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Einrichtung zur Klimatisierung, Wärmedämmung und Schalldämmung eines
Gebäudes, Bauelement hierfür und Wand aus solchen Bauelementen Es sind bereits Einrichtungen
zur Klimatisierung von Gebäuden mit mehrschaligen Außenwänden bekannt, bei denen
die Schalen äußere und von Klimatisierungsluft durchströmte innere Luftwege begrenzen.
So ist beispielsweise eine Einrichtung bekannt, bei welcher die Außenwand eines
Gebäudes aus drei vertikalen Wandschalen besteht, die derart voneinander getrennt
sind, daß zwei Reihen von Luftströmungskanälen dazwischen gebildet werden. In diesen
Kanälen wird eine Luftzirkulation aufrechterhalten, und zwar, dienen die an der
Außenschale liegenden Kanäle zur Luftzufuhr vom Dach bzw. der KaltluftrüCkführung
aus den Wohnräumen zu einem unter dem Erdgeschoß angeordneten Lufterhitzer, während
die inneren Kanäle zur Zuführung der Warmluft aus dem Lufterhitzer zu den einzelnen
Wohnräumen dienen. Die Luft zirkuliert bei der bekannten Einrichtung also in den
beiden Kanalreihen in einem geschlossenen Kreislauf. Dieses bekannte Zirkulationssystem
besitzt den Nachteil, daß die verbrauchte Luft aus den einzelnen Räumen über den
Außenkanal stets wieder dem Lufterhitzer zugeführt wird, so daß die vom Erhitzer
den Räumen zugeleitete Warmluft bald verdorben ist. Eine Regeneration dieser verbrauchten
Luft wäre zwar möglich, doch ist dies kostspielig. Eine Zuführung bzw. Rückführung
der Luft durch die äußeren Wandkanäle zu dem Lufterhitzer ist auch insofern ungünstig,
als die Luft Schnell den diesen Kanälen anhaftenden unvermeidlichen Geruch annimmt
und hierdurch ebenfalls eine Verschlechterung der dem Raum zugeführten Warmluft
eintritt. Außerdem wird beispielsweise im Winter die dem Erhitzer zugeführte Luft
im Außenkanal der Wand sehr stark abgekühlt, so daß der Erhitzer der abgekühlten
Luft ziemlich viel Wärme zuführen muß, um den zur Erwärmung der Innenräume nötigen
normalen Zimmertemperaturwert wieder zu erreichen. Wird andererseits im Sommer der
Erhitzer beispielsweise durch eine Klimaanlage od. dgl. ersetzt, so ist auch hier
eine größere Energieabgabe des Kühlsystems an die im Sommer stark erwärmte Außentemperatur
nötig.
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Um diese Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden, schlägt
die Erfindung vor, daß die äußere und die innere Luftströmung voneinander unabhängig
sind und die Quelle der an der Außenschale entlangstreichenden äußeren Luftströmung
ein Raum mit etwa gleichbleibender mittlerer Lufttemperatur, vorzugsweise ein Erdschacht
geeigneter Tiefe, ist. Vorzugsweise ist sowohl die innere als auch die äußere Luftströmung
von unten nach oben gerichtet und wird die innere Luftströmung von oben, vorzugsweise
durch die Decke, in die Gebäuderäume eingeleitet und in Höhe des Fußbodens der Räume
nach außen abgeleitet. Dabei kann die in den inneren Luftwegen strömende Klimatisierungsluft
aus derselben Quelle wie die in den äußeren Luftwegen strömende Luft entnommen und
auf die gewünschte Temperatur und die gewünschte Feuchte gebracht werden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt den Vorteil, daß kein geschlossener
Luftstromkreis zwischen Außenkanälen und Innenkanälen besteht. Das Temperaturreservoir
der gemeinsamen Luftwege wird dabei auf einem während der ganzen Jahreszeit hindurch
konstanten Wert gehalten, z. B. wird die Luft aus einem Schacht im Erdboden entnommen,
in welchem die Luft in geeigneter Tiefe eine konstante Temperatur von etwa 10 bis
12° C annimmt; oder aber die Luft wird durch eine einfache Temperierungseinrichtung
auf diese konstante Temperatur gebracht. Durch das Konstanthalten der Lufttemperatur
des äußeren Luftströmungskanals zwischen Außenwand und mittlerer Wandschale durch
diese temperierte Luftströmung wird erreicht, daß der Innenraum während der ganzen
Jahreszeit hindurch leicht und billig auf einem bestimmten Temperaturwert gehalten
werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht ein Bauelement zum
Errichten von dreischaligen
Außenwänden für ein Gebäude mit einer
erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung aus einem beidseitig mit je einer Platte,
nämlich einer hohlen, mit Dämmstoff gefüllten Außenplatte und einer Zwischenplatte,
bekleideten Kastengerippe und einer Innenplatte, die unter Bildung eines Zwischenraums
an der Zwischenplatte mittels schlecht wärmeleitender Abstandhalter befestigt ist.
Vorzugsweise besteht das Kastengerippe aus zwei seitlich aneinandergeschweißten
gleichen Teilen, die jeweils aus zwei gleichen, durch Ausstanzen und Abkanten von
Blechstreifen gewonnenen und an den Enden mittels Querleisten miteinander verschweißten
U-Teilen gebildet sind. Das Kastengerippe kann auch aus einem die Außenplatte tragenden
Teil und einem die Zwischenplatte tragenden Teil bestehen. Es hat sich weiter als
vorteilhaft erwiesen, wenn die einzelnen Platten durch lösbare Befestigungsmittel,
wie Gewindebolzen od. dgl., verbunden sind.
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Da bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Bauelement zwischen den Kanälen
keinerlei Querverbindungen, wie durchgehende Teile aus Beton oder Metall, bestehen,
bleibt die Wärme- und Schallisolationswirkung der Zwischenschicht stets voll wirksam.
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Die erfindungsgemäßen Bauelemente werden vorzugsweise derart zu einer
Wand zusammengesetzt, daß sie durch lösbare Befestigungsmittel miteinander verbunden
werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch den Wohnraum eines eingeschossigen
Hauses mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung; F i g. 2 zeigt im
Schnitt ein Detail der Außenwand dieses Wohnraumes; F i g. 3 zeigt den Schnitt durch
ein erfindungsgemäßes Bauelement; F i g. 4 zeigt ein Kastengerippe zum Aufbau eines
derartigen erfindungsgemäßen Bauelements; F i g. 5 zeigt den Zuschnitt für die Herstellung
eines derartigen erfindungsgemäßen Kastengerippes; F i g. 6 und 7 zeigen Details
der gegenseitigen Verbindung erfindungsgemäßer Bauelemente; F i g. 8 zeigt den Schnitt
durch ein erfindungsgemäßes Bauelement als weiteres Ausführungsbeispiel; F i g.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung
in einem lotrechten Gebäudeschnitt als Prinzipskizze.
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Bei dem Gebäude nach F i g. 1 ist der Unterbau 1 trichterförmig ausgebildet
und nach unten in einen Schacht 2 verlängert, der einen Luftvorrat enthält und in
dem in jeder Jahreszeit eine Temperatur von etwa 10° C herrscht.
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Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur kann die Tiefe des
Schachtes entsprechend groß gewählt werden. Die Temperatur kann auch durch einen
wirtschaftlichen Wärmeaustauscher aufrechterhalten werden. Der Wärmeaustausch kann
durch Luftumwälzung in einem mit einer einfachen Rohrschlange ausgerüsteten Raum
erfolgen, und durch die Rohrschlange fließt dann das im unteren Teil des Schachtes
oder dem Wasserleitungsnetz entnommene Wasser der gewünschten Temperatur.
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Die untere Einzelschale 3 des Fußbodens ruht auf Stützen 4, die im
Unterbau 1 verankert sind. Diese Einzelschale 3 schließt sich an die mittlere Einzelschale
5 der Außenwände des Gebäudes an. Auf die untere Einzelschale 3 ist der eigentliche
Fußboden 7 mittels Stützen 6 aufgebaut, die ihm gegebenenfalls eine gewisse Federung
verleihen. Dieser Fußboden ist mit der inneren Einzelschale 8 der Außenwände verbunden.
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Die im Schacht enthaltene Luft wird auf diese Weise ohne weiteres,
gegebenenfalls mittels eines an der höchsten Stelle des Gebäudes eingebauten Sauggebläses
9, durch den Trichter des Unterbaus 1, dann unterhalb der unteren Einzelschale 3
des Fußbodens durch den äußeren Luftweg 10 der Außenwände und den anschließenden
Luftweg 11 der Decke bis zum Lüfter 12 angesaugt.
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Die Dachdecke kann aus den gleichen Bauelementen wie die Außenwände
hergestellt sein, so daß sie einen äußeren Luftweg 11 für die Luftströmung
aufweist, der mit dem äußeren Luftweg 10 in Verbindung steht, und einen inneren
Luftweg 13, der mit dem inneren Luftweg 14 der Außenwände verbunden
ist.
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Damit die Luftströmung nicht in den Fensteröffnungen unterbrochen
wird, können diese mit Doppelfenstern beiderseits des Kastengerippes der Bauelemente
versehen sein.
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Die durch den Luftweg 14 strömende Luft kann einfach durch Wärmewirkung
bewegt oder durch ein Gebläse 15 eingeblasen werden. Sie wird jedoch vorher durch
einen Wärmeaustauscher 16 geleitet, der einen Kühler 17 und einen vorzugsweise elektrischen
Heizkörper 18 enthält. Die aus dem Austauscher 16
austretende und auf
diese Weise temperierte Luft strömt durch den Kanal 19 zwischen der unteren
Einzelschale 3 und dem eigentlichen Fußboden 7, dann durch den inneren Luftweg
14 der Außenwände und schließlich durch den unteren Luftweg 13 der Decke
und gelangt dann erst in den Wohnraum durch in der unteren Einzelschale der Decke
und nach dem Beispiel der F i g. 1 auch durch oben in der inneren Einzelschale der
Außenwände vorgesehene Öffnungen.
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Zum Abführen der verbrauchten Luft kann in der in F i g. 2 angedeuteten
Weise ein Gebläse 20 vorgesehen sein, das die Luft aus dem Wohnraum 21
ansaugt
und ins Freie durch das Bauelement 22 hindurch ausbläst, das zu diesem Zweck durch
Querwandungen 23 von den benachbarten Bauelementen getrennt ist.
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Die Heiz- und Lüftungsanlagen eines solchen Gebäudes können ohne Schwierigkeit
mit selbsttätigen Steuervorrichtungen ausgerüstet werden, die beispielsweise in
Abhängigkeit von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit arbeiten.
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Da ferner die beiden voneinander getrennten Luftströmungen, die unter
wirtschaftlichen Verhältnissen zur Aufrechterhaltung einer sehr angenehmen Umgebungsluft
in den Wohnräumen beitragen, gleichmäßig auf alle Wände verteilt und ohne weiteres
zugänglich sind, können an beliebigen Stellen überwachungsgeräte, gegebenenfalls
Regelgeräte für die Luft angeordnet werden.
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Anstatt in lotrechter Richtung zu strömen, kann die Luft auch in waagerechter
Richtung von einer Bauelementschicht 81 (F i g. 9) zur nächsten durchziehen. Der
übergang der Luft von einer Schicht zur anderen erfolgt dann in lotrechter Richtung
an den Enden. Es müssen dabei gewisse Durchgänge geschlossen
und
andere geöffnet werden, damit auf diese Weise ein durchgehender schlangenförmiger
Luftweg entsteht.
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Bei einem mit Kellern versehenen Gebäude kann der trichterförmige
Unterbau fortfallen, und die Keller werden dann derart eingerichtet, daß sie selbst
den Vorratsraum für die Luft mit gleichbleibender Temperatur bilden, die durch den
äußeren Luftweg strömen soll.
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Es kann auch eine Decke üblicher Bauart vorgesehen werden, wobei das
oberste Stockwerk nicht die erfindungsgemäßen Vorteile bietet. Die Decke kann ferner
nur den äußeren Luftweg für die Luftströmung gleichbleibender Temperatur aufweisen,
wobei die vorbehandelte Luft durch den oberen Teil der Außenwände in die Wohnräume
eintritt.
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Weitere Änderungen können natürlich der besonderen Bauart entsprechend
vorgenommen werden. Die für ein solches Gebäude bestimmten Bauelemente bestehen
gemäß F i g. 3 aus einem starren Kastengerippe 31 aus Metall, Kunststoff oder einem
sonstigen geeigneten Werkstoff. Die Rahmen werden zum leichten Ausbau der Elemente
durch lösbare Verbindungsteile (also unter Ausschluß nicht lösbarer Verbindungsmittel
wie Harz, Mörtel od. dgl.) zusammengebaut.
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Auf der Außenseite des Bauelements ist eine Deckplatte 32 angebracht,
die am Rand umgebördelt und mit einem Flansch 33 versehen ist, der die Befestigung
auf einer Seite des Kastengerippes durch übliche Mittel gestattet. Die Außenplatte
32 kann aus Metall, Kunststoff, aus Faserbeton oder auch aus Holz, Keramik od. dgl.
bestehen. Sie soll als dichte dauerhafte Wetterschutzverkleidung dienen.
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Zwischen dem Kastengerippe 31 und dem Flansch 33 der Außenplatte
32 sitzt eine dünne Platte 35 aus einem schlecht wärmeleitenden Baustoff
und schließt einen Hohlraum 34 ab, der zur Aufnahme einer wärmedämmenden bzw. schalldämpfenden
Schicht aus losem Füllstoff wie Sand, aufgeblähten Korkkörnern, Schaumkunststoff,
Pflanzen- oder Mineralfasern od. dgl. dient.
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Als Ersatz für den losen Füllstoff kann auch eine starre oder biegsame
poröse Platte dienen, die (beispielsweise durch einen Klebstoff) an der Innenseite
der Außenplatte 32 befestigt wird. Die Platte 35 kann in diesem Fall
fortfallen.
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Unter Zwischenschaltung eines weichen Streifens 37 ist an der Innenseite
des Kastengerippes 31 eine dicke Zwischenplatte 36 aus starrem Dämrnstoff (Schaum-Polystyrol
od. dgl., Blähkork, Wabenstoff, kunststoffgebundenen Pflanzen- oder Mineralfasern,
Porenkeramik) befestigt, deren Aufgabe darin besteht, zusammen mit einer dünnen
Platte 38 aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff eine sehr wirksame Abschirmung gegen
Schall und Wärme zu schaffen.
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Diese Abschirmung ist bei der beschriebenen Anordnung schalltechnisch
besonders wirksam infolge der Zusammenstellung starrer und weicher Teile, die ohne
Anwendung starrer Befestigungsmittel mit ihren Haltern verbunden sind.
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Die dünne Platte 38 ist durch Gewindebolzen 39
an den
Enden von Querbüchsen 40 aus Isolierstoff befestigt. Die Büchsen sind mit
zahlreichen Löchern zur Verbesserung der Isoliereigenschaften versehen, und sie
sind selbst am Kastengerippe durch Gewindebolzen 41 befestigt. Die dünne Platte
38 ist von der Innenseite der Dämmplatte 36 durch einen weichen Streifen 42 getrennt.
Die Platte 38 dient als Befestigungsgrund für die Halter der Innenschale, derart,
daß diese Halter zur Vermeidung von Wärme- und Schallbrücken nicht mit dem Kastengerippe
in Verbindung stehen.
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Die innere Platte 43, vorzugsweise von geringer Stärke, die
nach Belieben aus einem gut oder schlecht wärmeleitenden Werkstoff bestehen kann,
bildet die Begrenzung des Wohnraumes. Diese Platte kann aus Holz, Sperrholz, gepreßten
Pflanzenfasern, Keramik, Metall, Beton, Kunststoff od. dgl. bestehen, und sie kann
vor oder nach dem Einbauen in beliebiger Weise dekoriert werden.
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Diese Platte kann mittels Gewindebolzen 44, vorzugsweise mit
Schlitzkopf, befestigt werden, welche in die Platte versenkt werden und mit einem
Verzierungsknopf 45 versehen sein können. Diese Gewindebolzen werden in Gewindebüchsen
46 geschraubt, die genau wie die Büchsen 40 beschaffen sind, und die selbst
durch Gewindebolzen 47 an der Platte 38 befestigt werden.
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Die Platte 43 kann aber auch mittels geschlitzter Stecker 48
mit federnden Schenkeln befestigt werden, die hartreibend in die Büchsen 46 eingesteckt
werden und durch einen Gewindestift 49 verlängert sind, der durch die Platte
43 gesteckt und an dieser durch eine Scheibenmutter 50 befestigt wird.
Die Mutter wird dabei in die Platte versenkt.
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Die letztere Anordnung eignet sich insbesondere dann, wenn die Platte
auf der Innenseite aus Schönheitsgründen keine Vorsprünge haben darf, beispielsweise
wenn die Platte mit Tapeten beklebt wird.
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Das Abnehmen einer solchen Platte kann mit Hilfe eines Saugnapfes
oder einer Elektromagnetplatte erfolgen, wobei die Gewindescheiben 50 die
Polteile bilden, an denen die Elektromagnete der zum Abnehmen dienenden Platte angreifen.
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Der Rauni zwischen den Platten 38 und 43 dient zum Durchgang
von Leitungsdrähten und Leitungsrohren (für Wasser, Strom, Fernsprecher od. dgl.)
und zur unmittelbaren Verteilung der vorbehandelten Luft.
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Die Kastengerippe können fabrikmäßig und sogar durch selbsttätig arbeitende
Maschinen hergestellt werden, und zwar lassen sich auf diese Weise Bauelemente von
weitgehend veränderlichen Größen herstellen, die sich zur Herstellung sehr verschiedenartiger
Gebäude eignen.
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Die Kastengerippe lassen sich gießen oder aus Blech schneiden und
falten.
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Zur Versteifung des aus dünnen Blechen hergestellten, billigen und
leicht zu bearbeitenden Kastengerippes besteht jedes aus zwei symmetrischen Halbgerippen
51 und 52, die in der in F i g. 4 angedeuteten Weise etwa durch elektrisches Punktschweißen
miteinander verbunden werden.
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Die Halbgerippe können von zwei gleichen gepreßten Zuschnitten 53
ausgehend hergestellt werden (F i g. 5), deren Enden 54, 55 nach dem Falten mit
den entsprechenden Enden eines gleichen Zuschnittes mittels Querleisten 56 durch
Punktschweißen verbunden werden.
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Die Ecken der Kastengerippe können durch Knotenbleche 57 verstärkt
werden.
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Auf den Stirnseiten der Kastengerippe sind weite Öffnungen
58 freigelassen, die die Luftströmung durch die Bauelemente hindurch ermöglichen.
Die
öffnungen 58 vermindern ferner die übertragung der Wärme, des Schalls und der Erschütterungen
von der Außenseite nach der Innenseite der Kastengerippe und verringern außerdem
das Gewicht.
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Zur besseren Versteifung der Kastengerippe können diese mit Rippen
oder kleinen Flanschen 59 versehen werden, die nach dem Ausschneiden der öffnungen
eingepreßt werden.
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Zur einwandfreien Versteifung der Gebäudefronten können die zur gegenseitigen
Verbindung der Kastengerippe dienenden Gewindebolzen 61 (F i g. 6) in kleinen zylindrischen
Hülsen 62 geführt sein, die durch Ausschneiden und Pressen hergestellt werden. Der
parallele Verlauf der Stoßwände wird durch weiche Scheiben 63 gesichert, die außerdem
zum Dehnungsausgleich dienen.
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Das dichte Schließen auf der Außenseite wird durch weiche Dichtungsbänder
64 (F i g. 7) bewirkt, die auf den Flanschen der Außenplatte liegen und durch starre
Deckleisten 65 angedrückt werden. Die Deckleisten können aus Metall, wärmehärtbarem
Kunststoff od. dgl. bestehen und werden durch Schrauben 66 oder sonstige Mittel
an den Flanschen der Kastengerippe befestigt.
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Gemäß F i g. 8 besteht das Kastengerippe eines jeden Bauelements aus
zwei Halbteilen 71, 72, die aus Winkelstäben hergestellt sind. Die Winkelstäbe werden
dabei durch Schweißen, Knotenbleche und Schweißpunkte oder Niete miteinander verbunden.
Die beiden Halbteile werden miteinander durch Querbüchsen 73 verbunden, deren Beschaffenheit
derjenigen der Querbüchsen 40 gemäß F i g. 3 entspricht. In das eine Ende
der Querbüchsen ist ein Gewindebolzen 74 eingeschraubt, dessen Kopf an der
Deckplatte 75 durch Schweißen befestigt ist, und der durch eine in die Isolierplatte
77 eingebettete Büchse 76 hindurchgeht. In das andere Ende der Querbüchse 73 ist
ein Gewindestift 78 eingeschraubt, der auch in eine Büchse 79 eingeschraubt
ist.
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Bei einer anderen Ausführungsart kann die Befestigung der Deckplatte
75 getrennt von der gegenseitigen Verbindung der Halbteile erfolgen.