DE19627967A1 - Wandelement - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wandelement entspre
chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wandelemente des Hochbaus - es kann sich um Außen-,
jedoch auch um Trennwände und/oder um Dachkonstruktionen
handeln - sind stets zumindest mit Hinblick auf die
Erfüllung statischer und wärmedämmender Funktionen hin
ausgestaltet, und zwar durch Wahl eines geeigneten
Werkstoffs sowie durch entsprechende Dimensionierung der
einzelnen Bauteile, so daß die, sich aus der Einbindung
des einzelnen Bauteils in einer Gebäudestruktur ergeben
den Anforderungen erfüllt werden. Wärmedämmend und
baustatisch wirksame Bauelemente werden hierbei im
allgemeinen nebeneinander eingesetzt und kommen bausei
tig häufig als industriell mehr oder weniger weit vorge
fertigte Bauteile zum Einsatz.
Die Anforderungen an derartige Wandelemente gehen jedoch
erheblich über die bloße Erfüllung von baustatischen und
Wärmedämmfunktionen hinaus. So wird durch den zunehmen
den Zwang zur Baurationalisierung die Integration weite
rer gebäudetechnischer Funktionen in das einzelne Wand
element erzwungen. In diesem Zusammenhang ist der aus
Kostengründen zunehmende Druck zur Senkung des Energie
bedarfs eines Gebäudes zu nennen, welches einerseits
durch eine verbesserte Wärmedämmung sowie die hiermit
verbundene Senkung von Wärmeverlusten, andererseits
jedoch auch durch zusätzliche Einbindung von Solarener
gie in den Energiebedarfsplan eines Gebäudes zum Aus
druck kommt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Wandelement der
eingangs bezeichneten Art zu konzipieren, welches in
einfacher Weise nicht nur auf die Erfüllung baustati
scher und Wärmedämmfunktionen, sondern auch mit Hinblick
auf die Erfüllung sonstiger gebäudetechnischer Funktio
nen hin ausgestaltet ist, insbesondere mit Hinblick auf
die Gewinnung und Umsetzung von Solarenergie. Gelöst ist
diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Wandelement
durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs
1.
Erfindungswesentlich ist hiernach ein Schichtenaufbau
des Wandelements, der durch zwei äußere, unter anderem
baustatische Funktionen erfüllende Schichten gekenn
zeichnet ist, welche Schichten in einem mittleren Be
reich durch eine wärmedämmend wirksame Schicht voneinan
der getrennt sind. Dadurch, daß sämtliche dieser Schich
ten aus anorganischen Werkstoffen bestehen, erfüllt
dieses Wandelement sämtliche Belange des vorbeugenden
Brandschutzes dahingehend, daß auch im Brandfall von
diesem keine Gefahr beispielsweise durch Rauchgase oder
gegebenenfalls sogar toxisch wirkende Schwelgase - wie
bei einigen organischen Wärmedämmstoffen - ausgeht.
Dadurch, daß die äußeren Schichten nicht nur mit Hin
blick auf die Erfüllung baustatischer Funktionen ausge
legt sind, sondern auch unter dem Gesichtspunkt der
Wärmespeicherung, ergibt sich der weitere Vorteil, daß
das Wandelement im Rahmen eines Gebäudes, z. B. einer
Außenwand, derart zur Südseite hin angeordnet sein kann,
so daß Solarenergie in diese Schicht eingekoppelt werden
kann. Die weitere Verwertung dieser Energie kann in
Verbindung mit einem, dem Transport dieser Energie
dienenden Wärmeträgermedium in vielfältiger Weise erfol
gen. Wesentlich ist, daß aufgrund der mittleren Wärme
dämmschicht die beiden baustatisch wirksamen Schichten
thermisch völlig getrennt sind, so daß die Nutzung der
außenseitig eingekoppelten Energie willkürlich nach
Maßgabe des Energiebedarfs des Gebäudes erfolgen kann.
Indem die baustatisch wirksamen Schichten profiliert
ausgebildet sind, wobei vorzugsweise solche Profilierun
gen in Betracht kommen, die auf konstruktivem Wege eine
Versteifung der Schicht zur Folge haben, kann der Mate
rialaufwand für das einzelne Wandelement trotz unverän
derter Festigkeitseigenschaften in Grenzen gehalten
werden. Auf diesem Wege kann gleichzeitig der Monta
geaufwand für eine gesamte Wand, die aus mehreren derar
tiger Wandelemente zusammengesetzt ist, deshalb in
Grenzen gehalten werden, weil das einzelne Wandelement
größer ausgebildet werden kann, ohne daß bauseitig die
Notwendigkeit der Verwendung eines schweren Hebegerätes
zu dessen Handhabung besteht. Derartige Wandelemente
sind entsprechend ihrer wärmetechnischen Funktionen an
den Stellen des Gebäudes angeordnet, an denen entweder
eine Einkopplung von Solarenergie erwünscht ist -
hierbei kann es sich um Außenwandungen, jedoch auch um
Dachkonstruktionen handeln - sowie an den Stellen, an
denen eine Verwendung der eingekoppelten Energie er
wünscht ist, sei es im Rahmen einer Wärmepumpenanlage,
sei es im Rahmen eines sonstigen Wärmespeichers, sei es
zur Warmwasserbereitung oder sei es lediglich zur unmit
telbaren Temperierung sowie Klimatisierung von Räumen.
Die Merkmale des Anspruchs 2 sind auf die nähere Ausge
staltung der Profilierungen der baustatisch wirksamen
Schichten gerichtet. Diese sind hiernach derart ausge
staltet, daß sich rillenartige Ausnehmungen in wenig
stens einer Oberfläche der Schicht ergeben, wobei durch
Abdeckung dieser Ausnehmungen mittels besonderer Abdeck
platten durchgängige Kanäle realisierbar sind, die
querschnittsmäßig durch die Abmessungen der genannten
Ausnehmungen bestimmt sind. Die Nutzung dieser Ausneh
mungen kann wiederum in vielfältiger Weise, beispiels
weise zur Aufnahme von Installationseinrichtungen wie
elektrischen Leitungen aller Art, jedoch auch Rohrlei
tungen zur Ver- und Entsorgung sowie von Leitungen zur
Be- und Entlüftung genutzt werden. Die Ausnehmungen
können jedoch auch unmittelbar als Medienleitungen
genutzt werden. Derartige Profilierungen können sich auf
einer Seite der baustatischen Schichten, vorzugsweise
deren jeweiliger Außenseiten befinden. Sie können sich
jedoch grundsätzlich auch auf deren Innenseiten befin
den.
Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind auf die werk
stoffliche Ausbildung der baustatischen Schichten sowie
der wärmedämmend wirksamen Schichten gerichtet. Im
Rahmen der erstgenannten Schichten finden hiernach
vorzugsweise Beton, Magnesit, Dolomit oder ein ver
gleichbarer anorganischer Werkstoff von entsprechend
hoher Wärmespeicherfähigkeit Verwendung. Zusätzlich zur
Wärmespeicherfähigkeit ist dieser Werkstoff außenseitig
zwecks Verbesserung der Einkopplung von Wärmestrahlung
dunkel eingefärbt. Die wärmedämmend wirksame Schicht
besteht aus einem anorganischen Schaumwerkstoff, vor
zugsweise einem Geopolymer-Schaumwerkstoff.
Die Ausnehmungen der baustatisch wirksamen Schichten und
gegebenenfalls weitere, diese Schichten durchziehende
Bohrungen sowie Kanäle können zur Führung eines Wärme
trägermediums benutzt werden, über welches die in diesen
Schichten gespeicherte Wärme entweder abführbar ist oder
über welches diesen Schichten gegebenenfalls auch Wärme
zuführbar ist. Um eine gleichmäßige wärmetechnische
Erfassung der gesamten Wandungsstruktur zu gewährlei
sten, bilden diese Ausnehmungen bzw. Bohrungen ein
flächenhaftes, die gesamte Wandung gleichförmig durch
setzendes Netzwerk, so daß kürzestmögliche Wärmeübertra
gungswege zwischen jedem Bereich der baustatisch wirksa
men Schichten und dem strömenden Wärmeträgermedium
gegeben sind.
Die Abdeckplatten bestehen entsprechend den Merkmalen
der Ansprüche 7 und B aus einem Werkstoff hoher Wärme
leitfähigkeit wie z. B. Glas oder Metall, wobei diese
Werkstoffe darüber hinaus im Oberflächenbereich zur
Verbesserung der Absorption von Wärmestrahlung dunkel
eingefärbt und profiliert ausgebildet sind.
Die Merkmale der Ansprüche 9 bis 12 sind auf die weitere
Ausbildung der baustatisch wirksamen Schicht gerichtet.
Diese kann hiernach als ebene Flächenstruktur oder auch
als winklige oder gekrümmte Wandungsstruktur ausgebildet
sein. Die Schicht als solche kann durch einzelne, um
fangsseitig aneinandergesetzte, vorzugsweise stofflich
homogen miteinander verbundene, insbesondere verklebte
Plattenelemente gebildet sein - in Betracht kommen
jedoch auch Aneinanderreihungen von Baustäben.
Insbesondere dann, wenn die durch die Abdeckplatten
überdeckten Ausnehmungen zur Aufnahme von Installations
einrichtungen dienen, stehen die Abdeckplatten entspre
chend den Merkmalen des Anspruchs 13 lösbar mit der
baustatisch wirksamen Schicht in Verbindung.
Die Merkmale der Ansprüche 14 bis 16 sind auf die weite
re Ausgestaltung der Baustäbe gerichtet. Hiernach finden
diese in der Form von Hohlstäben Verwendung, wobei die
Nutzung der durch die Hohlstäbe umschlossenen Hohlräume
wiederum in gleicher Weise wie diejenige der außenseiti
gen, durch Abdeckplatten überdeckten Ausnehmungen erfol
gen kann. Diese Hohlräume können somit ebenfalls zur
Realisierung eines flächenhaften Netzwerkes zur Führung
eines Wärmeträgermediums genutzt werden, um die in der
Substanz der Baustäbe gespeicherte Energie unter kürzest
möglichen Wärmeübertragungswegen gewinnen zu können. Im
Bedarfsfall können diese Hohlräume jedoch auch mit
baustatischen Massen gefüllt werden, die vorzugsweise
werkstoffgleich zur Grundsubstanz des Baustabs gewählt
sind. Indem die Baustäbe außenseitig die Gestalt eines
regelmäßigen Polygons aufweisen, können die Querschnitts
flächen derart gewählt werden, daß sich geometrisch
günstige Konstellationen einerseits zur Bildung ebener
Flächenstrukturen, andererseits jedoch auch zur Bildung
winkliger oder räumlich gekrümmter Flächenstrukturen
realisieren lassen. Die Hohlräume können auch lediglich
der Aufnahme von Installationseinrichtungen wie elektri
schen Leitungen oder Rohrleitungen aller Art dienen.
Die Merkmale des Anspruchs 17 sind auf die Nutzung
wenigstens einer baustatisch wirksamen Schicht vollstän
dig zur Wärmespeicherung hin ausgelegt. Diese Schicht
ist hiernach beidseitig in eine wärmedämmend wirksame
Schicht eingeschlossen und die umfangsseitige Einbindung
einer solchen Schicht erfolgt naturgemäß gleichermaßen
unter dem Gesichtspunkt der Wärmedämmung. Auf diese
Weise besteht die Möglichkeit, überschüssige Wärme
zwischenzuspeichern, um diese gespeicherte Energie
zeitlich versetzt in der üblichen Weise nutzen zu können.
Die Merkmale der Ansprüche 18 und 19 sind auf die weite
re Ausgestaltung der die baustatisch wirksame Schicht
bildenden Plattenelemente gerichtet. Durch entsprechende
Bemessung der Rippen im Verhältnis zur sonstigen Dicke
der Platten bzw. durch entsprechende Bemessung der
Amplituden der Wellen der Wellenplatten relativ zur
sonstigen Dicke dieser Plattenelemente besteht auf rein
konstruktivem Wege die Möglichkeit einer erheblichen
Festigkeitssteigerung dieser Bauelemente.
Nach Maßgabe der Profilierung, insbesondere sonstigen
Oberflächengestaltung und -einfärbung entsprechend den
Merkmalen des Anspruchs 20 werden die baustatischen
Schichten auch unmittelbar zur Absorption von Solarener
gie eingesetzt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausfüh
rungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Wandelements im Horizontalschnitt;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Wandelements im Horizontalschnitt;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Wandelements im Horizontalschnitt.
Mit 1, 2 sind in Fig. 1 zwei, unter Belassung eines
horizontalen und konstanten Abstands 3 vertikal angeord
nete Plattenelemente bezeichnet, die einen Teil einer
Außen- oder Innenwandung eines Gebäudes bilden, wobei es
sich um eine statisch tragende oder auch lediglich um
eine Trennwand handeln kann. Die Fixierung der Platten
elemente 1, 2 aneinander und relativ zueinander erfolgt
über geeignete, zeichnerisch nicht dargestellte Distanz
halter. Die inneren und äußeren Oberflächen 4, 5 der
Plattenelemente 1, 2 weisen eine Wellenstruktur auf,
wobei sich die einzelnen Wellenzüge vertikal erstrecken.
Die Plattenelemente 1, 2 sind im übrigen derart bemes
sen, daß die gleich beschaffenen und zueinander orien
tierten Oberflächen 4, 5 einen konstanten Abstand 6
aufweisen - senkrecht zu zwei, jeweils den Wellengipfel
der Oberflächen 4, 5 tangierenden Ebenen gesehen.
Die Plattenelemente 1, 2 bestehen aus einem Werkstoff
von hoher Wärmespeicherfähigkeit, beispielsweise Beton,
Dolomit, Magnesit oder dergleichen. Zur Erhöhung der
Festigkeit können in diesen Werkstoff geeignete Armie
rungselemente eingebunden sein.
Die Plattenelemente 1, 2 können werkseitig als Fertig
bauteile in einer solchen Größe bereitgestellt werden,
welche bauseitig ein manuelles Handhaben ohne die Not
wendigkeit eines schweren Hebezeugs gewährleistet. Sie
werden umfangsseitig in geeigneter Weise, vorzugsweise
stoffhomogen miteinander verbunden. Zur Erleichterung
der Montage können umfangsseitig Gestaltungsformen nach
Art von Nuten bzw. Stegen vorgesehen sein, die zum
formschlüssigen Eingriff in benachbarte Plattenelemente
bestimmt sind.
Der durch den konstanten Abstand 3 definierte Zwischen
raum 7 ist mit einer Schicht aus Geopolymer-Schaumwerk
stoff ausgefüllt, wobei der Abstand 3 und damit die
Dicke dieser Schaumstoffschicht nach Maßgabe einer
Mindestwärmedämmfähigkeit gewählt sind. Der Schaumwerk
stoff wird vorzugsweise bauseitig als Ortschaum in
diesen Zwischenraum eingebracht. Grundsätzlich besteht
jedoch auch die Möglichkeit, ein Bauelement, bestehend
aus den beiden Plattenelementen 1, 2 nebst ausgeschäum
tem Zwischenraum 7, als Fertigbauteil werkseitig zur
Verfügung zu stellen.
Mit 8, 9 sind Abdeckplatten bezeichnet, welche die
Wellengipfel der äußeren Oberflächen 5 der beiden Plat
tenelemente 1, 2 jeweils tangieren, so daß das erfin
dungsgemäße Wandungselement ebene Außenseiten aufweist.
Die Abdeckplatten bestehen aus einem Werkstoff hoher
Wärmeleitfähigkeit, z. B. Beton oder auch Glas oder
Metall und sind in geeigneter Weise im Bereich der
Wellengipfel oder an sonstigen Stellen mit den Platten
elementen 1, 2 verbunden.
Aufgrund der Wellenstruktur ergeben sich zwischen den
Innenseiten der Abdeckplatten 8, 9 und den äußeren
Oberflächen 5 der Plattenelemente 1, 2 jeweils Ausneh
mungen 10, die in unterschiedlichster Weise nutzbar
sind.
Lediglich beispielhaft sind in der Fig. 1
Kabelleitungen 11 sowie Rohrleitungen 12 angedeutet, die
sich innerhalb der Ausnehmungen 10 befinden und inner
halb derselben in geeigneter Weise befestigt sind. Bei
den Kabelleitungen kann es sich um Leitungen der Ener
gieversorgung, jedoch im weitesten Sinne auch um Leitun
gen zur Informationsübertragung, z. B. zur Obertragung
von Bild, Ton und Daten handeln. Bei den Rohrleitungen
12 kann es sich um Rohrleitungen zur Ver- und Entsorgung
handeln, insbesondere um Leitungen zur Führung von Warm-
und Kaltwasser. Eine weitere Nutzung der Ausnehmungen 10
kann in der Nutzung als Be- und Entlüftungsleitung
dienen, wobei in diesen Fällen im Rahmen des Wandungs
elements geeignete Ein- und Austrittsöffnungen vorgese
hen sind und wobei die einzelnen Leitungen 10 zu einem
flächenartigen Leitungsnetzwerk zusammengeschaltet sind.
Die Abdeckplatten 8, 9 sind in diesen Fällen zur verein
fachten Durchführung von Wartungsarbeiten zweckmäßiger
weise lösbar an den Plattenelementen 1, 2 befestigt.
Aufgrund der hohen Wärmespeicherfähigkeit der Platten
elemente 1, 2 besteht die Möglichkeit, die in diesen
gespeicherte Wärme in einer Wärmepumpenanlage zu nutzen.
In diesen Fällen muß die gespeicherte Wärme in geeigne
ter Weise auf ein Wärmeträgermedium übertragen werden,
über welches diese Wärme dem Verdampfer einer Wärmepum
penanlage zugeführt wird. Dieses Wärmeträgermedium kann
Luft oder auch eine Flüssigkeit sein, die beispielsweise
die Ausnehmungen 10 durchströmt und hierbei über die
Oberflächen 5 in wärmeleitendem Kontakt mit den Platten
elementen 1, 2 steht. Es ist darüber hinaus jedoch auch
möglich, die Plattenelemente 1, 2 mit durchgehenden
Ausnehmungen auszurüsten, welche durch das Wärmeträger
medium durchströmt werden, welches auf diese Weise die
in dem Plattenelement 1, 2 gespeicherte Wärme aufnimmt.
Im Falle der Nutzung der Ausnehmungen 10 zur Führung
eines Wärmeträgermediums ist die Verbindung zwischen den
Abdeckplatten 8, 9 an den Wellengipfeln der Oberflächen
5 zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die einzel
nen Ausnehmungen 10 im Umfangsbereich abgedichtet sind,
so daß sich definierte Strömungs- und - hiermit zusam
menhängend - Wärmeübertragungsverhältnisse ergeben.
Aufgrund des Zwischenraumes 7 aus einem wärmedämmend
wirkenden Stoff können beiderseits dieses Zwischenraumes
7 unterschiedliche Temperaturverhältnisse herrschen, so
daß die beiden Plattenelemente 1, 2 als wärmetechnisch
entkoppelt angesehen werden können.
Handelt es sich beispielsweise um die tragende Außenwand
eines Gebäudes, die zur Südseite hin orientiert ist,
kann über die Plattenelemente 1 Solarenergie aufgenommen
und gespeichert werden, welche durch entsprechende
Steuerung des Flusses eines Wärmeträgermediums in defi
nierter Weise abführbar ist. Das Plattenelement 1 und
das Plattenelement 2 können wahlweise einzeln oder beide
mit einer Wärmepumpenanlage zur Warmwasserbereitung oder
mit einem Wärmespeicher leitungstechnisch zusammenge
schaltet sein - sie können jedoch auch unterschiedlichen
Wärmeverbrauchern zugeordnet werden. In dieser Hinsicht
besteht völlige Gestaltungsfreiheit.
Anstelle der Nutzung in einer Wärmepumpenanlage besteht
die Möglichkeit, die gespeicherte Energie zur Nordseite
oder einer sonstigen gewünschten Stelle des Gebäudes
lediglich umzuleiten.
Im Falle der Bestimmung derartiger Wandbauelemente zur
Einkopplung von Solarenergie ist zweckmäßigerweise nur
der Teil des Gebäudes aus erfindungsgemäßen Wandungsele
menten aufgebaut, die zur Einkopplung dieser Strahlung
überhaupt in Betracht kommen. Die übrigen Wandungen
können in an sich bekannter Weise nach außen wärmege
dämmt sein.
Aufgrund der Wellenstruktur der Plattenelemente, insbe
sondere dann, wenn die Amplitude der Wellenstruktur
gegenüber der Dicke 6 keine vernachlässigbare Größenord
nung aufweist, ergibt sich eine erhöhte Biegesteifigkeit
- senkrecht zu deren Grundebene gesehen - so daß auch
mit relativ massearmen Plattenelementen Wandungselemente
von hoher Festigkeit herstellbar sind.
Anstelle des in Fig. 1 gezeigten, lediglich durch zwei
voneinander unter Zwischenanordnung einer wärmedämmenden
Schicht beabstandeten Plattenelementen 1, 2 können auch
weitere Plattenelemente, vorzugsweise wiederum unter
Zwischenanordnung wärmedämmend wirkender Schichten
zusammengefügt sein, beispielsweise wenn dies aus stati
schen Gründen erforderlich ist oder wenn eine erhöhte
Wärmespeicherfähigkeit des Wandungselements erwünscht
ist. In diesen Fällen muß lediglich das, keinen wärme
leitenden Kontakt zur Außenseite aufweisende Plattenele
ment in geeigneter Weise über ein Wärmeträgermedium mit
den anderen Plattenelementen zwecks Wärmeübertragung in
Verbindung gebracht werden.
Weitere Variationsmöglichkeiten können dahingehend
vorgenommen werden, daß - senkrecht zur Grundebene des
Wandungselements gesehen - lediglich ein wärmespeichernd
wirkendes Plattenelement vorgesehen ist, welches über
eine wärmedämmend wirkende Schicht mit einer konventio
nellen Wandung in Verbindung steht.
Man erkennt aus obigen Ausführungen, daß das erfindungs
gemäße Wandungselement multifunktional ausgebildet ist
und neben Belangen der Baustatik, der Raumtrennung, der
Aufnahme von elektrischen Leitungen sowie Rohrleitungen
der Ver- und Entsorgung ferner auch der Wärmeeinkopp
lung, -speicherung und -verteilung dient.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 sind
Funktionselemente, die mit denjenigen der Fig. 1 über
einstimmen, entsprechend beziffert, so daß auf eine
diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet
werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Wandelement, welches funktional in
gleicher Weise wie dasjenige der Fig. 1 im Hochbau
eingesetzt werden kann. Die Plattenelemente 1, 2 sind
hierbei jeweils durch seitliche Aneinanderreihungen 13,
14 untereinander gleicher, sich vertikal erstreckender,
außenseitig die Gestalt eines regelmäßigen Achtecks
aufweisender Baustäbe 15, 16 gebildet, welche Aneinan
derreihungen 13, 14 jeweils global ebene Strukturen
bilden und unter Belassung eines Zwischenraumes 7 rela
tiv zueinander angeordnet sind.
Die Baustäbe 15, 16 bestehen aus einem, den Plattenele
menten 1, 2 identischen Werkstoff und umschließen je
weils durchgängige, sich in deren Längsrichtung er
streckende, im Querschnitt kreisförmige Hohlräume 17,
18. Die Baustäbe stehen im Bereich ihrer einen Seiten
fläche 19 vorzugsweise stoffhomogen miteinander in
Verbindung und es werden die beiden Aneinanderreihungen
13, 14 wiederum über zeichnerisch nicht dargestellte
Abstandhalter in ihren Positionen relativ zueinander
derart gehalten, daß sich ein Zwischenraum 7 definierter
Abmessungen ergibt. Der genannte Zwischenraum 7 ist
wiederum mittels eines Geopolymer-Schaumwerkstoffs
lückenlos ausgefüllt, welcher vorzugsweise bauseitig als
Ortschaum eingesetzt wird.
Entsprechend der Querschnittsgeometrie der Baustäbe 15,
16 sind durch seitliches Aneinanderfügen auch solche
Aneinanderreihungen unter Anwendung gleicher Verbin
dungstechniken realisierbar, welche den Eckenbereich
eines Gebäudes nachbilden, bei welchem zwei aneinander
grenzende Wandungsebenen einander unter einem Winkel von
90° schneiden.
Entsprechend der Querschnittsgeometrie der Baustäbe 15,
16 ergeben sich im Bereich deren äußerer Oberflächen -
zur Außenseite hin durch die zugekehrten Flächen der
Abdeckplatten 8, 9 begrenzt - jeweils im Querschnitt
dreieckförmige, sich in Längsrichtung der Baustäbe
erstreckende Ausnehmungen 20, die grundsätzlich wiederum
in gleicher Weise wie die Ausnehmungen 10 des Ausfüh
rungsbeispiels gemäß Fig. 1 nutzbar sind. Diese Ausneh
mungen 20 können mit wenigstens einem Teil der Hohlräume
17 ein zusammenhängendes, flächenhaftes Netzwerk zur
Führung eines Wärmeträgermediums bilden, über welches
die, in der wärmespeichernd wirkenden Substanz der
Baustäbe 15, 16 gespeicherte Wärme abführbar und in oben
bereits dargelegter Weise verwertbar ist oder über
welches diese Substanz zwecks Speicherung von Wärme
beheizbar ist. Letztgenannte Variante setzt eine im
übrigen wärmegedämmte Anordnung der jeweiligen Aneinan
derreihung 13, 14 voraus.
Im Bedarfsfall kann jedoch zur statischen Verstärkung
des Wandelements ein Teil der Hohlräume 17, 18 auch
werkstoffgleich mit der übrigen Substanz des Baustabes
ausgefüllt sein, wobei sich auf diese Weise gleichzeitig
die Wärmespeicherfähigkeit der Gesamtstruktur erhöhen
läßt.
In gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 können wiederum mehrere - senkrecht zur Ebene des
Wandungselements aufeinanderfolgende Aneinanderreihun
gen, welche jeweils durch Zwischenräume 7, die mit einem
wärmedämmend wirkenden Werkstoff, vorzugsweise aus
Geopolymer-Schaumwerkstoff gefüllt sind, nebeneinander
angeordnet werden, insbesondere dann, wenn ein erhöhtes
Speichervermögen des Wandungselements erwünscht ist.
Das Wandungselement gemäß Fig. 3 wiederum zeigt Platten
elemente 21, 22 deren eine, nämlich innere Oberfläche 23
eben und deren jeweils äußere Oberflächen 24 eine regel
mäßige Anordnung von sich senkrecht zur Ebene des Wan
dungselements erstreckenden Rippen 25 aufweisen. Die
ebenen inneren Oberflächen 23 der beiden Plattenelemente
21, 22 sind wiederum unter Belassung eines mit einem
Geopolymer-Schaumwerkstoff ausgefüllten Zwischenraumes 7
zueinander gehalten. In Abweichung von den Ausführungs
beispielen der Fig. 1 und 2 hingegen ist lediglich die
eine Seite 26 des Wandungselements mit einer Anordnung
von ebenen Abdeckplatten 8 versehen, so daß sich ent
sprechend der Geometrie der genannten Rippen 25 eine
Anordnung von sich vertikal erstreckenden Ausnehmungen
27 ergibt. Die Nutzung dieser Ausnehmungen 27 erfolgt in
gleicher Weise wie diejenige der Ausnehmungen 10, 20 der
Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 2.
Die, der Seite 28 des Wandelements zugeordneten Rippen
25 dienen lediglich der Vergrößerung der zur Wärme
übertragung zur Verfügung stehenden Fläche, so daß diese
Seite beispielsweise eine Außenwandung eines Gebäudes
bilden kann, welche zur Südseite in einer, zur Einkopp
lung von Solarenergie geeigneten Weise angeordnet ist.
Die Plattenelemente 21, 22 können darüber hinaus mit
durchgängigen Kanälen zur Führung eines Wärmeträger
mediums ausgerüstet sein, um die in diesen gespeicherte
Wärme effektiv abzuführen und im oben bereits dargeleg
ten Sinne einer weiteren Verwendung zuzuführen. Die
werkstoffgleich mit den Plattenelementen 1, 2 ausgebil
deten Plattenelemente 21, 22 weisen aufgrund der Rippen
ausbildung eine hohe statische Belastbarkeit, insbeson
dere - senkrecht zur Plattenebene gesehen - eine hohe
Biegefestigkeit auf.
Alternativ zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
können die Plattenelemente jedoch auch beidseitig mit
Oberflächenstrukturen nach Art der gezeigten Rippen
versehen sein, um mit möglichst massearmen Konstruktio
nen eine hohe statische Festigkeit zu erzielen. Die
Massereduktion muß jedoch auch unter dem Gesichtspunkt
durchgeführt werden, daß noch eine hinreichende Wärme
speicherfähigkeit zur Verfügung steht.
Die anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen möglichen
Ausführungsbeispiele von Wandungselementen sind in eine
Gebäudestruktur derart eingefügt, daß an den jeweils
gewünschten Stellen des Gebäudes Sonnenstrahlung einkop
pelbar ist, mittels eines Wärmeträgermediums zu einer
anderen Stelle des Gebäudes überführbar, wiederum unter
Verwendung der gezeigten Plattenelemente oder Aneinan
derreihung von Baustäben speicherbar oder in sonstiger
Weise einer Nutzung im oben dargelegten Sinne zuführbar
ist. Entsprechend der Nutzung der Ausnehmungen 10, 20,
27 sind die diese verschließenden Abdeckplatten lösbar
oder unlösbar angeordnet.
Die beiderseits des wärmedämmend wirkenden Zwischenraums
angeordneten, wärmespeichernd wirkenden Plattenelemente
oder dergleichen können wärmetechnisch, d. h. hinsicht
lich der Führung eines Wärmeträgermediums völlig iso
liert voneinander verwendet werden - sie können jedoch
auch ein Verbundsystem bilden, entsprechend der jeweils
projektierten Nutzung der Wärme im Rahmen eines Gebäudes.
Grundsätzlich kann jedoch ein Plattenelement oder eine
Gruppe von Plattenelementen auch ausschließlich zur
Wärmespeicherung benutzt werden - von deren statischer
Funktion abgesehen. In diesem Fall ist/sind das Platten
element/die Plattenelemente allseitig in wärmedämmend
wirksame Schichten eingebunden und es kann über ein
Wärmeträgermedium Wärme auf diese Plattenelemente über
tragen werden oder umgekehrt. Die Plattenelemente er
füllen dann die Funktion eines Zwischenspeichers, dem
die gespeicherte Wärme im Bedarfsfall über das Wärmeträ
germedium entnehmbar ist.
Die genannten Plattenelemente sind funktional den ge
nannten Aneinanderreihungen von Baustäben gleichwertig.
Anstelle einer vertikalen Orientierung der Ausnehmungen
und Hohlräume kommt naturgemäß auch eine horizontale
Ausrichtung in Betracht.
Claims (20)
1. Wandelement für den Hochbau, mit einem schichtenarti
gen Aufbau, innerhalb welchem jeweils überwiegend
wärmedämmend und baustatisch wirksame Schichten
vorgesehen sind, die untereinander in einer flächen
haften Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß wenigstens zwei baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schichten durch eine wärmedämmend wirksame Zwischenschicht getrennt sind,
- - daß die baustatisch und wärmedämmend wirksame Schicht auf zumindest einer Seite profiliert ausge bildet ist und
- - daß sämtliche Schichten aus einem anorganischen Werkstoff bestehen.
2. Wandelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die wenigstens einseitige Profilierung auf der äußeren Oberfläche (5, 24) der baustatisch und wärmedämmend wirksamen Schicht angeordnet ist,
- - daß die Profilierung eine streifenartige, im Oberflächenbereich rillenartige Ausnehmungen (10, 20, 27) definierende Struktur aufweist und
- - daß die Ausnehmungen (10, 20, 27) außenseitig durch Abdeckplatten (8, 9) überdeckt werden.
3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht aus Beton, Magnesit, Dolomit oder einem Werkstoff vergleichbarer Wärmespeicherfähigkeit besteht.
4. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die wärmedämmend wirksame Schicht aus einem anorganischen Schaumwerkstoff, insbesondere einem Geopolymer-Schaumwerkstoff besteht.
5. Wandelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ausnehmungen (10, 20, 27) jeweils einer baustatisch und wärmedämmend wirksamen Schicht ein flächenhaftes Netzwerk zur Führung eines Wärmeträ germediums bilden.
6. Wandelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ausnehmungen (10, 20, 27) jeweils zumindest einer baustatisch und wärmedämmend wirksamen Schicht zusammen mit diese Schicht durchziehenden Bohrungen ein flächenhaftes Netzwerk zur Führung eines Wärmeträgermediums bilden.
7. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche
2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Abdeckplatten (8, 9) aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, der im Oberflä chenbereich zur Strahlungsabsorption ausgebildet ist.
8. Wandelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Abdeckplatte (8, 9) aus Metall oder Glas besteht.
9. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht durch Plattenelemente (1, 2; 21, 22) gebildet ist.
10. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht durch Aneinanderreihungen (13, 14) von Baustäben (15, 16) gebildet ist.
11. Wandelement nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Plattenelemente (1, 2; 21, 22) bzw. die seit lichen Aneinanderreihungen (13, 14) als ebene Flächen struktur ausgestaltet sind.
12. Wandelement nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Plattenelemente (1, 2; 21, 22) bzw. die seit lichen Aneinanderreihungen (13, 14) als winklige oder gekrümmte Wandstrukturen ausgebildet sind.
13. Wandelement nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Abdeckplatte (8, 9) lösbar mit der bausta tisch und wärmespeichernd wirksamen Schicht in Verbindung steht.
14. Wandelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Baustäbe (15, 16) als Hohlstäbe ausgebildet sind.
15. Wandelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Baustäbe (15, 16) außenseitig die Quer schnittsgestalt eines regelmäßigen Polygons, insbe sondere eines Achtecks aufweisen.
16. Wandelement nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Hohlräume (17, 18) der Baustäbe (15, 16) ein flächenhaftes Netzwerk zur Führung eines Wärmeträ germediums bilden.
17. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche
1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß wenigstens eine baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht beidseitig in wärmedämmend wirksame Schichten eingebunden ist und
- - daß diese baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht über eine in entsprechenden Bohrungen oder Kanälen geführtes Wärmeträgermedium in thermischer Verbindung mit wenigstens einer äußeren, bausta tisch und wärmedämmend wirksamen Schicht steht.
18. Wandelement nach einem der Ansprüche 9, 11 bis 13
oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Plattenelemente (1, 2) eine wellige Gestalt aufweisen.
19. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche
9, 11 bis 13 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Plattenelemente (21, 22) als ebene, zumin dest einseitig mit Rippen (25) versehene Platten ausgestaltet sind.
20. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche
1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß wenigstens eine baustatisch und wärmespeichernd wirksame Schicht unmittelbar zur Strahlungsabsorp tion bestimmt und ausgestaltet ist.
Priority Applications (1)
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