DE19616510A1

DE19616510A1 - Bauelement mit statischer und isolierender Funktion

Info

Publication number: DE19616510A1
Application number: DE1996116510
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Scharmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1998-03-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit statischer und iso lierender Funktion für Wohn- und Gewerbebauten.

Bekanntlich soll Energie auch zur Verminderung des Kohlendio xidausstoßes gespart werden. Trotz entsprechender Anstrengun gen zur rationellen Verwendung von Energie im Raumheizungsbe reich wird für diesen Zweck immer noch 10 bis 20% des Brutto- Primär-Energieträger-Bedarfs Deutschlands aufgewendet. Nach den seit 1996 für das Baugewerbe gültigen gesetzlichen Rege lungen der Wärmeschutzverordnung reichen die bisher üblichen Bausteine mit zylindrischer statischer und thermischer isolie render Funktion, z. B. Hohlblocksteine, zur thermischen Isolie rung von Wohngebäuden nicht mehr aus.

Die moderne Wärmeisolierung im Bau bedingt daher spezielle In vestitionskosten. In der Regel sind zusätzlich zu den tragen den Strukturen eines Gebäudes Isolationsschichten an Innen- und Außenseite oder im Kern des tragenden Strukturwerks/Mauer werks einzubringen. Die Folge hiervon sind dickere Konstruk tionen, entsprechend "verschenktes" Bauvolumen, komplexere Strukturen für die Aufbau von Wänden, Decken und Dächern, das wiederum bringt Probleme betreffend Wärmeverteilung, Wärme brücken, unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Wände und Wandteile sowie der Schwitzwasser- und/oder Kondenswasserbil dung.

Ein wesentlicher Nachteil dieser schon klassischen Methode der Wärmeisolierung liegt auch darin, daß die Isoliermaterialien in der Regel mit hohem Primärenergieverbrauch und damit unter Freisetzung erheblicher Mengen an Kohlendioxid gefertigt wer den. Ein großer Teil der durch die Isolierung einzusparenden Energie wird daher bereits bei der Fertigung der Isolierstoffe verbraucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden. Die erfindungsgemäße Lösung wird im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschrieben. Erfindungsgemäß ent hält das Bauelement der vorgesehenen Statik entsprechend aus gerichtete Pflanzenfasern sowie Füllstoffe, die mit Hilfe ei nes Binders verklebt sind, so daß ein festes oder stark porö ses Bauelement entsteht, welches äußerlich im wesentlichen massiv erscheint. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

In das erfindungsgemäße Bauelement werden demgemäß die Fasern und Füllstoffe durchgehend - gegebenenfalls unter Einschluß von unten angegebenen Hohlräumen - bis zur Bausteinoberfläche mit dem Binder verklebt. Die Pflanzenfasern sollen also so verteilt, ausgerichtet und miteinander verbunden werden, daß das Bauelement den nach dem Einbau in einem Gebäude aufzuneh menden Lasten widerstehen kann, das heißt "der vorgesehenen Statik" entspricht.

Bevorzugt werden flächig und/oder räumlich kreuzweise gelegte und gegenseitig - durch den Binder - fixierte Bündel von Pflanzenfasern eingesetzt.

Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Bauelements be steht darin, daß in ihm die statische und die isolierende Funktion in einer körperlichen Einheit in auf das Bauelement volumen im wesentlichen gleichmäßig verteilten Mitteln verei nigt sind. Dieselben Mittel sollen demgemäß sowohl mechanisch stabilisierend als auch thermisch isolierend wirken.

Die wesentlichen Lösungsmerkmale bestehen also darin, daß die Isolierschicht in ihrer Struktur und ihrem Aufbau so gestaltet wird, daß die statische Funktion zugleich die Isolierwirkung übernimmt, wobei das erfindungsgemäße Bauelement als montage fertiges Bauelement unter kontrollierten Bedingungen zu ferti gen und auf der Baustelle lediglich zusammenzusetzen ist, und daß dieses Bauelement aus Pflanzenfasern aufgebaut wird, wobei alle bauphysikalischen Anforderungen einschließlich der Forde rung nach auf natürlichem Wege recyclebarem Baustoff zu erfül len sind und nicht nur möglichst wenig Kohlendioxid bei der Fertigung freigesetzt, sondern sogar Kohlenstoff auf Dauer ge bunden wird.

Das erfindungsgemäße, bevorzugt als Pflanzenfaserelement auf gebaute, Bauelement - es kann auch als Konstruktionselement oder Strukturelement bezeichnet werden - ist im wesentlichen für die Errichtung von Wohngebäuden mit ein- bis zweigeschos siger Bauweise vorgesehen. Darüber hinaus ist die Erfindung aber auch einsetzbar bei Bürobauten, sowie bei industriellen bzw. kommunalen Gebäuden geringer Höhe.

Ein wichtiger Vorteil gegenüber der herkömmlichen Baumethode besteht erfindungsgemäß in der Möglichkeit, den gesamten Ent wurf des Gebäudes mit höchster Individualität zu gestalten, wobei lediglich das Rastermaß an statisch wichtigen Stellen zu berücksichtigen ist. Der Bau selbst wird typisch auf dem in konventioneller Bauart errichteten Fundament bzw. Untergeschoß erstellt, wobei die gesamte Dach- und Wandkonstruktion ein schließlich der Zwischendecken (Geschoß-Decken) aus den er findungsgemäßen Bauelementen herstellbar sind. Der Zusammenbau erfolgt vorzugsweise über Nagelverbindungen mit entsprechend geformten Winkeleisen, wobei lediglich an kritischen Stellen die Bauelemente durch Montageschaum miteinander verbunden wer den sollen. Fenster- und Türöffnungen können bevorzugt in Zim mermanntechnik in die Bauelemente eingeschnitten werden, wobei ebenfalls durch vorgefertigte Wechsel- bzw. Leibungsholzkon stuktionen die Fenster- und Türöffnungen zu gestalten sind.

Alle statischen Anforderungen der vorgenannten Bauten können durch das erfindungsgemäße Bauelement in dessen gesamter Dicke aufgenommen werden. Die Bauelement- bzw. Plattenoberfläche kann, speziell auf der der Innenseite des herzustellenden Ge bäudes zu verwendenden Oberfläche, so ausgebildet werden, daß sie unmittelbar mit Tapete zu bekleben oder mit einer (Innen)- Putzschicht zu versehen ist. Auf den gegenüberliegenden Au ßenbereich können bereits im Herstellerwerk Putz schichten auf gebracht werden. Alternativ kann der Außenputz natürlich auf der Baustelle aufgebracht werden.

Auch die Dachkonstruktion eines Gebäudes kann aus den erfin dungsgemäßen Bauelementen hergestellt werden. Vorzugsweise läßt sich diese Konstruktion derart ausbilden, daß die Bauele mente mit der gewünschten Neigung auf einen zusätzlich aufzu bringenden hölzernen Ringanker zimmermannsmäßig aufgebaut wer den, wobei der Ringanker bevorzugt durch Nagelverbindungen mit der Hauswand verbunden werden soll. Die Dachhaut kann in ge wohnter Weise - ähnlich wie bei im Baugewerbe eingeführten Isolierungen - aufgebracht werden. Sowohl eine Ziegeleindec kung als auch andere Bedachungen, z. B. Zinkblech, Betumenpappe oder dergleichen, sind möglich.

Die Konstruktion der einzelnen erfindungsgemäßen Bauelemente führt nicht nur zu einer besonders guten Wärmeisolierung, son dern unerwartet auch dazu, daß Schwingungen nur schlecht über tragen werden, so daß erfindungsgemäß erstellte Wände, Decken usw. einen ausgezeichneten Schallschutz bieten.

Wegen der erstrebten Wärmeisolierung und der zusätzlich erreichten Eigenschaft, Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen und bei zu trockener Raumluft wieder abzugeben, stellt sich in einem erfindungsgemäß gebauten Haus ein optimales Wohnklima ein. In dieser Hinsicht führt das erfindungsgemäße Bauelement zu ähnlich günstigen Wohneigenschaften wie klassische Baustof fe in Fachwerkhäusern (Lehm-Stroh-Schicht). Ebenso wie letzte re bieten erfindungsgemäß aufgebaute Häuser eine extrem hohe Sicherheit gegen Erdbeben. Im Gegensatz zum Fall beim histori schen Fachwerkbau werden allerdings für das erfindungsgemäße Bauelement und dessen Einsatz am Bau praktisch kein Stammholz, sondern an Holz im wesentlichen nur kleinteilige Bretter, Schnitzel, Preßspan oder dergleichen benötigt.

Anhand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch ein erfin dungsgemäßes Bauelement;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Bauelements nach Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt einer alternativen Ausbildung des Bauelements.

In Fig. 1 und 2 wird der typische Aufbau eines insgesamt mit 1 bezeichneten Bauelements im Prinzip dargestellt. Das Bauele ment kann in Form eines flachen quaderförmigen Bausteins vor gefertigt werden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 be sitzt ein solcher Baustein zwei Stoßseiten 2 zu den im Bau ho rizontal benachbarten Bausteinen. Die Ausdehnung des Bauele ments 1 in der Ebene der Fig. 2 soll bevorzugt groß gegen die Maße der beiden anderen Quaderdimensionen sein. In einer be vorzugten Ausgestaltung hat das Bauelement 1 also im wesentli chen die Form einer dicken Platte.

Das Bauelement 1 kann - bezogen auf den Einbau im Gebäude - eine Außenseite 3 und eine Innenseite 4 sowie eine Ober- bzw. Unterseite 5 (Fig. 2) aufweisen. Die Außenseite 3 kann eine Papier- oder Gewebekaschierung zum Aufbringen von Putz besit zen. Die Innenseite 4 kann als Tapetenträger kaschiert sein. Grundsätzlich kann die Bauelementoberfläche bereits ferti gungsbedingt durch das verwendete Pflanzenmaterial struktu riert oder mit der Kaschierung überdeckt werden.

An einer Stoßseite 2 kann eine Holzwange 6, z. B. aus Massiv holz, Sperrholz oder Preßspan, als Anschluß und Befestigungs struktur für Nagelverbindungen vorgesehen werden. Die Holzwan ge 6 soll so auf- bzw. eingearbeitet und mit der faserigen Pflanzenmasse des Volumens des Bauelements 1 verbunden werden, daß die Wange 6 sowohl aussteifende Wirkung hat als auch als Anschluß für ein benachbartes, im Verbund einzubauendes Bau element 1 dienen kann.

In jedem Bauelement 1 können Hohlräume 7 zur Aussteifung vor gesehen werden. Die Hohlräume 7 können irgendwo im Bauelement 1, vorzugsweise in der Nähe der Außenseite 3, positioniert werden.

Überall im Volumen des Bauelements 1, bevorzugt aber in den Zonen angrenzend an die Außenseite 3 und Innenseite 4, werden die eingesetzten Pflanzenfasern 9 im Sinne einer thermischen Isolierung und einer mechanischen Stabilisierung zum Erreichen der erforderlichen Statik des einzelnen Bauelements 1 und des daraus gebauten Hauses relativ zueinander ausgerichtet. Die Fasern 9 können bevorzugt, wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, in Scharen parallelisiert bzw. in Form von Bündeln 10, die sich senkrecht oder schräg kreuzen, im Volumen des einzelnen Bau elements, speziell nahe den Außenseiten 3 und 4, positioniert werden.

Als Pflanzenfasern 9 können im Bauelement 1 Stroh, Miscanthus, Rapsstengel, Schilf, Binsen und dergleichen Pflanzenteile mit faseriger Struktur eingesetzt werden. Wie gesagt, sollen die Pflanzenfasern 9 in ihrer geometrischen Anordnung so ausge richtet werden, daß sie entsprechend der vorgesehenen verwen dungsbedingten Funktion des Bauelements Zug und/oder Druck aufnehmen können und zugleich die thermische Isolierung maxi mieren.

Zusätzlich zu den Pflanzenfasern 9 sollen ebenfalls aus Pflanzenteilen bestehende Füllstoffe 11, z. B. Flachsschäben, Getreidespelzen, getrocknetes bzw. teilverrottetes Laub von Bäumen, Sträuchern oder dergleichen sowie weiterverarbeitete Pflanzenprodukte, z. B. Papierschnitzel, in das Bauelement 1 integriert werden.

Die Verbindung der Pflanzenfasern 9 untereinander und mit den Füllstoffen 11 erfolgt im Innern des Bauelements 1 sowie an dessen inneren und äußeren Oberflächen 2 bis 5 durch Verkleben mit Hilfe eines Binders. Hierzu sind im Rahmen der Erfindung sowohl organische als auch anorganische - bevorzugt schwer entflammbare - Binder geeignet.

Nach Fig. 3 kann die Holzstruktur bzw. die Wange 6 nicht nur an einer Längsseite bzw. Stoßseite 2 des Bauelements 1, son dern alternativ auch an zwei gegenüberliegenden Stoßseiten 2 vorgesehen werden. In diesem Fall wird bevorzugt eine unter teilte Wange 6a, 6b in der in der Fig. 3 dargestellten Weise vorgesehen. Die beiden Teilwangen 7a, 7b ergänzen sich auf je der Stoßseite 2 - nach dem Zusammenbau - zu einer vollständi gen Wange. Fig. 3 zeigt auch beispielsweise wie - durch Ver zahnung - das Auf- oder Einarbeiten der Wangen 6 in den Körper des Bauelements 1 bevorzugt erfolgen kann.

Zur weiteren Verbesserung der Stabilität kann das Bauelement 1 nach Fig. 2 mit den vorzugsweise longitudinalen Hohlräumen 7 ausgestattet werden, die nach dem Zusammenbau, z. B. vertikal und/oder horizontal, in der fertigen Wand liegen. Dabei können sich die Hohlräume durch die ganze Länge oder einen Teil der Wand erstrecken oder nur in dem einzelnen Bauelement 1 vorhan den sein. Vorzugsweise kann die Innenseite der Hohlräume 7 mit einer polymerisierenden Masse beschichtet werden. Zweck der Hohlräume 7 ist in jedem Fall eine bessere Verteilung von Quer- und Biegekräften. Die Hohlräume können auch durch in die durch die Fasern 9 sowie die Füllstoffe 11 gebildete Binder-Pflan zenmasse eingebettete Hülsen aus Papier oder dergleichen ver rottbarem Material hergestellt werden.

In die am fertiggestellten Bau innen liegende Seite des erfin dungsgemäßen Bauelements 1 können röhrenförmige Hohlräume 7 bzw. Installationskanäle 12, 13 eingearbeitet werden. Letztere dienen insbesondere zur Aufnahme von Hausinstallationen, wie Wasserrohren, Heizelementen, Kabeln oder dergleichen. Die Hohlräume 7, 12, 13 können für die elektrische Installation z. B. als Leerrohre, derart ausgebildet werden, daß sie in be stimmten Rastern in Längs- und Querrichtung im einzelnen Bau element mit Anschluß zum im Bau benachbarten Bauelement lie gen.

Das erfindungsgemäße Bauelement besteht praktisch nur aus Na turprodukten. Es handelt sich daher um ein sogenanntes regene ratives Bauelement. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Bauele ments besteht darin, daß es, solange es besteht, große Mengen an Kohlenstoff und damit Kohlendioxid bindet, ohne daß bei der Herstellung oder beim Bau größere Mengen Kohlendioxid freiwür den. Es lassen sich auf diese Weise Häuser, ja ganze Städte, mit negativer Kohlendioxid-Bilanz bauen.

Ein Bauelement für Wohn- und Gewerbebauten läßt sich als kör perliche Einheit mit auf das Volumen verteilter statischer und isolierender Funktion und zugleich als Kohlenstoffspeicher herstellen, wenn es der vorgesehenen Statik entsprechend aus gerichtete Pflanzenfasern sowie pflanzliche Füllstoffe ent hält, die im Innern und an der Bauelementoberfläche mit Hilfe eines Binders verklebt sind.

Bezugszeichenliste

1 Bauelement
2 Stoßseite
3 Außenseite
4 Innenseite
5 Ober-/Unterseite
6 Holzwange
7 Hohlraum
8 Zonen mit ausgerichteten Pflanzenfasern
9 Pflanzenfasern
10 Bündel (9)
11 Füllstoff
12 vertikale Installationskanäle
13 horizontale Installationskanäle

Claims

1. Bauelement (1) mit statischer und isolierender Funktion für Wohn- und Gewerbebauten, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) der vorgesehenen Statik entsprechend ausgerichtete Pflanzenfasern (9) sowie Füllstoffe (11) ent hält, die unter Bildung eines im wesentlichen massiven Bauele ments mit Hilfe eines Binders verklebt sind.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gerichtet gelegte Pflanzenfaserbündel oder Mattengewebe strukturen, insbesondere aus Stroh, Miscanthus, Rapsstengel, Schilf, Binsen und dergleichen Pflanzen mit faseriger Struk tur, vorgesehen sind.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoffe (11) ursprüngliche oder verarbeitete Pflan zenprodukte, wie Flachsschäben, Getreidespelzen, getrocknetes bzw. teilverrottetes Laub oder Papierschnitzel, vorgesehen sind.

4. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelement-Oberfläche (3, 4) durch das verwendete Pflanzenmaterial strukturiert ist.

5. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelement-Oberfläche kaschiert, insbesondere bedeckt mit Folie, Papier, Karton oder Gewebe, ist.

6. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens eine seiner Längsseiten bzw. Stoßseiten (2) eine Holzstruktur, insbesondere als aus Massivholz, Sperrholz oder Preßspan bestehende Wange (6), derart eingearbeitet und mit der faserigen Binder-Pflanzenmasse verbunden ist, daß die Wange (6) sowohl aussteifende Wirkung hat als auch als An schluß für ein benachbartes Bauelement im Verband geeignet ist.

7. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mit langgestreckten Hohlräumen (7, 12, 13) zur Ausstei fung und/oder zur Aufnahme von Installationen ausgestattet ist.

8. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hohlräume (7, 12, 13) gleichgerichtet oder sich kreuzend ganz durch das Bauelement, bevorzugt mit Durchgang zu einem Hohlraum in einem Nachbarbauelement, oder nur durch ei nen Teil des Bauelements erstrecken.

9. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (7, 12, 13) auf ihrer Innenfläche mit einer polymerisierenden Masse beschichtet sind.

10. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Hohlräume (7, 12, 13) aus in die Binder-Pflanzenmasse eingebetteten Hülsen, insbesondere aus Papier oder dergleichen recyclebarem bzw. Kohlenstoff bindenden Material, geformt sind.