen einer konstruktiven Verbindungseinrichtung an jeder gehrungsgerechten Ecke, um einen Leerrahmen zu bilden, der aus den vier Teilen 12, 13, 14 und 15 besteht; (2) Einglasen der Verkleidungsplatte 11 und einer rückseitigen isolierten Verbundplatte (in 2A oder 2B gezeigt).
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2A zeigt die Einzelheiten des fragmentarisch dargestellten Kopfs 20 und die Einzelheiten der fragmentarisch dargestellten Schwelle 30 im Querschnitt an der Linie 2-2 von 1 für ein bevorzugtes Airloop-Plattensystem mit verdecktem Rahmen. Der Verfahrensablauf zum Einglasen beinhaltet die folgenden nacheinander durchlaufenen Schritte: (1) Einbauen der Luftdichtung 22 um den Rahmen; (2) Befestigen der isolierten Verbundtafel 21 in ihrer Position auf mindestens einem der Rahmenteile mit Hilfe einer Glashalteleiste 52 und von beabstandeten Segmenten eines Einglasungsmaterials 23, um mindestens einen Luftspalt zwischen zwei Segmenten des Einglasungsmaterials 23 zu erzeugen; (3) Befestigen der Verkleidungsplatte 11 an jedem der Rahmenteile mit Hilfe eines Klebebands 24. In anderen Ausführungsformen kann anstatt der bevorzugten isolierten Verbundtafel 21 jede andere Konstruktionstafel verwendet werden, die Windlast widerstehen kann. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 2A ist das Einglasungsmaterial zum Befestigen der Tafel 21 in ihrer Position ein Keildichtungsprofil 23. Alternative Einglasungsmaterialien, z. B. Dichtmassen oder Kunststoffbeilagen, können auch verwendet werden. Ferner können alternative konstruktive Mittel, die dem Fachmann klar sind, z. B. konstruktive Silikondichtmasse, Schweißbolzen oder Ankerschrauben, zum Einsatz kommen, um die Verkleidungsplatte an den Rahmenteilen zu befestigen.
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Ist die isolierte Verbundtafel 21 in ihrer Position eingeglast, so ist die Innen-Airloop 27 gebildet. Das am häufigsten verwendete Material für die Rahmenteil ist stranggepresstes Aluminium. Zu verbreiteten Materialien für die Verkleidungsplatte 11 zählen Aluminiumblech, ACM (Aluminiumverbundmaterial), Einscheiben-Verblendglas und bearbeiteter Naturstein. In der Darstellung als bevorzugtes System für kalte Klimaregionen wird ein Wärmesperrmaterial 25 auf allen Rahmenteilen verwendet. Mindestens ein Luftloch ist durch das Schwellenteil 13 gebohrt, um die Innen-Airloop 27 mit dem Luftraum unter dem Schwellenteil 13 zu verbinden. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 2A ist das mindestens eine Luftloch 26 durch das Wärmesperrmaterial gebohrt, um die Innen-Airloop 27 mit dem Luftraum unter dem Schwellenteil 13 zu verbinden.
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Zu den Montageverfahren zählen die folgenden Schritte: (1) Befestigen des Airloop-Elements an den Stützpfosten (nicht gezeigt); (2) Einbauen des „Rain-Screen”-Teils 28 und des Wasserdichtungsteils 29; (3) Beginnen der Montage des Elements darüber durch veranlassen, dass das Schwellenteil 13 des Elements darüber einen gegenseitigen Eingriff mit dem Kopfteil 12 herstellt, was die Außen-Airloop mit den untereinander verbundenen Fugenhohlräumen bildet. Bei dieser Anordnung erfährt der Raum 31 zwischen der Verkleidungsplatte 11 und der isolierten Verbundtafel 21 einen Druckausgleich aufgrund dessen, dass die Luftspalte zwischen zwei benachbarten Segmenten der Dichtung 23 dazu dienen, den Raum 31 mit der Innen-Airloop zu verbinden. Daher wirkt das Klebeband 24 als konstruktives Mittel, das die Verkleidungsplatte 11 mit den Rahmenteilen verbindet, und wirkt auch als Wasserdichtung, da der Raum 31 druckausgeglichen ist. Da der Raum 31 hinter der Verkleidungsplatte im Druckausgleich mit der Außenluft steht, ist die Windlast auf die Verkleidungsplatte 11 stark minimiert. Die Verkleidungsplatte 11 erfährt eine größere Windlast während des Druckausgleichverfahrens, was aber nur kurze Zeit anhält; daher entfällt die Notwendigkeit dazwischenliegender Plattenversteifungen.
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Darstellungsgemäß liegt die Luftdichtung 22 weit entfernt vom Klebeband 24, das als Wasserdichtung dient, und auch weit entfernt von der Innenfläche der Verkleidungsplatte 11, was die Wasserdichtigkeit in der Zeit verstärkt, die für das Druckausgleichverfahren nötig ist.
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Die Dichtungsprofilsegmente 23 dienen als Einglasungsmaterial, um die Tafel 21 zum Widerstand gegen Windlast zu befestigen. Zweck der Tafel 21 ist, der Windlast zu widerstehen und für Wärmeisolierung zu sorgen. Die glatte Innenhaut der Tafel 21 kann als fertige Innenwandfläche verwendet werden, während die Außenhaut der Tafel 21 durch die Verkleidungsplatte 11 verdeckt ist. Die Innenhaut der Tafel 21 liegt zur Innenluft frei und ist von der kalten Außenhaut durch den isolierenden Tafelkern 32 isoliert, was verhindert, dass die Temperatur der Innenhaut der Tafel 21 den Taupunkt erreicht, und was folglich die Kondenswasserbildung im Inneren verhindert.
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2B zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform für die Einzelheiten eines fragmentarisch dargestellten Kopfs 40 und die Einzelheiten einer fragmentarisch dargestellten Schwelle 50 im Querschnitt an der Linie 2-2 von 1 für ein Airloop-Plattensystem mit verdecktem Rahmen. Zum Einglasungsverfahren für diese Ausführungsform können die folgenden nacheinander durchlaufenen Schritte gehören: (1) Befestigen der isolierten Verbundtafel 21 in ihrer Position mit Hilfe einer Glashalterleiste 52a und eines kontinuierlichem Einglasungsmaterials 23a auf allen Rahmenteilen; (2) Befestigen der Verkleidungsplatte 11 an jedem der Rahmenteile mit Hilfe eines Klebebands 24. Ist die isolierte Verbundtafel 21 in ihrer Position eingeglast, so ist die Innen-Airloop 27 gebildet. In der Darstellung als bevorzugtes System für kalte Klimaregionen wird ein Wärmesperrmaterial 25 auf allen Rahmenteilen verwendet. Darstellungsgemäß sind Luftlöcher 26 durch das Wärmesperrmaterial gebohrt, was die Innen-Airloop 27 mit dem Luftraum unter dem Schwellenteil 13a verbindet. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 2B kommt das kontinuierliche Dichtungsprofil 23a als Einglasungsmaterial zum Befestigen der Tafel 21 in ihrer Position und auch als Luftdichtung zum Einsatz. Eine zusätzliche Luftdichtung 41 ist zwischen der Glasleiste 52a und dem Rahmenteil 12a oder 13a erforderlich. Die Kontaktfläche 42 zwischen der Außenhaut der Tafel 21 und dem Rahmenteil 12a oder 13a ist nicht abgedichtet, damit Luft zum Druckausgleich von der Innen-Airloop 27 in den Raum 31 gelangen kann. Um die Zeitverzögerung für den Druckausgleich des Raums 31 zu reduzieren, kann ein Profil mit Tälern in die Außenhaut der Tafel 21 so eingewalzt sein, dass sich Luftdurchfluss frei durch die Hohlräume bewegen kann, die durch die Täler erzeugt sind. Auch andere Texturvarianten, die auf die Außenhaut der Tafel 21 angewendet sind, können genutzt werden, um den Luftdurchfluss zwischen der Außenhaut der Tafel 21 und dem Rahmenteil 12a oder 13a zu vergrößern. Die Verfahrensabläufe zur Montage und die Funktionserklärungen sind mit denen identisch, die für die Ausführungsform gemäß 2A erläutert wurden.
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Obwohl ein typisches Airloop-Wandelement mit verdecktem Rahmen bei der Veranschaulichung der Erfindung verwendet wird, können einige der Gestaltungsmerkmale in anderen herkömmlichen Systemen verwendet werden, um deren funktionelle Leistungsmerkmale zu verbessern.
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Nichts in der vorstehenden Beschreibung soll die Erfindung auf spezifische Materialien, eine spezifische Geometrie oder Orientierung von Elementen beschränken. Im Schutzumfang der Erfindung liegen zahlreiche Abwandlungen, die dem Fachmann klar sein werden. Die hier beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiele und sollten nicht dazu verwendet werden, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
