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Betreff: Patentbeschreibung Anlagen: 3 Blatt Zeichnungen Titel: Klimathermdecke
Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft ein elektrisch aufheizbares Tragdeckensystem
mit Klimatisierungseffekt für alle Arten von Bauwerken des Hochbaues, besonders
aber für Verwaltungs- und Wohngebr..ude.
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Zweck: Der Zweck der Erfindung ist es, die bei jedem mehrgeschoßigen
Gebäude statisch erforderlichen Tragdecken auch zugleich zur Aufheizung und Klimatisierung
der darüber und darunter befindlichen Räume in Anspruch zu nehmen und dabei die
große Massenträgheit der Stahlbetondecken zur billigen Nachtstrom-Warmespeicherung
aus zum nützen, sowie die zur Eigengewichtsverringerung eingebauten Betonverdrängungsrohre
auch zugleich zur Klimatisierung der Räume mitzuverwenden.
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Stand der Technik: Es ist bekannt, daß zur Beheizung von Wohn- und
Aufenthaltsräumen elektrische )?ußbodenspeicherheizungen der verschiedensten Systeme
Verwendung finden, teilweise auch in Verbindung mit Klimaanlagen oder einzelnen
Klimageräten.
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Kritik des Standes der Technik: Diese Fußbodenspeicherheizungen machen
jedoch oft sehr aufwendige bauliche Maßnahmen notwendig. So z. B. müssen die Tragdeckensysteme
zufolge der schweren Auflast aus Fußbodenspeichermasse (in der Regel
zwischen
150 und 250 kg/qm Deckenfläche) sehr oft ungewöhnlich verstärkt werden und sehr
gut wärmegedämmt werden, um keine ungewollte Warme in die Tragdecken abzuleiten.
Trotzdem wird aber eine Nachaufheizung dieser Fußbodenspeichermasse in den Nachmitta.gsstunden
mit teurerem Betriebsstrom in den meisten Fällen erforderlich und außerdem ist die
Wärmeabgabe nur nch oben hin möglich.
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Die Klimaanlagen machen häufig sehr teure Rohrführungen mit Zwischendecken
zur Luftberieselung und ggfs. Naqhwärmer bzw. Nachkühler notwendig.
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Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tragfunktion
einer Geschoßdecke zu kuppeln mit der Funktion des Beheizens bzw. des Kühlens unter
Ausnützung der großen Speichermasse.
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Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß schon
zum Zeitpunkt des Betonierens der Tragdecken entsprechende elel-trische Heizleiter,
ggfs. auch Kühlrohrregister, sowie Betonverdrängungsrohre (= Klimarohre) und die
statische Tragarmierung eingegossen werden. Die Heizleiter werden zu lleizkreisen
verklemmt und iiber eine einfache Schaltautomatik am Stromnetz angeschlossen. Diese
Heizkreise werden in den Nachtstunden zwischen 22.oo Uhr und 6.oo Uhr je nach erforderlichem
Wärmebedarf eingeschaltet und heizen das gesamte Klimatherm-Deckensystem gleichmäßig
bis auf etwa 70° C Kerntemperatur auf. Tagsüber gibt die Decke dann die aufgespeicherte
Wärme an die Räume nach oben und nach unten langsam und kontinuierlich (zufolge
der großen Massenträgheit der Decke) ab und zwar nach oben durch direkte Wärmeübertragung
an den Pußbodenbelag, nach dem Prinzip der Fußbodenheizung, und nach unten durch
indirekte Wärmeabstrahlung nach dem. Prinzip der Deckenstrahlungsheizung, wobei
zur Vermeidung von zu hohen Fußbodentemperaturen (nicht mehr als 28° C) eine wohlproportionierte
Wärmebremse in Form von irgendwel chen Dämmplatten einzulegen ist. Letztere bilden
zugleich Schallisolierung.
Die Erfahrung wird zeigen, ob die Kerntemperatur
der Klimathermdecke nicht noch erhöht werden kann unter Berücksichtigung einer derartigen
Wärmebremse an der Ober- und ggfs. auch an der Unterfläche.
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Diese vorgenannte elektrostatische'Grundheizung soll dabei nur einen
finz bestimmten Wärmebedarf, der zwischen 50 % und 70 % liest, decken und der restliche
Anteil der jetzt folgenden individuell regelbaren Klimaheizung zugewiesen werden.
Diese Klimaheizung arbeitet sTie folgt: Die in einer Klimazentrale gefilterte und
vorbereitete Luft wird durch die Klimarohre (= Betonverdrängungsrohre) derselben
Klimathermdecke gepreßt, erwärmt und über Ausblasdüsen in die darunterbefindlichen
Räume im Rieselverfahren eingeblasen. Die Rückluft wird über einer Zwischendecke
(nur im Bereich der Mittelflure) oder über eigene in der Klimathermdecke befindliche
Rohrkanäle wieder der Klimazentrale als Umluft zugeführt und ein Teil dieser Rückluft
(20 g) ins Freie ausgeblassen. Die Regelung dieser Klimazusatzheizung wird durch
eine simple Klappenmechanik innerhalb der Zuluftführung vorgenommen. Letztere kann
selbstverständlich auch automatisiert werden.
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Schließlich kann diese Klimathermdecke im Sommer, da die Heizung außer
Betrieb ist, sehr wohl auch zur Kühlung der Räume herangezonen werden, indem die
vorbereitete Luft wiederum innerhalb der Klimathermdecke selbst abgekühlt wird und
in die Räume eingeblasen wird. Zu diesem Zweck sind eigene Kühlrohrregister in den
Beton einzubetten, durch welche kaltes Brunnenwasser gepumpt und wieder abgeführt
wird. Eine dergestalt ausgeführte Klimathermdekke bild-.t letztlich auch ohne Klimaanlage
eine sehr wirkungsvolle Kühlspeicherfläche. Außerdem kann dieses Kühlregister mit
Sprinklerdüsten bestückt werden.
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Rine weitere Möglichkeit besteht auch noch darin, mit der Klimathermdecke
auch das Brauchwasser zu erwärmen; hierfür kann dasselbe Kühlrohrregister in der
Heizperiode an ein internes UmwË.lz-
.pumpensystem mit Flexcon und
Wärmetauschern oder Gegenstromapparaten angeschlossen werden, oder es werden zur
Aufheizung des Brauchwassers noch zusätzlich eigene Wärmrohrregister einbetoniert.
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Und was eben noch für Decken angesprochen wurde, kann sinngemäß auch
für Wände gelten.
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Weitere Ausgestaltung der Erfindung: Zur Ausgestaltung dieser Klimathermdecke
sind nachfolgende Ausbildungen der Erfindung vorgesehen: 1. Die elektrischen Heizleiter
werden zu ganzen Heizmatten zusammengefaßt, industriell vorfabriziert und evtl.
nach Heizleistungen typisiert.
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2. Die Kühlrohrregister werden zu ganzen Kühlmatten zusammengefaßt
und industriell vorfabriziert und genormt.
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3. Die Rohrregister zur Erwärmung des Brauchwassers werden zur Wärmrohrmatten
zusammengefaßt, industriell vorfabriziert und genormt.
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4. Kühlmatten und Wärmrohrmatten werden zu Kühlwärmmatten kombiniert.
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5. Kühlmatten werden mit Heizmatten kombiniert und haben dadurch 3
Funktionen: Heizen, kühlen und Brauchwasser erwärmen i.n den Wintermonaten.
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6. Spezielle Klimarohre für feuerbeständige Deckenausführung; diese
sind zugleich Betonverdrängungsrohre.
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7. Spezielle Ausblasdüsenfixierung und Abstandshalterung.
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8. Spezielle Ausblasdüsen-Mundstücke..
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9. Industrielle Vorfertigung ganzer Schalungselemente für die Klimathermdecke
mit samtlic-hen Einlagen.
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lo. Industrielle Vorfertigung kompletter Fertigbau-Klimathermdek kenelemente.
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11. Industrielle Vorfertigung eigener Auflager-Elemente, ggfs.
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auch als Gleitlager ausgebildet.
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12. Vorverklem-Möglichkeit der Heizmatten im Hinblick auf eine beheizbare
"Winterbau"-Klimathermdecke.
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13. Verkürzung der Ausschalfristen der Klimathermdecke durch Beheizungsmögliohkeit
während des Betonabbindevorgangs, auch in den Sommermonaten.
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14. Vorspannmöglichkeit der Stahlarmierung durch Aufheizung.
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150 Eombinationsmöglichkeit mit einer Sprinkleranlage am Kühlrohrregister.
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Erzielbare Vorteile: Es wird durch die Klimathermdecke eine rationellere,
wirtschaftsichere und kostensenkende Bauweise erziehlt, da dieses Deckensystem mehrere
Funktionen in sich vereinigt. Die Klimathermdecke ist nämlich: a) Tragdecke b) Heizfläche
c) Kühlfläche d) Luft erwärmung e) Luftkühlung f) Luftverteilung g) Brauchwassererwärmung
und schließlich h) Brandschutz in Einem und es entfallen dadurch alle bisherigen
mehr oder minder aufwendigen Heizungssysteme und Heizkörper. Der Wirkungsgrad ist
ein gUnstigerer, da kein Wärmeträger erforderlich ist und das ganze Bauwerk gleichmäßig
durchwärmt'wird. Diese Gleichmäßigkeit der Aufheizung der einzelnen Geschoßdecken
bewirkt auch eine gleiehgeartete Wärmeausdehnung des ganzen statischen Systems;
sie beträgt z. B. bei 10 m Deckenspannweite und einer Temperaturdifferenz von 150°
C bis 70° C nur 5,5 mm. Außerdem spielt die Tatsache, daß sowohl der Stahl, als
auch der Beton den gleichen Wärmeausdehungskoeffizienten (at = 1 10-5 besitzen eine
sehr willkommene Gelegenheit und die Tatsache, daß praktisch an jedem Rohbau im
statischen System Eigentemperaturdifferenzen, die während
der Sommermonate
durchaus auch zwischen 150 C und 70° C liegen können, entstehen, macht diese KLimathermdecke
auch im Hinblick auf Wärmeausdehnung unbedenklich. Es wird sich jedoch-als notwendig
erweisen, bei Gebäudelängen von mehr als 15 m Dehnungsfugen von mind. 20 mm Stärke
anzuordnen.
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Weitere Vorteile dieser Klimathermdecke sind der Wegfall einer Brennstoffbevorratung
und das Freiwerden der entsprechenden Raumlichkeiten für andere Zwecke, sowie die
vorteilhafte und problemlose Einbaumöglichkeit einer Sprinkleranlage zur Brandbekämpfung,
besonders in Verwaltungs- und Bürobauten.
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Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele: Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in den beigehefteten Zeichnungen Blatt 1 - 3 dargestellt und werden
im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: F1fi. 1 einen Deckenquerschnitt der Klimathermdecke quer
zur Tragrichtung; und zwar: 1) Heizleiter ) kombiniert zu einer Heiz-Kühl-Wärmmatte
2) Kühlregister nach Fig. 9 3) Untere Deckenarmierung 4) Verteilerarmierung 5) Obere
Deckenarmierung, sofern statisch erforderlich 6) Bügelkörbe als Schubarmierung und
zur Montage der Rohrbatterien 7) Steckeisen zur Montage der Rohrbatterien 8) Klimarohr
ohne Ausbasdsen als Betonverdrängungsrohr 9) Klimarohr mit Ausblasdüsen nach Fig.
lo lo) Fixierkegel und kbstandshalter 11) Lochblechstreifen ) nach Fig. lla u. llb
12) Steckstift (zur Sicherung der Rohrbatterien gegen AuStrieb) 13) Deckenschalung
(als Betonierschalung) 14) Füllbeton 15) Wärmebremse und Schallisolierung 16) Zementestrich
oder Gußasphalt
17) Fußbodenbelag (PVC oder Teppich) 51) Steckstift
zur Abstandssicherung Fig. 2 ein Chema der Klimathermdecke ohne Klimarohre, als
reine Heizdecke und zwar: 1) Heizleiter bzw. Heizmatten nach Fig. 6 14) Beton ohne
Betonverdrängungsrohre 18) Pußbodenlrons truktion mit Wärmebrems e 19) Auflagerschalungselemente
nach Fig. 15 a 2o) Auflagergleitschalung, sofern erforderlich nach Pig. 15b 21)
Fensterwand 22) Direkte Wärmeübertragung nach oben (Prinzip der Fußbodenheizung)
23) Indirekte Wärmeabstrahlung nach unten (Prinzip der Deckenheizung) Fig.3 ein
Chema der Klimathermdecke mit Klimarohren, als Heiz- und Klimadecke und zwar: 24)
Heiz-Kühl-Wärmmatten nach Fig. 9 9) Klimarohre mit Ausblasdüsen nach Fig. lo 25)
Sammlerrohr mit schräggestellten Ausblasdüsen für Warmluftschleier vor der Fensterwand
26) Zuluftkanal 27) Rückluftabsaugung 28) Zwischendecke über den Mittelfluren mit
Rückluftführung zur Klimazentrale 29) Montagetrennwände (unbelastet) i9) Auflagerschalungselement
nach Fig. 15 21) Fensterwand 14) Beton Fig. 4 ein Chema der Klim,athermdecke ähnlich
wie Fig 3, jedoch sind dieses Mal die Zuluft-Verteilerkanäle in der Decke unsichtbar
eingebaut. Der Zuluftkanal
aus, der Klimazentrale ist stirnseitig
angeordnet.
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Es zeigen: 24) Heiz-Kühl-Wärmmatten nach Fig. 9 9) Klimarohre mit
Ausblasdüsen nach Fig. lo 26) Zuluftkanal (stirnseitig) 27) Rückluftabsaugung 28)
Zwsichendecke mit Rückluftführung zur Klimazentrale .29) Montage trennwände 30)
Zuluftverteilerkanäle 19) Auflagerschalungselement nach Fig. 15 21) Fensterwand
14) Beton Fig. 5 ein Chema der Klimathermdecke ähnlich wie Fig 3, jedoch die elegantere
Ausführung mit in der Decke liegenden Zuluftverteilerkanälen und Abluftsammelkanälen
und stirnseitigen Zu- und Rückluftkanälen und zwar: 24) Heiz-Kühl-Wärmmatten nach
Fig. 9 9) Kiimarohre mit Ausblasdüsen nach ig. lo 26) Zuluftkanäle stirnseitig 30)
Zuluftverteilerkanäle 31) Abluftsammelkanäle 27) Rückluftabsaugung 19) Auflagerschalungselement
nach Fig. 15 21) Fensterwand 14) Beton Fig. 6 ein Chema einer vorgefertigten Heizmatte
und zwar: 32) Heizkabel mit Kupfermantel u. Magnesiumoxydisolierung 33) Verteilerdrähte
34) Kaltleiter-Anschlußkabel Fig. 7 ein Chema einer Kühlmatte und zwar: 35) Kühlrohrregister
aus endlosen Kupferrohren 36) Querverteilerdrähte 37) Tötverschra.ubungen für Anschlüsse
Fig.
8 ein Schema einer vorgefertigten Brauchwasser-Aufwärmmatte und zwar: 38) Wärmrohrregister
aus endlosem Kupferrohr 39) Längsverteilerdrähte 37) Lötverschraubungen für Anschlüsse
Fig. 9 ein Schema einer vorgefertigten kombinierten Heiz-Kühl-Wärmmatte und zwar:
32) Heizkabel mit Kupfermantel 34) Kaltleiter-Anschlußka,bel 35) Kühl-Wärmrohrregister
aus endlosem Kupferrohr, evtl. mit Sprinklerdüsen 37) Lötverschraubungen für Anschlüsse
35a)T-Stück für Sprinklerdüse Fig. lo ein Ausführungsbeispiel für Klimarohre aus
verzinktem Stahlblech und zwar: 40) Klimarohr und zugleich Betonverdrängungsrohr
41) Ausblasdüse 42) Steckmuffenverbindung 43) Rohrkapsel als Endverschluß 44) Doppelbogen
zum Sammelkanal für Warmluftschleier 45) Abzweig für Zuluftverteiler- und Abluftsammelkanäle
46) Einfachbogen Pig. 11 Zwei Ausführungsbeispiele für Patent-Fixierkegel a) in
der higenschaft als Vorfixierung der einzubauenden Klimarohrbatterien und zugleich
als Sicherung gegen Aufsohwimmen der Klimarohrbatterien. In diesem Fall werden die
Steckstifte mit den Fixierkegeln nach dem Ausschalen der Denke mit einem Haken oder
speziellen Ziehnadeln wieder aus dem Beton herausgezogen.
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Es zeigen: 9) Klimarohr mit Ausblasdüsen lo) Fixierkegel aus Hartplastik
11) Lochblechstreifen als Abstandslehre für Fixierkegel 12) Steckstift oder abgezwickter
Nagel zur Sicherung gegen Auftrieb der Rohrbatterien 13) Betonierschalung 47) Schrägführung
für Heftnagel 48) Heftnagel 49) Gegenlochung für 15 mm Betondeckung 50) Gegenlochung
für 10 mm Betondeckung und Auftriebsicherung 51) Steckstift für, Abstandsicherung
der Deckenarmierung (in diesem Fall dahinterliegend und um die Tragarmierung geschlungen)
3,) Untere Deckentragarmierung 4) Verteilerarmierung b) für denselben Patent-Fixierkegel,
jedoch dieses Mal in der Eigenschaft als Abstandshalter für die Deckentragarmierung.
In dieser Anwendung verbleibt der Fixierkegel mit dem Steckstift im Beton und wird
lediglich nach dem Ausschalen der Decke mit Sandbeton zugespachtelt.
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,g zeigen5 9) Klimarohr mit Ausblas'düsen (in diesem Fall dahinterliegend)
lo) Fixierkegel aus Hartplastik 11) Lochblechstreifen als Abstandslehre für Fixierkegel
(dieser ist jedoch entbehrlich für Fixierkegel, die außerhalb der-Klimarohr-Achse
liegen) 13) Betonierschalung 47) Schrägführung für Heftnagel 48) Heftnagel
49)
Gegenlochung für 15 mm Betondeckung 50) Gegenlochung für lo mm Betondeckung 51)
Steckstift für Abstandsicherung der Deckentragarmierung (am besten vorgefertigte
Steckstifte 6 3 mm mit stumpfer Spitze und Aufbiegung an einer Seite. Zunächst ist
der Fixierkegel so zu drehen, daß der Steckstift bequem eingeführt werden kann,
dann wird der ixierkegel um 9o° gedreht, die Steckstiftaufbiegung nach oben gedreht
und das Stumpfspitzende um dieTragarmierungsstäbe gebogen. Damit ist auch die Deckenarmierung
unverrückbar fixiert).
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3) Untere Deckentragarmierung 4) Verteilerarmierung Fig. 12 drei
Ausführungsbeispiele für Ausblas-Mundstücke a) nachträglich einsetzbare Mundstück
zur individuellen Ausblasquerschnitts-Regulierung und zwar: 41) Ausblasdüse 14)
Füllbeton 52) Düsenmundstück aus Weichplastik mit maximalem Luftquers ohnitt 53)
Düsenmundstück aus Weichplastik mit minimalem Luft querschnitt b) Ausblasdüsen-Veriante
mit umgebördeltem Rand zur Befestigung an vorgefertigten Deckenschalungselementen
aus Stahlblech nach Fig. 13 und zwar: 41) Ausblasdüse mit umgebördeltem Rand 14)
Füllbeton 54) Schalungsblech der Deckenelemente 55) Punktverschweißung, Hartverlötung
oder Vernietung 52) Düsenmundstück aus Weichplastik zum nachträglichen Einbau
c)
desgleichen wie vor, jedoch zur BefestiÓung an Dekkenschalungselementen aus Asbestzementplatten
und zwar: 41) Ausblasdüse mit umgebördeltem Rand 14) Füllbeton 56) Asbestzementplatten-Schalung
57) Schraubmundstück aus Messing oder Rotguß 52) Düsenmundstück aus Weichplastik
zum nachträglichen Einbau Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel zur industriellen VorfertIgung
ganzen Deckenschalungselemente für die Klimathermdecke mit sämtlichen Einlagen.
Die Schalung selbst verbleibt an der Unterseite der Decke und kann gestrichen oder
tapeziert werden. Der Deckenputz wird dadurch eingespart.
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Außerdem können diese Schalungselemente ohne nennenswerten Mehraufwand
mit so viel Quer- und Längssteifigkeit ausgebildet werden, daß zum Betonieren der
Klimathermdecke gar keine oder bestenfalls nurmehr eine mittige Schalungsunterstützung
notwendig wird. Bas Format dieser Schalungselemente ist den baulichen Gegebenheiten
anzupassen.
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Es zeigen: 1) Heizkabel )kombiniert zu einer Heiz-Kühl#'rm-2)
Kühlregister matte nach Fig. 9 3) Untere Deckenarmierung 4) Verteilerarmierung 5)
Obere Deckenarmierung, sofern statisch erforderlich 58).Patent-Bügelkörbe als Schubarmierung
und zur Querversteifung der Deckenschalungselemente nach Fig. 16 8) Elimarohr ohne
Ausblasdüsen als Betonverdrängungerohr 9) Klimarohr mit Ausblasdüsen 59) Stahlblech
oder Asbestzementplatten als verbleibende
Deckenschalung 34) Kaltleiter-Anschlußkabel
37) Lötverschraubung für Kühl-Wärmwasseranschluß 50) Inpu-Dosen mit Rohrverbindung
zum Verklemmen der Heizmatten 61) Kühl-Wärmwasser-Vorlauf 62) Kühl-Wärmwasser-Rücklauf
63) Stoßüberlappung für Verteilerarmierung ti. 14 ein Ausführungsbeispiel zur industriellen
Pabrikation kompletter Fertigbau-Klimathermdecken-Elemente. Diese Fertigbauelemente
werden in Betonwerken mit demselben Organismus einer Klimathermdecke nach Fig. 1
gegossen, an der Baustelle montiert und die Seitenstöße mit. Ortbeton ausgegossen.
Das Format ist variabel, sollte jedoch eine Breite ton l,o m und. eine Lange von
5,o m wegen des großen Eigengewichtes (ein Deokenelement vono,97/5,oo mund 28 cm
Stärke wiegt-etwa 2,5. t) nicht übersteigen, es sei denn, es stehen entsprechend
schwerere Hebekräne zur Verfügung.
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Es zeigen: 1) Heizkabel kombiniert zu einer Heiz-Kühl-Wärm-2) Kühlregister
matte nach Fig. 9 3) Untere Deckenarmierung 4) Verteilerarmierung 5) Obere Deckenarmierung
6) Bügelkörbe als Schubarmierung und zur Montage er Rohrbatterie 8) Klimarohr als
Betonverdrängungsrohr ohne Ausblasdüsen 9) Klimarohr mit Ausblasdüsen 14) Füllbeton
mindestens B 300 (=Betongüte) 64) Stoßfugen zum Ausgießen mit Ortbeton 34) Kaltleiter-AnschlußRabel
37) Lötverschraubung für Kühl-Wärmwasseranschluß
60) Inpu-Dosen
mit Rohrverbindung zum Verklemmen der Heizmatten 61) Kühl-Wärmwass er-Vorlauf 62)
Kühl-Wärmwasser-Rücklauf Fig. 15 zwei Ausführungsbeispiele für vorgefertigte Auflagerelemente
mit Wärme-Schalldämmung und Stellschalung und zwar: a) als starres Auflagerelement
mit-l,o - 2,5 m Länge 65) Stahlblech-Stellschalung verzinkt, oben umgekantet 66)
angearbeitete Wassernase 67) Stahlblech-Auflagerplatte verzinkt mit unterer Umkantung
68) Wärmedämmung stirnseitig aus Hartmoltoprene oder Foamglas 69) druckfeste Wärme
und Schalldämmung 14) Füllbeton 8) Klimarohre b) als Gleitlager-Element mit 1,0
- 2,5 m Länge 65) Stahlblech-Stellschalung verzinkt, oben umgekantet 66) Wassernase
(angearbeitet) 67) Stahlblech-AuSlagerplatte verzinkt mit unterer Umkantung 68)
Wärmedämmung stirnseitig 69) Wärme-Schalldämmung druckfest 7c) Stahlwellenlager
aus engaaeinandergereihten P,.undstählen d lo mm 71) Stahlblech-Auflagerplatte Fig.
16 ein Ausführungsbeispiel für eine Patentverbügelung zur Aufnahme des Deckenschubes
(Schubsicherung) und zur Querversteifung von Schalelementen und auch zur Rohrsicherung
und zwar: 72) Diagonalbügel aus ß 6 mm Rundstahl