DE19547381A1 - Gebäudewand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gebäudewand, welche als ein aus einzelnen Steinen erzeugtes, Fugen aufweisendes Mau­ erwerk ausgebildet ist, dessen Steine als Hochlochsteine mit in Vertikalrichtung hindurch führenden Löchern ausge­ bildet sind und bei dem die horizontalen und vertikalen Fugen zwischen den Hochlochsteinen von der Innenseite der Gebäudewand her nur über einen Teilbereich der Dicke der Gebäudewand eine tragende Mörtelschicht aufweisen, so daß die äußeren Löcher außenseitig in der Gebäudewand verlau­ fende Luftkanäle bilden.

Eine Gebäudewand der vorstehenden Art ist Gegenstand der DE-A-17 09 196. Bei dieser Gebäudewand dienen die Luftka­ näle dazu, daß in den Luftkanälen strömende Luft Feuch­ tigkeit aus dem Mauerwerk aufnehmen und nach außen trans­ portieren kann. Zu diesem Zweck sind die Fugen zwischen den einzelnen Hochlochsteinen im Bereich der äußeren, die Luftkanäle bildenden Löcher jeweils offen.

Es ist auch schon bekannt, Luftkanäle im Mauerwerk so auszubilden, daß die in ihnen strömende Luft von außen durch Sonneneinstrahlung zugeführte Wärme aufzunehmen und in das Gebäudeinnere zu transportieren vermag. Eine sol­ che Gebäudewand zeigt die DE-A-41 24 674. Bei ihr sind die Steine als Schalungssteine ausgebildet, welche je­ weils nebeneinander zwei durchgehende Kammern haben. Diese Steine werden zur Bildung einer Gebäudewand ohne Mörtel trocken übereinander aufgeschichtet. Wenn die Ge­ bäudewand vertikal durch sie hindurch führende Luftkanäle aufweisen soll, dann füllt man nach dem Aufschichten nur in jede zweite Kammer Beton.

Die Gebäudewand nach der DE-A-41 24 674 eignet sich für Gebäude, welche unter Verwendung von Beton hergestellt werden. Oftmals werden vor allem kleinere Häuser jedoch von Maurern auf konventionelle Weise durch einzelne, nur mit Mörtel tragend miteinander verbundenen Steinen ge­ baut. Hierdurch tragen die Steine zu einer hohen Wärme­ dämmung bei. Vielfach herrscht auch die Auffassung, daß ohne Beton hergestellte Wohnhäuser für die Bewohner vor­ teilhafter seien als Häuser mit Betonwänden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine möglichst einfach zu erzeugende Gebäudewand der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre in ihr vertikal verlaufenden Luftkanäle der Verminderung des Wärmebedarfs in einem Ge­ bäude zu dienen vermögen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außenseitig gegen die Gebäudewand eine Wärmedämmung auf­ gebracht ist und die Luftkanäle mit dem Gebäudeinneren Verbindung haben.

Gemäß der Erfindung ist ein Teilbereich der Steine der Gebäudewand als tragende Wand zur Abtragung der stati­ schen Lasten und der übrige, außenliegende Bereich als Strömungsraum zur Aufnahme von Wärme durch die dort strö­ mende Luft und zur Zuführung dieser Wärme in das Gebäu­ deinnere ausgebildet. Dadurch kann man die erfindungsge­ mäße Gebäudewand auf herkömmliche Weise durch Mauern er­ zeugen. Durch eine einfache Mörtelverdrängungslehre, welche die Form eines Winkelstückes hat, kann beim Mauern der Gebäude der jeweils außenseitige, nicht mit Mörtel zu versehende Bereich der Steine abgedeckt werden, so daß die Hochlöcher in den Steinen im äußeren Bereich nicht unbeabsichtigt verschlossen werden können. Die erfin­ dungsgemäße Gebäudewand kann genau wie die Wände gemäß der eingangs genannten DE-A-41 24 674 für ein Solar-Spei­ cherhaus benutzt werden, indem man durch die Strömungs­ kanäle der Gebäudewand mittels eines Gebläses Luft för­ dert.

Die erfindungsgemäße Gebäudewand kann eine geringere Wandstärke haben als bekannte Gebäudewände, weil die durch sie von innen nach außen gelangende Wärme von der in den außenseitigen Luftkanälen strömenden Luft aufge­ nommen und wieder zurück in das Gebäude innere geführt wird. Auf diese Weise ist eine nahezu vollständige Wärme­ rückgewinnung möglich.

Statt nur Wärme zurückzugewinnen, kann man gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch vorsehen, daß die Wärmedämmung transparent ist und einen translu­ zenten Außenputz aufweist. Dann besteht die Möglichkeit, an einer der Sonne zugewandten Fassade Solarwärme aufneh­ men und in das Gebäudeinnere zu führen.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser Gebäudewand liegt darin, daß man mit der Wand die Zuluft für das Gebäude erwärmt. In diesem Fall erhalten die senkrechten Luftka­ näle auf der Unterseite außen einen Lufteinlaßschacht, durch den Außenluft angesaugt und über einen Luftquerver­ teilungskasten im oberen Bereich der hauseigenen Lüf­ tungsanlage zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Gebäudewand arbeitet als Sonnenkol­ lektor optimal, wenn gegen die Außenseite der Gebäudewand eine Papierwabe anliegt, vor der außenseitig unter Bil­ dung eines Luftspalts eine äußere Kollektorverglasung an­ geordnet ist. Eine solche Papierwabe, welche aus Altpa­ pier hergestellt sein kann, hat eine Doppelfunktion. Sie dient als Absorber und zugleich der Wärmedämmung.

Der weiteren Optimierung der Arbeitsweise einer solchen Kollektorwand dient es, wenn diese aus rechtwinklig abge­ winkelten Gläsern besteht, deren langer Schenkel unter 75° Neigung eingebaut ist und deren kurzer Schenkel eine absorbierende Beschichtung hat.

Besonders günstig ist es, wenn die Papierwabe mit unter 15° geneigten Hohlräumen zur Strahlung der Wintersonne hin geneigt ist.

Da die Sonne im Winter in unseren Breiten mit einem Strahlungswinkel von 15° senkrecht auf die Glasscheibe von 75° Neigung auftrifft, geht praktisch keine Solar­ energie durch Reflexion verloren, und es wird dadurch ein Gesamtenergiedurchlaß von 88% erreicht.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Ansicht eines Gebäudeteils mit der er­ findungsgemäßen Gebäudewand,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gebäudeteil nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Gebäude­ wand,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Mörtel­ verdrängungslehre,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Gebäudefassade bei geschlossenem Luftkreislauf,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine als Kollektor­ wand ausgebildete Gebäudefassade.

In Fig. 1 ist von einem Gebäude ein Teilbereich einer Kellerwand 1 mit einer Kellerdecke 2 gezeigt, auf welcher eine erfindungsgemäß gestaltete, aus einzelnen Hochloch­ steinen 3 bestehende Gebäudewand 4 steht. Eine in Fig. 2 zu sehende, außenseitige Wärmedämmung 5 wurde in Fig. 1 weggelassen. Zwischen den Steinen 3 befinden sich, wie bei Mauerwerk üblich, vertikale Fugen 6 und horizontale Fugen 7.

In Fig. 2 erkennt man, daß von der Gebäudeinnenseite her gesehen, also in Fig. 2 von rechts her, sich nur über etwa 2/3 der Dicke des die Gebäudewand 4 bildenden Mauer­ werkes eine Mörtelschicht 8 befindet. Die einzelnen Hoch­ lochsteine 3 haben in Vertikalrichtung durchgehende Lö­ cher 9. Die Löcher 9 übereinanderliegender Hochlochsteine 3 bilden auf der außenseitigen, nicht von der Mörtel­ schicht abgedeckten Seite der Gebäudewand 4 in Vertikal­ richtung durchgehende Luftkanäle 10. Diese haben mit ei­ nem zur Außenseite der Gebäudewand 4 führenden Luftein­ laßschacht 11 Verbindung. Der Lufteinlaßschacht 11 ist von einem Insektengitter 12 abgedeckt. Nicht dargestellt ist, daß die Luftkanäle 10 im Inneren des Gebäudes über einen quer angeordneten Luftverteilungskasten mit einem Zuluftauslaß verbunden sind. Auf diese Weise kann man mit Hilfe eines Lüftungsgerätes über den Lufteinlaßschacht 11 und die Luftkanäle 10 in das Gebäude Frischluft leiten, welche sich innerhalb der Luftkanäle 10 erwärmt.

Wenn die Gebäudewand 4 an der Sonnenseite des Gebäudes vorgesehen ist, dann kann man als Wärmedämmung 5 ein transparentes Material wählen und dieses mit einem trans­ luzenten Putz 13 versehen. Das transparente Material ist dann mit einem schwarzen Absorbtionskleber 14 an der Au­ ßenseite der Gebäudewand 4 zu befestigen.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser Gebäudewand 4 in Verbindung mit einer opaken Außendämmung liegt darin, daß man mit der Gebäudewand 4 die Zuluft für das Gebäude er­ wärmt. In diesem Fall erhalten die senkrechten Luftkanäle 10 auf der Unterseite außen einen Lufteinlaßschacht 11, durch den Außenluft angesaugt und über einen Luftquerver­ teilungskasten 16, 17 im oberen Bereich der hauseigenen Lüftungsanlage zugeführt wird.

Die durch den vermörtelten, tragenden Bereich der erfin­ dungsgemäßen Gebäudewand 4 aus dem beheizten Raum nach außen transmittierte Wärme kann durch die durchströmende Luft nahezu vollständig zurückgewonnen werden, so daß die gesamte Gebäudewand 4 keinen Wärmeverlust aufweist. Der k-Wert beträgt somit 0,00 kW/m²K.

Wird diese Gebäudewand 4 wie schon oben erwähnt nicht mit einer opaken, sondern mit einer transparenten Wärmedäm­ mung 5 und mit einem transluzenten Außenputz versehen, entsteht ein Wärmegewinn durch die Solarenergienutzung. Es kann in diesem Fall mit einem solaren jährlichen Ener­ giegewinn von ca. 100 kWh je m² Wand gerechnet werden.

Die aufgenommene Wärme wird durch die Luft in den Luftka­ nälen 10 zur kühleren Hohldecke 18 transportiert und dort absorbiert.

Die Fig. 3 verdeutlicht, daß auf den einzelnen Hochloch­ steinen 3 nur im inneren Bereich die Mörtelschicht 8 auf­ gebracht ist. Deshalb bleiben die Löcher 9 im äußeren Be­ reich frei. Erreichen läßt sich das sehr einfach dadurch, daß man auf den äußeren Bereich eine in Fig. 4 gezeigte, als Winkelstück ausgebildete Mörtelverdrängungslehre 15 auflegt und den Mörtel aufzieht.

Die Fig. 5 verdeutlicht die Anwendung der Gebäudewand 4 mit Luftverteilungskasten 16 und 17 in Verbindung mit den Hohldecken 18, als geschlossener Luftkreislauf zusammen­ gefügt, bei Anwendung des Bausystems gemäß der DE-A-41 24 674.

Die erfindungsgemäße Gebäudewand 4 kann als Solarheizwand eingesetzt werden. Hierbei läßt man von einem handelsüb­ lichen Luftkollektor erzeugte warme Luft durch die Luft­ kanäle 10 der Gebäudewand 4 strömen, welche dann durch Transmission zur kühleren Wandoberfläche des dahinterlie­ genden Raumes wandert und zur Beheizung des Raumes abge­ strahlt wird. Möglich ist es jedoch auch, zur Kühlung von Räumen nachts kalte Luft durch die Luftkanäle 10 oder tagsüber von einem Kälteaggregat gekühlte Luft durch die Luftkanäle 10 zu fördern.

Eine unerwünschte Wärmeabgabe der Gebäudewand 4 nach au­ ßen läßt sich auf einfache Weise dadurch vermeiden, daß außenseitig gegen die Gebäudewand 4 eine Wärmedämmung 5 aufgebracht ist.

Wenn man mit der erfindungsgemäßen Gebäudewand 4 an einer der Sonne zugewandten Fassade in einfacher Weise Solar­ wärme aufnehmen will, dann ist eine Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, daß die Wärmedämmung 5 transparent ist und einen transluzenten Außenputz aufweist.

Die Fig. 6 verdeutlicht eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Gebäudewand 4 als Kollektorwand. Zu sehen sind die Luftverteilerkästen 16, 17 und die Hohldecken 18. Durch diese Bauteile ergibt sich ein geschlossener Luftkreislauf.

Eine äußere Kollektorverglasung 19 besteht aus abgewin­ kelten Gläsern, deren langer Schenkel unter 75° Neigung eingebaut ist. Der sich im rechten Winkel anschließende kurze Schenkel ist mit einer absorbierenden Beschichtung 20 versehen, damit die Wärme der auftreffenden Sommer­ sonnenstrahlen 21 außen reflektiert werden kann. Wenn eine Papierwabe 22 mit unter 15° geneigten Hohlräumen zur Strahlung 23 der Wintersonne hin geneigt ist und mit dem schwarzen Absorptionskleber 14 auf der Gebäudewand 4 auf­ geklebt ist, dringen die Sonnenstrahlen bis auf eine schwarze Absorberfläche 26 und speichern die Wärme in die Gebäudewand 4 ein. Damit möglichst viel Solarenergie in der kalten Jahreszeit im Luftkollektor in Wärme umgewan­ delt wird, besteht die Papierwabe 22 aus Altpapier mit aneinandergereihten, etwa 4 mm dicken und 60 mm langen Hohlräumen, die unter 15° Neigung (wie der Einstrahlwin­ kel der Wintersonne) angeordnet sind. Diese Papierwabe besitzt eine rauhe, faserige, dunkle Oberfläche und ab­ sorbiert die Solarenergie im Winter im hinteren Drittel in Verbindung mit der Wand nahezu um 100%. Die Vorder­ seite der Wabe erhält einen UV-lichtbeständigen, weißen Anstrich 25 aus gestalterischen Gründen und zur Reflexion der Sonnenstrahlen im Sommer.

Durch die Ausrichtung der durch Papier getrennten 60 mm langen Lufträume in der Papierwabe 22 zur Wintersonne auf 15° Neigung, werden die Sonnenstrahlen bis auf die schwarz gefärbte Gebäudewand 4 geführt und in Wärme umge­ wandelt. Diese erzeugte Solarwärme kann durch die däm­ mende Wirkung der Papierwabe 22 nicht mehr nach außen ab­ strahlen und wird vom speicherfähigen Material der Gebäu­ dewand 4 aufgenommen. Die Absorptionsschicht 26 liegt in den Wintermonaten an der Außenseite der Gebäudewand 4, wo die Papierwabe 22 mit einem schwarzen Baukleber angeklebt ist. Der Energiegewinn kann bei dieser Konstruktion 400 kWh/m² Wand in einer Heizperiode betragen.

Da die sommerliche Sonneneinstrahlung 21 unter ca. 40° auf die Kollektorverglasung 19 auftrifft, wird ein hoher Energieanteil von der Glasscheibe nach außen reflektiert. Der kurze Schenkel der Kollektorverglasung 19 wird aus beschichtetem Glas mit einem hohen Absorptionsvermögen ausgebildet und kann aus gestalterischen Gründen farbig ausgeführt werden. Dadurch wird erreicht, daß die im Som­ mer auf diese Scheibe auftreffende Sonneneinstrahlung 21 absorbiert und die erzeugte Wärme nach außen abgestrahlt wird. Die restliche Strahlungsenergie wird von dem weißen Anstrich 25 der Vorderseite der Papierwabe 22 reflektiert bzw. absorbiert und nach außen zurückgestreut. Die Gebäu­ dewand 4 wird deshalb im Sommer nicht aufgeheizt. Außerdem wird durch den vorgezogenen Dachüberstand im Re­ gelfall eine Beschattung verursacht und somit besonders im Sommer eine direkte Sonneneinstrahlung im Kollektor verhindert.

Durch den steileren Strahlungswinkel der Sonne im Sommer von ca. 60° liegt die Absorptionsschicht im vorderen Drittel der Papierwabe 22. Die auftretende Strahlungs­ energie wird durch die Dämmwirkung der Papierwabe 22 hier absorbiert oder zurückgestreut, wobei in der Praxis stets beide Phänomene gleichzeitig auftreten. An der Rückseite der Papierwabe 22 tritt somit keine nennenswerte trans­ mittierte Strahlungsenergie im Sommer auf, die von der Gebäudewand 4 absorbiert werden könnte und eine unange­ nehme Wandaufheizung hervorrufen würde.

Durch das Umwälzen von Luft durch den Kollektor und die Luftkanäle 10 der Gebäudewand 4 wird - wie in der DE-A-41 24 674 beschrieben - die gesamte nutzbare Solarwärme ab­ transportiert und in der durchlüfteten Hohldecke 18 abge­ speichert. Die von der Papierwabe 22 durch Abstrahlung gebildete Warmluft wird aus dem Luftspalt 24 ebenfalls zur Hohldecke 18 abgeführt. Außerdem ist bei ansteigendem Sonnenstand in der Übergangszeit (Herbst/Frühjahr) durch die abschirmende Dämmwirkung der Papierwabe 22 eine lo­ kale Überhitzung der Gebäudewand 4 ausgeschlossen.

Der gesamte Konstruktionsaufbau der Kollektorwand kann nach einer vorbereiteten Ausführungsanweisung an der Bau­ stelle durch den Maurer und Fensterbauer ohne Spezial­ kenntnisse ausgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Kellerwand
2 Kellerdecke
3 Hochlochstein
4 Gebäudewand
5 Wärmedämmung
6 vertikale Fuge
7 horizontale Fuge
8 Mörtelschicht
9 Loch
10 Luftkanäle
11 Lufteinlaßschacht
12 Insektengitter
13 Putz
14 Absorbtionskleber
15 Mörtelverdrängungslehre
16 Luftverteilungskasten unten
17 Luftverteilungskasten oben
18 Hohldecke
19 Kollektorverglasung
20 Beschichtung
21 Sonneneinstrahlung
22 Papierwabe
23 Strahlung
24 Luftspalt
25 Anstrich
26 Absorberfläche

Claims (7)

1. Gebäudewand, welche als ein aus einzelnen Steinen er­ zeugtes, Fugen aufweisendes Mauerwerk ausgebildet ist, dessen Steine als Hochlochsteine mit in Vertikalrichtung hindurch führenden Löchern ausgebildet sind und bei dem die horizontalen und vertikalen Fugen zwischen den Hochlochsteinen von der Innenseite der Gebäudewand her nur über einen Teilbereich der Dicke der Gebäudewand eine tragende Mörtelschicht aufweisen, so daß die äußeren Lö­ cher außenseitig in der Gebäudewand verlaufende Luftka­ näle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig ge­ gen die Gebäudewand (4) eine Wärmedämmung (5) aufgebracht ist und die Luftkanäle (10) mit dem Gebäudeinneren Ver­ bindung haben.

2. Gebäudewand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmung (5) transparent ist und einen trans­ luzenten Außenputz (13) aufweist.

3. Gebäudewand nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luftkanäle (10) über einen nahe der Unterseite der Gebäudewand (4) angeordneten Lufteinlaß­ schacht (11) Verbindung zur Gebäudeaußenseite haben und die Luftkanäle (10) über einen im oberen Bereich hori­ zontal angeordneten Luftverteilungskasten (17) gebäudein­ nenseitig mit einem Luftauslaß verbunden sind.

4. Gebäudewand nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkanäle (10) über einen Luftverteilungskasten (16) nahe der Unterseite der Gebäudewand (4) und einen Luftverteilungskasten (17) an der Oberseite der Gebäudewand (4) verbunden sind und mit den beiden Hohldecken (18) einen geschlossenen Luft­ kreislauf herstellen.

5. Gebäudewand nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Außenseite der Gebäudewand (4) eine Papierwabe (22) anliegt, vor der außenseitig unter Bildung eines Luftspalts (24) eine äu­ ßere Kollektorverglasung (19) angeordnet ist.

6. Gebäudewand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorverglasung (19) aus rechtwinklig abge­ winkelten Gläsern besteht, deren langer Schenkel unter 75° Neigung eingebaut ist und deren kurzer Schenkel eine absorbierende Beschichtung (20) hat.

7. Gebäudewand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierwabe (22) mit unter 15° geneigten Hohlräu­ men zur Strahlung (23) der Wintersonne hin geneigt ist.