DE19544245A1 - Bauwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauwerk oder Bauwerk-System mit einer Dachkonstruktion, die eine hinterlüftete Dachhaut hat, welche außenseitig eine Solarenergieanlage trägt.

Bei der Planung und Verwirklichung vieler Bauvorhaben kommt es schon in grundlegenden Dingen, - etwa bei der Ausrichtung der Gebäude sowie bei der Anordnung der Räume und der Fenster - zu Versäumnissen, die das Einhalten eines wirkungsvollen Wärmeschutzes als teure Investition erscheinen lassen.

Auch wenn bei manchen vorbekannten Häusern der Energieverbrauch durch eine auf dem Dach montierte Solarenergieanlage reduziert werden soll, so bieten diese Häuser andererseits oft nur einen geringen Wohnkomfort.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Bauwerksystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das sich gleichzeitig durch eine ausgeglichene oder gar positive Energiebilanz auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Bauwerk oder Bauwerksystem der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, daß im Verlauf der Hinterlüftungsstrecke der Dachhinterlüftung wenigstens ein Luftableitkanal zur Temperierung des Haus inneren abgezweigt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauwerk wird die aufgrund der Sonnenein­ wirkung im Bereich der Dachhinterlüftung erwärmte Luft über wenigstens einen Luftableitkanal zur Temperierung des Haus inneren abgezweigt. Dabei wird im Bereich der Dachhinterlüftung durch die meist dunkle und insbesondere als Photovoltaik-Anlage ausgebildete Solarenergieanlage eine besonders wirkungsvolle Erwärmung der über den Luftableitkanal in das Hausinnere geführten Luft erreicht. Die im Bereich der Dachhinterlüftung erwärmte Luft wird somit gleichzeitig zur Temperierung und Klimatisierung der Innenräume in das Hausinnere geführt. Dazu ist im Verlauf der Hinterlüftungsstrecke der Dachhinterlüftung wenigstens ein Luftableitkanal abgezweigt.

Durch die Hinterlüftung der Photovoltaik (PV)-Solarenergieanlage wird der Wirkungsgrad der Photovoltaik-Module in wirkungsvoller Weise erhöht. Aufgrund der regelmäßig dunklen, lichtabsorbierenden Ausgestaltung der Solarmodule fungiert die Dachhinterlüftung zusammen mit der Solarenergieanlage als Solar-Luftkollektor.

Als zusätzlich günstiger Effekt einer solchen Konstruktion ist die Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen außen und innen sowohl im Winter wie im Sommer zu nennen. Der Luftraum zwischen Solardach und Dichtungsebene wirkt sich also positiv auf das Raumklima und den Energiehaushalt aus. Die Solarzellen oder Sonnenkollektoren der Solarenergieanlage können gleichzeitig den Witterungsschutz übernehmen, so daß eine übliche Dacheindeckung entfällt. In einer weiterbildenden Ausführungsform kann das Solardach gegebenenfalls auch alleine einen Balkon und/oder eine Terrasse beziehungsweise eine Dachterrasse überdecken. Um die auf die Dachhaut einwirkende Sonneneinstrahlung über eine größtmögliche Dachfläche ausnützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Luftableitkanal im firstseitigen Endbereich der Hinterlüftungs­ strecke abgezweigt ist.

Um großzügige Raumaufteilungen möglichst ohne störende Tragelemente für die Dachkonstruktion zu erreichen, kann es dabei vorteilhaft sein, wenn ein zentraler Luftableitkanal vorgesehen ist, der vorzugsweise als Tragelement für die Dachkonstruktion ausgebildet ist.

Dabei sieht eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung vor, daß das Bauwerk als Stockwerksbau ausgebildet ist, daß zumindest zwei übereinander angeordnete Stockwerke mittels zumindest einer Wendeltreppe miteinander verbunden sind und daß das Spindelrohr der Wendeltreppe als Lüftungsleitung ausgebildet ist. Dieses Spindelrohr bildet somit nicht nur das übliche zentrale Tragelement für die Wendeltreppe, sondern fungiert gleichzeitig auch als Lüftungsleitung, wodurch störende Luftleitungen im Bereich des Hausinneren weitestgehend vermieden werden können.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Spindelrohr der Wendeltreppe zumindest einen Teilbereich des Luftableitkanals aufweist. Um die im Bereich der Dachhinterlüftung erwärmte Luft in einem größt­ möglichen Umfang auch zur Klimatisierung des Hausinneren verwenden zu können, ist es vorteilhaft, wenn das obere Spindelende des als Tragelement für die Dachkonstruktion ausgebildeten Spindel­ rohres im Bereich des Dachfirstes angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, daß vom zentralen Luftableitkanal Seitenkanäle in einzelne Räume des Hauses und/oder zu einem Wärmespeicher führen. Dabei kann der Wärmespeicher vorzugsweise als fundamentseitiger Kiesbett­ speicher ausgebildet sein, in dem die überschußwärme beispielsweise des im Bereich der Dachhinterlüftung erwärmten Luftstromes gespeichert wird.

Aufgrund der regelmäßig dunklen, lichtabsorbierenden Ausgestaltung der Solarmodule und aufgrund des erhöhten Wirkungsgrades der durch den Luftstrom in der Dachhinterlüftung erwärmten Photovoltaik- Module ist es vorteilhaft, wenn die im Bereich der Dachhinterlüf­ tung vorgesehene Solarenergieanlage als Photovoltaik-Anlage ausgebildet ist.

Um die Temperierung und Klimatisierung des Haus inneren möglichst gut steuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein vom Hausinneren nach außen führender Abluftkanal vorgesehen ist, der vorzugsweise im Bereich des zentralen Luftableitkanales und insbesondere in der Treppenspindel der Wendeltreppe angeordnet ist. Um dabei eine unerwünschte Rückkopplung zwischen dem Luftableitkanal einerseits und dem Abluftkanal andererseits zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Einsaugöffnung(en) des Abluftkanales mit Abstand von den Mündungs- oder Ausströmöffnungen des Luftableitkanales beziehungsweise seiner Seitenkanäle angeordnet ist (sind).

Um die Wärme der vom Abluftkanal nach außen geführten Abluft ebenfalls zur Klimatisierung des Haus inneren nutzen zu können und um die darin enthaltene Energie nicht ungenutzt nach außen zu führen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zumindest einen Luftableitkanal und dem wenigstens einen Abluftkanal zumindest ein Wärmetauscher vorgesehen ist.

Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, daß der Abluftkanal im Bereich des Dachfirstes nach außen mündet.

Zur zusätzlichen Erwärmung des Hausinneren, insbesondere in kalten Winternächten, kann es vorteilhaft sein, wenn im Bereich des Luftableitkanals und/oder des Abluftkanals, vorzugsweise im Spindelrohr der Wendeltreppe, ein Kamin einer Feuerungsanlage angeordnet ist. Die von diesem Kamin abgestrahlte Wärme kann somit insbesondere über den Luftableitkanal ebenfalls zur Temperierung des Hausinneren verwendet werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Luftableitkanal zumindest zwei vorwählbare oder wahlweise ansteuerbare Strömungsführungen hat, daß eine erste Strömungs­ führung im Verlauf der Dachhinterlüftung abgezweigt ist und daß eine zweite Strömungsführung von außen über einen Wärmespeicher in das Hausinnere geführt ist. Während beispielsweise in einer kalten Winternacht ohne Sonneneinstrahlung die angesaugte Außenluft über einen Wärmespeicher aufgewärmt wird, kann die zur Klimatisie­ rung benötigte Luft während der gleichen Jahreszeit tagsüber über die erste Strömungsführung geführt werden, wo die Luft im Verlauf der Dachhinterlüftung infolge der Sonneneinstrahlung erwärmt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Dachkonstruktion eine Firsthaube oder dergleichen Firstabschluß mit zwei, über die benachbarten Dachflächen überstehenden und nach oben aufeinander zulaufenden Firstflächen hat, von denen zumindest eine Firstfläche eine gegebenenfalls zusätzliche Solarenergieanlage trägt, die vorzugsweise Warm­ wasserkollektoren aufweist.

Um eine optimale Raumausnutzung bei dem erfindungsgemäßen Bauwerksystem zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein vorzugsweise zentraler Wärmeleitungs- und/oder Lüftungskanal in der Firsthaube oder dergleichen Firstabschluß geführt ist.

Dabei ist es zur optimalen Energieausnutzung vorteilhaft, wenn die Firsthaube oder dergleichen als Luftfang ausgebildet ist und wenn die unter der Firsthaube oder dergleichen gefangene Luft als vorgewärmte Außenluft nutzbar und/oder einem Wärmetauscher zuführbar ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Bauwerk die Firsthaube als Träger ausgebildet und die Dachkonstruktion mittels der den Luftableit­ kanal und/oder den Abluftkanal aufweisenden Treppenspindel einer Wendeltreppe abgestützt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das Dach im Bereich der Firsthaube als Tragwerk ausgebildet ist, an welchem der Geschoßboden zumindest eines darunter liegenden Geschosses abgehängt ist, so daß das Hausinnere möglichst ohne zusätzliche störende Tragelemente ausgenutzt werden kann.

Durch eine als Träger ausgebildete Firsthaube, die als Tragelement dienende Treppenspindel und die insbesondere durch die vor­ gefertigte Solarenergieanlage gebildete Dachhaut kann das erfindungsgemäße Bauwerksystem in weitestgehend fertiggestellten Bauteilen an die Baustelle gebracht werden, wodurch die Bauzeit wesentlich verkürzt und die Baukosten reduziert werden. Um diesen Zeit- und Kostenvorteil noch zusätzlich zu begünstigen, ist es vorteilhaft, wenn das Bauwerk modular aufgebaut ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Bauwerk in einer Querschnittsdarstellung, das ein integriertes Lüftungssystem zur Wärmerückgewinnung hat, wobei Fig. 1 das Bauwerk an einem Wintertag mit Sonneneinstrahlung darstellt,

Fig. 2 das Bauwerk aus Fig. 1 in einer Funktionsdarstellung während einer Winternacht,

Fig. 3 ein Bauwerk, ähnlich dem aus Fig. 1 und 2, in einer Funktionsdarstellung in einer Winternacht, wobei das integrierte Lüftungssystem dieses Bauwerks zusätzlich eine Holzfeuerung aufweist,

Fig. 4 das Bauwerk aus Fig. 1 und 2 in einer Funktionsdar­ stellung während eines Sommertages,

Fig. 5 ein als Stockwerksbau ausgebildetes und hier schematisch dargestelltes Bauwerk, das aus mehreren, aneinander anliegenden und übereinander gestapelten Bauwerksmodulen besteht,

Fig. 6 eine in Funktionszonen funktionell unterteiltes Bauwerksmodul des Bauwerks aus Fig. 5 in einer schematischen Darstellung,

Fig. 7 bis Fig. 12 verschiedene Grundrisse unterschiedlicher Bauwerke, die alle baukastenartig aus einzelnen übereinander gestapel­ ten und gegebenenfalls nebeneinander angeordneten Wohn- oder Bauwerksmodulen zusammengesetzt sind, und

Fig. 15 bis Fig. 17 verschiedene, aus Wohn- oder Bauwerksmodulen baukasten­ artig zusammengesetzte und jeweils als Stockwerksbau ausgebildete Bauwerke in Querschnitten.

In den Fig. 1 bis 17 sind verschiedene Bauwerke 1 dargestellt, die jeweils als Stockwerksbau ausgebildet sind. Die Bauwerke 1 gemäß den Fig. 1 bis 17 weisen eine jeweils zumindest einseitig geneigte Dachkonstruktion auf, die im Bereich einer hinterlüfteten Dachhaut zumindest eine Solarenergieanlage 2 trägt (vgl. Fig. 1 bis 6 und 15 bis 17). Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 4 deutlich wird, ist im Verlauf der Hinterlüftungsstrecke der Dachhinterlüftung 3 wenigstens ein Luftableitkanal 4 zur Temperierung des Haus- oder Bauwerksinneren abgezweigt. Um möglichst viel Energie der im Bereich der Dachhinterlüftung 3 erwärmten Luft zur Klimatisierung der Bauwerke 1 ausnutzen zu können, ist die im Bereich 5 vorgesehene Abzweigung des Luftableit­ kanals 4 im firstseitigen Endbereich der Hinterlüftungsstrecke vorgesehen.

Die im unteren geneigten Bereich der hinterlüfteten Dachhaut vorgesehene Solarenergieanlage 2 ist hier als Photovoltaik-Anlage ausgebildet. Durch die Hinterlüftung der Solarenergieanlage 2 wird der Wirkungsgrad ihrer Photovoltaik-Module in wirkungsvoller Weise erhöht. Aufgrund der regelmäßig dunklen, lichtabsorbierenden Ausgestaltung der Solarmodule fungiert die Dachhinterlüftung 3 zusammen mit der Solarenergieanlage 2 als Solar-Luftkollektor.

Als zusätzlich günstiger Effekt einer solchen Konstruktion ist die Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen außen und innen sowohl im Winter wie im Sommer zu nennen. Der Luftraum zwischen dem Solardach und der Dichtungsebene wirkt sich positiv auf das Raumklima und den Energiehaushalt aus. Die Solarenergieanlage 2 kann gleichzeitig den Witterungsschutz übernehmen, so daß eine übliche Dacheindeckung entfällt. Wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, kann die als Solardach dienende Solarenergie-Anlage 2 gegebenenfalls auch alleine einen Balkon und/oder eine Terrasse beziehungsweise Dachterrasse überdecken.

Die Dachhinterlüftung ist als ein in Strömungsrichtung längsseitig im wesentlichen geschlossener Strömungsführungskanal ausgebildet. Während die Dachhinterlüftung 3 nach außen zumindest bereichsweise auch allein durch die geschlossene Solarenergieanlage 2 begrenzt sein kann, kann sie vom Bauwerksinneren durch eine Isolierung und/oder eine Verschalung abgetrennt sein. Um eine gute Strömungs­ führung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Dachhinterlüf­ tung 3 in ihrem firstseitigen Bereich zumindest zwei - hier nicht dargestellte - Luftleitwände hat, die vorzugsweise etwa trichter­ förmig zum Luftableitkanal 4 führen.

Die als Stockwerksbau ausgebildeten Bauwerke 1 gemäß den Fig. 1 bis 15 weisen zumindest zwei übereinander angeordnete Stockwerke auf, die mittels zumindest einer in den Fig. 1 bis 4 durch die Treppenspindel 7 nur angedeuteten Wendeltreppe 6 miteinander verbunden sind. In dem Spindelrohr beziehungsweise der Treppen­ spindel 7 dieser Wendeltreppe 6 ist der Luftableitkanal 4 geführt, wozu das obere Spindelende des Spindelrohres 7 im Bereich des Dachfirstes angeordnet ist.

Von dem im Spindelrohr 7 zentral geführten Luftableitkanal 4 führen Seitenkanäle in einzelne Räume des Bauwerkes 1. Gleichzeitig ist der Luftableitkanal 4 gegebenenfalls über einen Seitenkanal zu einem Wärme- oder Kältespeicher 8 geführt, der hier als fun­ damentseitiger Kiesbettspeicher ausgebildet ist. In diesem Kiesbettspeicher kann die beispielsweise zur Zeit nicht benötigte Überschußwärme vorübergehend gespeichert und bei späterem Bedarf einer Nutzung zugeführt werden.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 4 deutlich wird, weisen die Bauwerke 1 einen vom Haus inneren nach außen führenden Abluftkanal 9 auf, der neben dem Luftableitkanal 4 ebenfalls in der Treppenspindel 7 oder dem Spindelrohr der Wendeltreppe 6 angeordnet ist. Dabei sind die Einströmöffnungen des Abluftkanals 9 mit ausreichendem Abstand von den Mündungsöffnungen des Luftableitkanals 4 und seiner Seitenkanäle angeordnet, um eine unerwünschte Rückkopplung zwischen dem Luftableitkanal 4 einerseits und dem Abluftkanal 9 andererseits zu verhindern. Um auch die in der Abluft enthaltene Wärme nicht ungenutzt über den Abluftkanal 9 abfließen zu lassen, ist zwischen dem Luftableitkanal und dem im Bereich des Dachfirstes nach außen mündenden Abluftkanal 9 wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen.

Falls die natürliche Lufterwärmung zur Klimatisierung des Bauwerkes beispielsweise in kalten Winternächten nicht ausreichen sollte, kann - wie Fig. 3 zeigt - im Bereich der Treppenspindel 7 der Kamin oder Schornstein 10 einer hier als Holzfeuerung ausgebildeten Feuerungsanlage angeordnet sein, dessen Wärme auch auf den Luftableitkanal 4 ausstrahlt.

Wie aus Fig. 2 deutlich wird, ist es vorteilhaft, wenn der Luftableitkanal 4 zumindest zwei wahlweise ansteuerbare Strömungs­ führungen 12, 13 hat, wobei eine erste Strömungsführung 12 im Verlauf der Dachhinterlüftung 3 abgezweigt ist und wobei eine zweite Strömungsführung 13 von außen über den Wärmespeicher 8 in das Hausinnere geführt ist. Beide Strömungsführungen 12, 13 münden im zentralen, im Spindelrohr 7 geführten Kanalabschnitt des Luftableitkanals 4.

Aus den Fig. 1 bis 4 wird deutlich, daß die hier dargestellten Bauwerke 1 ein integriertes Lüftungssystem mit einer wirkungsvollen Wärmerückgewinnung haben. Wie in der Funktionsdarstellung in Fig. 1 gezeigt ist, kann bei direkter oder diffuser Sonneneinstrahlung die Außenluft über die hinterlüftete Dachhaut mit ihrer Solar­ energieanlage 2 geführt werden, wobei die Dachhaut und die Solarenergieanlage 2 hier als Luftkollektor fungieren. Vor allem im Bereich der regelmäßig dunklen, lichtabsorbierenden Photovoltaik-Anlage 2 wird die in der Dachhinterlüftung 3 geführte Außenluft erwärmt, um anschließend über die Treppensäule 7 und den darin vorgesehenen Luftableitkanal 4 in das Hausinnere geleitet zu werden. Durch den zwischen dem Luftableitkanal 4 und dem Abluftkanal 9 vorgesehenen Wärmetauscher erhält die im Luftableit­ kanal 4 strömende Zuluft Energie aus der Abluft. Weitere Wärmequellen können eine Wärmepumpe, die der Abluft Restwärme entzieht, sowie eine gegebenenfalls der Sonne nachführbare Solarenergieanlage 15 im Bereich des als Firsthaube 14 ausge­ bildeten Dachfirstes sein. Die durch die Sonneneinstrahlung auch während des in Fig. 1 dargestellten Wintertages erzeugte Überschußwärme kann in der mit Luftröhren versehenen Bodenplatte und im darunter liegenden Wärmespeicher 8 eingelagert werden.

Bei fehlender oder unzureichender Sonneneinstrahlung, beispiels­ weise während einer Winternacht, wird die über die Strömungsführung 13 angesaugte Außenluft gegebenenfalls über einen weiteren Erdwärmetauscher 16 (vgl. Fig. 2) und dem unter der Bodenplatte des Bauwerkes 1 angeordneten Wärmespeicher 8 angewärmt. Eine weitere Erwärmung der Zuluft erfolgt über den Wärmetauscher, der im Bereich der Treppenspindel 7 zwischen dem Luftableitkanal 4 und dem Abluftkanal 9 vorgesehen ist. Mittels einer in Fig. 2 nicht dargestellten Wärmepumpe kann der Abluft weitere Wärme entzogen werden, die für die Wärmeversorgung (zum Beispiel Zulufterwärmung) des Hauses genutzt wird.

Falls die über die Dachhinterlüftung 3 beziehungsweise den Erdwärmetauscher 16 erzeugte Wärme nicht vollständig ausreichen sollte, kann die noch erforderliche geringe Heizleistung problemlos mit einer Feuerungsanlage 11 bewerkstelligt werden, die in Fig. 3 als kleiner Holzofen ausgebildet ist. Der Kamin oder Schornstein 10 kann - wie Fig. 3 zeigt -, ebenso wie die Lüftungsleitungen 4, 9, im inneren Treppenrohr 7 der Wendeltreppe 6 untergebracht werden. Um die über den Luftableitkanal 4 einströmende Zuluft mittels der im Kamin 10 entweichenden Abgase erwärmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Kamin oder Schornstein 10 einerseits und dem Luftableitkanal 4 andererseits ein ebenfalls durch Tauscherflächen gebildeter Wärmetauscher vorgesehen ist.

Wie in Fig. 4 angedeutet ist, kann der Luftableitkanal 4 durch ein im Bereich 5 der Abzweigung zwischen Luftableitkanal 4 einerseits und Dachhinterlüftung 3 andererseits angeordnetes Ventil derart verschlossen werden, daß die durch die Dachhinterlüftung 3 strömende, erwärmte Außenluft in heißen Sommertagen, zusammen mit der über den Abluftkanal 9 geführten Abluft, im Bereich des Dachfirstes abströmen kann. Die Zuluft wird an solchen heißen Sommertagen statt dessen über die Strömungsführung 13 und den Erdwärmetauscher 16 angesaugt, dort und im Kiesspeicher 8 angekühlt und angetrocknet, bevor sie über den firstseitig vorübergehend geschlossenen Luftableitkanal 4 in das Bauwerks- oder Hausinnere strömt.

Die in den Fig. 1 bis 17 dargestellten Bauwerke 1 zeichnen sich durch ihre energiegewinnende, flächensparende sowie kostenminimierende Bauweise aus. Insbesondere wenn die Bauwerke 1 auch als Doppel- oder Reihenhäuser ausgebildet sind, werden diese von der durchlaufenden Firsthaube 14 überbrückt, die als Firstabschluß ausgebildet ist und zwei über die unteren, die Solarenergieanlage 2 aufweisenden Dachflächen überstehende und nach oben aufeinander zulaufende Firstflächen 17, 18 hat. Von den aufeinander zulaufenden Firstflächen 17, 18 trägt die geneigte und, ebenso wie die Solarenergieanlage 2 der Sonne zugewandte Firstfläche 17 die Solarenergieanlage 15, die Solarzellen und/oder vorzugsweise Warmwasserkollektoren aufweisen kann.

Die in der als Luftfang dienenden Firsthaube 14 aufgefangene Luft wird dort zusätzlich erwärmt. Die an die Solarenergieanlage 2 angrenzende Firstfläche 17 weist die Photovoltaik-Module und/oder vorzugsweise die Sonnenkollektoren der Solarenergieanlage 15 auf, die zur Brauchwassererwärmung und zur Gewinnung von Lüftungswärme beziehungsweise bei Photovoltaik-Modulen zur Stromgewinnung dienen.

Die an der Dachhaut sowie der Firstfläche 17 vorgesehenen Solarenergieanlagen 2, 15 übernehmen den Witterungsschutz, so daß eine übliche Dacheindeckung entfällt. Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 4 deutlich wird, überdeckt die zur Südseite orientierte und die Solarenergieanlage 2 aufweisende Dachfläche auch den angrenzenden Balkon sowie die darunter liegende Terrasse.

Die Dachkonstruktion mit der Firsthaube 14 dient somit ebenfalls zur Wärme- und Energiegewinnung. Dabei können im Bereich der Firsthaube 14 die horizontalen Erschließungsleitungen der Wärmeleitungen zur Wärmeversorgung und -verschiebung, Lüftungskanäle und die Kabelführung auch zu den Nachbargebäuden untergebracht werden. So kann beispielsweise die von den Sonnenenergieanlagen 2, 15 eines Hauses gewonnene, dort aber nicht benötigte Energiemen­ ge an benachbarte Häuser, beispielsweise an ein benachbartes Reihenhaus derselben Reihenhausanlage, weitergeleitet werden. Dabei ist eine Energie- und Wärmeverschiebung zu den Nachbarn möglich, ohne daß überschüssige Energie oder Wärme nach außen an die Umgebung abgegeben werden müßte. Weitere Installationen sind möglich.

Wie aus den Fig. 15 bis 17 deutlich wird, können die Bauwerke 1 jeweils als Stockwerksbau ausgebildet sein, wobei zumindest zwei übereinander angeordnete Stockwerke über eine Wendeltreppe 6 miteinander verbunden sind, deren oberes Treppenende im Bereich des Dachfirstes angeordnet ist.

Die bei allen Bauwerken 1 gemäß Fig. 1 bis 17 vorgesehene, zentral angeordnete Wendeltreppe 6 erfüllt mehrere Funktionen. Sie ist Raumteiler sowie zentrales Gestaltungs- und Erschließungselement. Das Spindelrohr 7 dient zusätzlich auch als Lüftungsleitung sowie für die Einleitung von Außenluft aus der Hinterlüftung 3 oder aus dem Erdwärmetauscher 16 (Sommer: Ankühlen, Winter: Anwärmen) sowie der Zu- und Abluft und eignet sich damit auch als kostengünstiger Wärmetauscher. Überschüssige Wärme kann insbesondere auch über das Spindelrohr 7 in den Wärmespeicher 8 eingelagert werden, der hier als Kiesspeicher ausgebildet ist, aber auch als Warmwasserspeicher ausgestaltet sein kann. Die vorzugsweise als Hohlprofile ausgebildeten Treppenstufen der Wendeltreppe 6 können zusätzlich für die Leitungsführung (oder als Leitungen) zu den Räumen verwendet werden.

Die Treppenspindel 7 und die insbesondere in den Fig. 15 bis 17 vorgesehene Treppenhauswand übernehmen statische Funktionen. Das Spindelrohr 7 der Wendeltreppe 6 der Bauwerke 1 gemäß den Fig. 1 bis 17 ist dazu als Tragelement für die Dachkonstruktion ausgebildet, wobei das obere Spindelende der Treppenspindel 7 im Bereich des Dachfirstes angeordnet ist. Die Dachkonstruktion kann bei entsprechenden Abmessungen praktisch ohne weitere Stützelemente getragen werden, wenn die vorzugsweise andernorts vorgefertigte Firsthaube 14 als Träger und die sie abstützende Treppenspindel 7 als Tragelement ausgebildet ist.

In der Firsthaube 14 oder im oberen Bereich der Wendeltreppen 6, über der Kopfhöhe des Treppenlaufes oder auf einem Zwischenboden kann die Heiz- und Lüftungstechnik untergebracht werden, also je nach Anforderung und Ausstattung zum Beispiel Heiztherme, Energiespeicher, Lüftungsgerät, Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe, Brennstoffzelle, Stirlingmotor usw . . Der Treppenraum der Wendeltreppen 6 liegt direkt unter der Firsthaube 14, so daß der Anschluß von Leitungen und Luftführungen ohne Umwege erfolgt. Alle Aggregate sind gut zugänglich und benötigen keinen gesonderten Raum, was zu einer zusätzlichen Platz- und Kostenersparnis führt. Entscheidender weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Vor­ fertigung des gesamten Bau- und Funktionsteils in einer Werkstatt, so daß auf eine aufwendige und oft fehlerhafte Montage vor Ort verzichtet werden kann.

Durch die Verlagerung weiterer Teile der Arbeiten von der Baustelle in die Werkstatt und den hohen Vorfertigungsgrad werden große Präzision und mängelfreie Bauwerke erzielt. Individuelle Wünsche lassen sich rechtzeitig und mühelos in die Planung einbeziehen, ebenso nachträgliche Veränderungen und Erweiterungen. Die Bauwerke 1 gemäß den Fig. 1 bis 17 bestehen also aus vorgefertigten Bauteilen, die an der Baustelle in Modulbauweise aneinander gereiht, gestapelt oder auch mit Bauteilelementen zusammengefügt werden können. Aus den Fig. 5 bis 14 wird deutlich, daß das hier dargestellte Bauwerksystem mehrere Grundmodule hat, die - wie anhand der Fig. 12 bis 14 gezeigt werden soll - beliebig miteinander kombiniert werden können. Die baukastenartig miteinander kombinierbaren Wohn- oder Raummodule bilden vorzugs­ weise jeweils eine eigenständige Raumeinheit, wie dies in den Fig. 6 bis 11 gezeigt ist. Jedes dieser Module des baukasten­ artig kombinierbaren Bauwerksystems weist eine fensterseitige und vorzugsweise auch die Wendeltreppe 6 aufnehmende Wohnzone sowie eine dem Fensterbereich abgewandte Servicezone mit der er­ forderlichen Installation auf, wobei die Wohnzone und die Servicezone durch eine gegebenenfalls als Flur dienende Er­ schließungszone voneinander getrennt sind. Wie in den Fig. 5 und 6 angedeutet ist, kann auch die Dachkonstruktion in einer Werkstatt vorgefertigt werden und dazu erforderlichenfalls aus der vormontierten Firsthaube 14, der vorzugsweise als Dachhaut dienenden Solarenergieanlage 2 sowie anderen vormontierten Dachteilen bestehen.

Die Bauwerke 1 sind durch große, nach Süden orientierte Fenster­ flächen zur Sonne geöffnet. Mehrfach-Wärmeschutzverglasungen mit einem möglichst geringen k-Wert (unter 1,3) begünstigen die positive Energiebilanz der hier gezeigten Bauwerke. Auf der Südseite sollten auch die Hauptaufenthaltsräume und Wohnzonen der Bauwerke 1 liegen, da sie den höheren Wärmebedarf haben. Durch die in Fig. 6 angedeutete Zonierung, die Gebäudeform und Gebäudedämmung lassen sich Wärmeverluste minimieren.

Die hier dargestellten Bauwerke 1 haben eine erhöhte Wärmedämmung und sind unter Verwendung von Wärmeschutzisolierverglasungen hergestellt. Die Bauwerke 1 haben eine möglichst wärmebrückenfreie, sorgfältig ausgeführte luftdichte Konstruktion und Dämmung mit ca. 20 bis 30 cm Stärke, die Balkone sind nach Möglichkeit thermisch entkoppelt. Zusätzlich können planerische und kon­ struktive Vorkehrungen für den Anbau unbeheizter Glasanbauten getroffen werden, mit denen der Wärmeschutz weiter verbessert und die Nutzfläche für den Sommer und Übergangszeiten vergrößert wird. Alle genannten Forderungen tragen über helle Räume und warme Wand-, Boden- und Deckenflächen auch erheblich zur Verbesserung des Wohnkomforts bei. Durch weitere Maßnahmen wird eine optimale Ausnutzung der eingesetzten Heizenergie und der Sonnenenergie ermöglicht. So sollte das Bauwerk eine dem Bedarf angepaßte kontrollierte Lüftung aufweisen, die in dem winddichten Gebäude für eine gute Be- und Entlüftung sorgt und Heizenergie spart.

Die Dachkonstruktion der in den Fig. 15 bis 17 dargestellten Bauwerke 1 ist zumindest im Bereich der Firsthaube 14 als Tragwerk ausgebildet. Wie aus den Fig. 15 bis 17 deutlich wird, ist an dem als Tragwerk ausgebildeten Dachbereich der Geschoßboden zumindest eines darunterliegenden Stockwerkes abgehängt. Somit kann dieser Geschoßboden praktisch stützenfrei aufgehängt werden, wobei das Spindelrohr der Wendeltreppe der Dachkonstruktion und ihrer Firsthaube 14 als Stütze dient. Die in den Fig. 1 bis 4 und 15 bis 17 dargestellten Bauwerke 1 weisen vorzugsweise eine Firsthaube 14 auf, deren die Solarengerieanlage 15 aufweisende Firstfläche 17 mittels eines Stellantriebes um eine horizontale Schwenkachse verstellbar ist. Die im Bereich der Firsthaube 14 angeordnete Sonnenenergieanlage 15 kann derart verschwenkt oder verstellt werden, daß zumindest eine einachsige Nachführung entsprechend dem Sonnenverlauf möglich ist.

Die hier dargestellten Bauwerke 1 sind modular aus transportablen Einzelelementen hergestellt. Diese Einzelelemente, die beispiels­ weise raumweise ausgebildet sein können, sind so bemessen, daß diese auf einen LKW passen. Durch Übereinandersetzen und Aneinanderfügen der einzelnen Segmente und durch Aufsetzen des vorgefertigten Daches mit der ebenfalls vormontierten Firsthaube 2 sind die entsprechenden Bauwerke 1 schnell und vergleichsweise kostengünstig zu erstellen.

Die erfindungsgemäß ausgestalteten Bauwerke eignen sich für ein-, zwei- oder dreiseitige Grenzbebauungen und können flächensparend zu Doppel- und Reihenhäusern gruppiert werden. Da bei gleicher Wärmedämmung mit zunehmender Größe eines Gebäudes der spezifische Heizenergiebedarf sinkt, sind Geschoßwohnungen oder Reihenhäusern der Vorzug vor freistehenden Einzelhäusern zu geben. Je nach Anforderung werden die aus den vorgefertigten Bauteile gebildeten Einheiten gestapelt, so daß ein-, zwei- oder mehrgeschossige Häuser entstehen. Mehrfamilienhäuser können auch als Laubenganghäuser oder mit außenliegenden Treppen konzipiert werden. Als bevorzugter Baustoff für die erfindungsgemäßen Häuser und Haussysteme werden nachwachsende und recyclingfähige Materialien bevorzugt. Insbesondere Holz hat als Baustoff viele Vorzüge, wobei das verbaute Holz als langfristiger CO₂-Speicher fungiert.

Die dargestellten Bauwerke zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

• - Ausrichten und Öffnen der Häuser zur Sonne mit großen Fensterflächen nach Süden,
• - Vermeiden von Verschattungen und Ausnutzen der tiefstehenden Wintersonne,
• - Orientieren der Aufenthaltsräume zur Sonnenseite (Süd-/Südost- Südwest-Lage),
• - Außenhülle mit erhöhter Wärmedämmung sowie Verwendung von Wärmeschutzisolierverglasung (zweifach),
• - Kontrollierte Lüftung mit solarer Vorwärmung und Wärmerück­ gewinnung,
• - eventuell Niedertemperaturheizung mit Einzelraumregelung,
• - eine Warmwasser-Solarkollektoranlage, welche den Energieauf­ wand für die Warmwasseraufbereitung deckt oder mindert und dafür sorgt, daß die Heizung im Sommerhalbjahr überwiegend abgeschaltet bleibt,
• - Gasanschluß in der Küche zum energiesparenden Kochen mit Gas,
• - Warmwasseranschlüsse für Spül- und Waschmaschine zur Einsparung von elektrischer Energie, und
• - Photovoltaikanlage 2 (beispielsweise ca. 3 bis 5 KW) auf der zur Südseite hin orientierten Dachfläche.

Claims (22)

1. Bauwerk (1) mit einer Dachkonstruktion, die eine hinterlüftete Dachhaut hat, welche außenseitig eine Solarenergieanlage (2, 15) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Hinterlüftungsstrecke der Dachhinterlüftung (3) wenigstens ein Luftableitkanal (4) zur Temperierung des Hausinneren abgezweigt ist.

2. Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftableitkanal (4) im firstseitigen Endbereich der Hinterlüf­ tungsstrecke abgezweigt ist.

3. Bauwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Luftableitkanal (4) vorgesehen ist, der vorzugsweise als Tragelement für die Dachkonstruktion ausgebildet ist.

4. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bauwerk als Stockwerksbau ausgebildet ist, daß zumindest zwei übereinander angeordnete Stockwerke mit zumindest einer Wendeltreppe (6) miteinander verbunden sind und daß das Spindelrohr (7) der Wendeltreppe (6) als Lüftungsleitung ausgebildet ist.

5. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spindelrohr (7) der Wendeltreppe (6) zumindest einen Teilbereich des Luftableitkanals (4) aufweist.

6. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spindelrohr (7) der Wendeltreppe (6) als Wärmetauscher ausgebildet ist.

7. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das obere Spindelende des als Tragelement für die Dachkonstruktion ausgebildeten Spindelrohrs (7) im Bereich des Dachfirstes angeordnet ist.

8. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vom zentralen Luftableitkanal (4) Seitenkanäle in einzelne Räume des Bauwerkes (1) und/oder zu einem Wärmespeicher (8) führen.

9. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmespeicher (8) vorzugsweise als fundamentseitiger Kiesbettspeicher ausgebildet ist.

10. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Bereich der Dachhinterlüftung (3) vorgesehene Solarenergieanlage (2) als Photovoltaik-Anlage ausgebildet ist.

11. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest ein vom Hausinneren nach außen führender Abluftkanal vorgesehen ist, der zumindest ab­ schnittsweise vorzugsweise im Bereich des zentralen Luft­ ableitkanals (4) und insbesondere in der Treppenspindel (7) der Wendeltreppe (6) angeordnet ist.

12. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Luftableitkanal (4) und dem Abluftkanal (9) wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen ist.

13. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abluftkanal (9) im Bereich des Dachfirstes nach außen mündet.

14. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Luftableitkanals (4) und/oder der Abluftkanals (9), vorzugsweise in der Treppenspindel (7) der Wendeltreppe (6), ein Kamin (10) einer Feuerungsanlage (11) angeordnet ist.

15. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Luftableitkanal (4) zumindest zwei Strömungsführungen (12, 13) hat, daß eine erste Strömungs­ führung (12) im Verlauf der Dachhinterlüftung (3) abgezweigt ist und daß eine zweite Strömungsführung (13) von außen über einen Wärmespeicher (8) in das Hausinnere geführt ist.

16. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dachkonstruktion eine Firsthaube (14) oder dergleichen Firstabschluß mit zwei, über die benachbarten Dachflächen überstehenden und nach oben aufeinander zu­ laufenden Firstflächen (17, 18) hat, von denen zumindest eine Firstfläche (17) eine Solarenergieanlage (15) trägt.

17. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Firsthaube (14) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Dachfirstes des Bauwerkes (1) erstreckt.

18. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den aufeinander zulaufenden Firstflächen (17, 18) der Firsthaube (14) eine erste Firstfläche (17) eine Solarenergieanlage (15) trägt und daß eine zweite Firstfläche (18) zur Belichtung und/oder zum Dachaufstieg vorgesehen ist.

19. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Firsthaube (14) oder dergleichen als Luftfang ausgebildet ist und daß die unter der Firsthaube (14) oder dergleichen gefangene Luft als vorgewärmte Außenluft nutzbar und/oder einem Wärmetauscher zuführbar ist.

20. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bauwerk als Reihenhausanlage ausgebildet ist.

21. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dach im Bereich der Firsthaube (14) als Tragwerk ausgebildet ist, an welchem der Geschoßboden zumindest eines darunterliegenden Geschoßes abgehängt ist.

22. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bauwerk (1) modular aufgebaut und dazu aus baukastenartig miteinander kombinierbaren, vorzugsweise vorgefertigten Wohn- oder Bauwerkmodulen hergestellt ist.