DE1967009A1

DE1967009A1 - Bauplatte

Info

Publication number: DE1967009A1
Application number: DE19691967009
Authority: DE
Inventors: Ingeborg Laing; Nikolaus Laing
Original assignee: THERMO BAUELEMENT AG
Current assignee: THERMO BAUELEMENT AG
Priority date: 1969-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1976-08-12
Also published as: DE1967009B2; DE1967009C3

Description

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Patentanmeldung P 19 6? 009, δ PATBfsJWALT

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TELEFONT

Thermo-BaueTement AG, Murten / Schweiz

Bauplatte"

Die Erfindung betrifft eine Bauplatte für Wände, Decken, Böden und Dächer von Gebäuden, Terassen,Wegen und dergleichen, die Elemente mit wärmespeichernden Massen enthalten. Γ ^{: : :}"-;-. ■;;"-"- ^: ; '_.'·-. -:".·■;■■

Physikalisch gesehen übernehmen Baustoffe drei unabhängige Funktionen: 1. Die Aufnahme von Kräften; 2. die Wäöftedäm-mung und 3^. die Wärmespeicherung. :

Die Entwicklung der "-Baustoff e führt zu ständig ansteigenden Festigkeitseigenschaften. Auch hinsichtlich jäer Wärmedämmwerte lassen sich mit Isolätionsmassen von wenigen kg/m die gleichen Werte erzielen wie ehemals bei extremen Mäuerstärken. Das Wärmespeichervermögen moderner Baustoffe hat aber etwa in gleichem Mäße abgenommen wie die Masse. Die Wärmeträgkeit moderner Gebäude ist also viel geringer als die starkwandiger Backsteinbauteh und wird extrem gering, wenn Kunststoff zur Herstellung von Wandelementen eingesetzt wird. Die Imientemperatur der Gebäude folgt dann mit: nur geringer Phaseriverschiebung^ derAußentemperatur, wie es im Extremfall von Automobil und Flugzeugkabine her bekannt ist. . ■■■.'■" : .■■■... - - :. ^: v": ;.'.:, ^{: Λ}.-■";■■■"■"■

Die Erfindung sieht zur Erhöhung der themischen Speicher-■ "609823/OQOS

kapazität moderner Konstruktionen zusätzliche Bauplatten, gegebenenfalls in Verbindung mit tragenden oder wärmeisolierenden Elementen vor, die kristalline Stoffe, in der Regel Hydrate von Metallsalzen enthalten, deren polymorphe Umkristallisationstemperatur oder Schmelztemperatur etwa mit der mittleren Tagestemperatur zusammenfällt oder bei wärmeabgebenden Platten geringfügig darüber fliegt oder bei kühlenden Platten geringfügig darunter liegt. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die wärmespeichernden Massen schmelzbare Massen sind, welche sich in, in den Platten vorgesehenen Hohlräumen befinden und daß die Phasenumwandlungstemperatur dieser Massen mit der mittleren Tagestemperatur der Platten zusammenfällt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung erläutert werden.

In Figur 1 ist die Temperatur in Abhängigkeit von der Tageszeit für einen mittleren Sommer- und einen mittleren Wintertag aufgetragen.

Figur 2 zeigt den Temperaturverlauf im Boden in Abhängigkeit vom Tagesgang der Ünigebungstemperatur.

Figur 3a.veranschaulicht die Absorption der Sonnenenergie in einer Stadt.

Figur 3b veranschaulicht den Einfall der Sonnenenergie auf freie bepflanzte Flächen.

Figur. 4 zeigt eine Wärmepufferplatte für Verkehrsflächen und Wände.

Figur 5 zeigt eine aus Kunststoffolien aufgebaute Bauplatte nach der Erfindung.

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ORIGINAL INSPECTED

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Innerhalb eines Tages beträgt die .änderung der Temperatür in Deutschland im Mittel 8 , die Extremwerte liegen*-bei 18° im Sommer (Kurve Ϊ3Ο in Figur 1) und bei 4° im ffinter (Kurve 132). - ---— ~ * ■■ ■-■ , ·.-. ν ___ ..^ .-...■_.,■ .-.

Die während des Tages durch Sonneneinstrahlung von ieinem Körper aufgenommene Energie geht durch Äbstrahlung innerhalb der Nachtstunden wieder verloren. Die Lufttemperatur ändert sich aber nicht proportional der eingestrahlten bzw. abgestrahlten Energie, sondern folgt dieser mit einer viel geringeren Temperaturamplitude und mit Phasenver- -.-Schiebung. Der Grund ist die Speicherung der am Tage eingestrahlten Energie durch den Boden. Wie aus dem Verlauf der Isochronen 140 in Figur 2 zu ersehen ist, dringt die tägliche Temperaturänderung etwa 3G cm tief ein- Tritt an die Stelle des relativ schiecht leitenden Bodens ein Gewässer, so verläuft die der Lufttemperatur entsprechende Änderungskurve während eines Tages noch viel flacher. Während in der freien Natur im wesentlichen nur der Boden die Wärmeeinstrahlung absorbiert, erfolgt die Absorption in bebauten Gebieten zu einem großen Teil durch senkrechte Wandungen. Wie aus den Skizzen in Figuren 3a und 3b ersichtlich ist, ist die integrale gespeicherte Wärmeenergie im Siedlungsgebiet größer, beim Gebäude übernehmen also Dach und Wände die Wärmespeicherfunktion.

Das Innenklima eines Hauses ist desto gleichmäßiger, je größer die Speicherkapazität der Wände ist. Diese ist bei gegebener Temperaturdifferenz proportional der spezifischen Wärme des Wandungswerkstoff es und der Masse. Extrem hohe Speicherwerte finden sich in Gebäuden mit mittelalterlichen Gemäuern und auch in Gewölbekellern, wo die Temperatur sich am Tage fast überhaupt nicht an-609823/0009

derfc und der Temperaturgang während eines ganzen Jahres nur wenige Grad beträgt.

Das andere Extrem einer verschwindend kleinen Speicherkapazität findet man in der Fahrzeugkabine, wo der tägliche Temperaturgang 40 und mehr betragen kann. Die Entwicklung im Hochbau führt aus ökonomiegründen zu immer leichteren Systemen. Dementsprechend verschiebt sich das Wärmespeicherverhalten immer mehr vom Verhalten starkwandigen Mauerwerkes in Richtung des Verhaltens der Fahrzeugkabine.

Die Verwendung von Speichermassen nach der Erfindung in Bauplatten löst dieses Problem. Da im Gegensatz zur Speicherung fühlbarer Wärme der Wärmetausch bei Latentspeichern ohne Temperaturänderung erfolgt, genügen oft sehr kleine Mengen an geeigneten Speicherstoffen, um sehr große Mauerstärken hinsichtlich ihres Wärmespeichervermögens zu ersetzen. So erlaubt beispielsweise Lithiumnitrat-Trihydrat mit einem Schmelzpunkt von 30° C eine Speicherung von 72 kcal/kg. Durch geeignete Mischungen kann die Haltetemperatur in weiten Grenzen herabgesetzt werden. Vergleicht man die Speicherfähigkeit eines solchen Speicherstoffes mit der Speicherfähigkeit eines 30 cm starken Mauerwerkes und gibt man eine zulässige Temperaturabweichung von 3° vor, so genügt eine aktive Schichtdicke von nur 2 mm, damit das gleiche Wärmespeichervermögen erhalten wird wie das einer Mauer von 300 mm Dicke. Ein Temperaturintervall von 3 wurde dieser Überlegung zugrunde gelegt, weil in dieser Größenordnung die physiologisch zumutbare Raumtemperaturabweichung liegt.Hierbei ist der überwiegende Einfluß der Wärmeübertragung durch Strahlung in der Klimatechnik zu berücksichtigen.

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ORIGINAL INSPECTED

Die physiologische Wärmeempfindung wird nicht nur von der Lufttemperatur, sondern vor allem durch die Strahlung, die sich mit der 4. Potenz der Temperatur ändert, bestimmt. Die meisten Bodenbeläge, z.B. Asphalt und Beton, absorbieren die Sonnenstrahlung fast vollständig und erzeugen eine Rückstrahlung entsprechend ihrer hohen Oberflächentemperatur. Bei gleicher Lufttemperatur empfindet man eine besonnte Straße unerträglich heitß, während man am Wasser die Temperatur als behaglich empfindet. Mißt man die Bodentemperatur, so liegen Straße-, Gehweg- und Mauertemperatüren in der Sommersonne zwischen 40° und 70°, während die Wassertemperatur beispielsweise 25 beträgt. Wenige Stunden nach Sonnenuntergang ist die Straßentemperatur unter die des Wassers abgefallen; jetzt bringt das Wasser angenehme Wärmestrahlung, während es in den Straßen kalt ist.

Auch hier läßt sich erfindüngsgemäß das Strahlungsklima durch Latentspeichermassen beeinflussen. Während Gehwege oder Restaurantterrassen bis auf beispielsweise 70° aufgeheizt werden, wird eine erfindungsgemäße Lateritspeicherplatte mit z.B. 20° Schmelztemperatur nicht aufgeheizt, sondern aufgeladen. Ihre Temperatur bleibt während des Tages konstant, also bleiben Terrassen, Wege, Balkone oder auch Tennisplätze angenehm kühl. Während der Nacht entlädt sich der Latentspeicher und strahlt damit eine im Vergleich zur Umgebung angenehme Wärme aus.

Figur 4 zeigt eine Wärmepufferplatte 160 z.B. für Gehwege, Hauswandungen, Separationsplatten usw. Kanäle 161 in der aus Beton bestehenden Platte sind mit Speichermasse gefüllt und an den offenen Wänden .durch angeklebte Endstücke 162 abgeschlossen.

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ORIGINAL INSPECtEÖ

Wird diese Platte 160 nicht der Sonne ausgesetzt, sondern nach außen isoliert einem geschlossenen Xnnenraum zugewandt, so lassen sich, über das ganze Jahr gesehen, sehr gleichmäßige Temperaturen verwirklichen. 1 cm Schichtdicke df Speichersubstanz entspricht nach der obigen Gegenüberstellung einer 1,5 m starken Mauer. In Wohnungen genügt die Amplitudendämpfung des täglichen Temperaturganges und dementsprechend kann eine dünnere Schicht noch ausreichen. Die Anwendung in Lagerhäusern führt zu einem Jahrestemperaturgang, der heute nur in tiefen Kellern zu verwirklichen ist.

Erfindungsgemäße Bauplatten dienen aber nicht nur zur Glättung des täglichen oder auch jährlichen Temperaturganges, sondern können auch z.B. zur Wärmeregeneration verwendet werden. Diese Regeneration ist von besonderer Bedeutung bei biologischen Klärwerken, bei denen außerordentlich große Wärmemengen aus dem abfließenden Wasser dem zufließenden Schmutzwasser zugeführt werden sollen. _ . - .

Die erfinduhgsgemäßen, wärmespeichernden Platten können weiter zur Raumklimatisierung verwendet werden.

Figur 5 zeigt eine aus Kunststoffolien aufgebaute Bauplatte. Durch Verschweißen zweier Kunststoffolien sind Hohlräume 290 geschaffen, in denen sich die Speichermasse befindet. Die Bauplatten haben keinerlei eigene Steifigkeit und müssen deshalb an Ösen 291, die in einer Lasche 292 angebracht sind, aufgehängt werden.

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OBiGJNAL INSPECTED

Claims

■■1-96.7 ü 09

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Patentansprüche

Bauplatte für Wände, Decken, Baden und Dächern von Gebäuden, Terrassen, Wege und dergleichen, die Elemente mit wärmespeichernden Massen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmespeichernden Massen schmelzbare Massen sind, welche sich in, in den Platten vorgesehenen Hohlräumen befinden und daß die Phasenumwandlungstemperatur dieser Massen mit der mittleren Tagestemperatur der Platten zusammenfällt.
2. Bauplatte nach Anspruch 1, wobei die Platte als wärmeabgebende Platte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumwandlungstemperatur geringfügig über der Tagestemperatur liegt.
3. Bauplatte nach Anspruch 1, wobei die Platten als kühlende Platten ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumwandlungstemperatur geringfüig unter der mittleren Tagestemperatur liegt.
4. Bauplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmespeichernden Massen in Verbindung mit wärmeisolierenden Elementen angeordnet sind.
5. Bauplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten als Hauswandungen ausgebildet sind, die nach außen isoliert dem Innenraum zugewandt sind.
6. Bauplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie horizontal verlaufende Kanäle einschließt, in denen sich die Speichermasse befindet.

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7. Bauplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch Verschweißen von Kunststoffolien ausgebildet werden.
8. Bauplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten an einer tragenden Wand befestigt werden.
9. Bauplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermasse Hydrate Verwendung finden.
10. Bauplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus Beton besteht, welche Hohlräume in Form von horizontalen Kanälen aufweist.

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L e e r s e i f e