DE19808084A1 - Refurbishment of multi-storey prefabricated buildings with a superior architecturally appealing facade using a new solar thermal solution - Google Patents
Refurbishment of multi-storey prefabricated buildings with a superior architecturally appealing facade using a new solar thermal solutionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine eigengründende, selbsttragende Fassade mit Vorsatzelementen aus Leichtbeton zur Wärmedämmung mit einer eigenen architektonischer Ausdruckskraft durch Oberflächengestaltung, die aktiv mittels Beschichtung und passiv durch Formgebung erfolgt. Diese Fassade wird durch entsprechende konstruktive Gestaltung zum wesentlichen Bestandteil neuer Lösungen bei der Versorgungstechnik für Wasser, Abwasser, Be- und Entlüftung, Elektroenergie sowie der Raumklimatisierung. Diese Fassade führt in Verbindung mit der Nutzung neuer solarthermischer Dachgestaltung und der Erdfeststoffspeichertechnik zu einem neuen System der Sanierung mit Niedrigenergiehausstandard von vorhandenen Bauten speziell Plattenbauten unter Einbeziehung der solaren Energienutzung für die Beheizung der Wohnungen.The invention relates to a self-founding, self-supporting facade with facing elements made of lightweight concrete for thermal insulation with its own architectural expressiveness through surface design that is active through coating and passively through shaping he follows. Appropriate constructive design makes this facade essential Part of new solutions for the supply technology for water, waste water, loading and Ventilation, electrical energy and room air conditioning. This facade connects with the use of new solar thermal roof design and earth solid storage technology to a new system of renovation with low energy house standard of existing ones Buildings specifically prefabricated with the use of solar energy for the Heating the apartments.
Fassaden zur zusätzlichen Wärmedämmung gibt es in den verschiedensten Ausführungen mit verschiedensten Wärmedämmaterialien einschließlich einer Hinterlüftung. Ebenso sind vorgemauerte Fassaden besonders bei kleineren Gebäuden, wie Einfamilienhäusern, üblich. Die sogenannte Hinterlüftung dient dabei besonders zur Abführung von möglicher Feuchtigkeit im Mauerwerk. Auch sind technische Lösungen beschrieben, z. B. in der OS 36 09 452, bei denen erwärmte Luft zwischen Fassade und Mauerwerk geleitet wird.Facades for additional thermal insulation are available in a wide variety of designs with various thermal insulation materials including ventilation. Likewise are Prefabricated facades are particularly common in smaller buildings, such as single-family houses. The so-called rear ventilation is particularly used to discharge possible Moisture in the masonry. Technical solutions are also described, e.g. B. in the OS 36 09 452, in which heated air is conducted between the facade and the masonry.
Typisch bei all den hinterlüfteten Fassaden ist ein geringer Abstand zwischen der äußeren Fassade und der inneren Wand.A typical feature of all ventilated facades is a small distance between the outer ones Facade and the inner wall.
Die solarthermische Energiegewinnung und ihre Speicherung in Erdfeststoffspeichern sind ebenfalls bekannt und sehr umfänglich in der PCT Patentschrift WO 97/10474 beschrieben. The solar thermal energy generation and their storage in earth solids stores are also known and very extensively described in PCT patent specification WO 97/10474.
Aufgabe der Erfindung ist es, aus all den beschriebenen und in der Praxis erprobten technischen Lösungen zur Wärmedämmung von Gebäuden, der Nutzung der solaren Wärmeenergie für das Beheizen von Gebäuden, der Nutzung des Erdreiches zur Wärmespeicherung und Kühlung sowie der gebäudetechnischen Versorgung mit Wasser, Abwasser, Elektroenergie, Frisch- und Abluft eine technisch vorteilhafte Lösung vorzuschlagen, die auf dem Vorhandenen aufbaut, dieses kombiniert und ergänzt und so eine neue technische Lösung für die Sanierung von vorhandenen Bauten speziell Plattenbauten darstellt.The object of the invention is, from all those described and tried in practice technical solutions for thermal insulation of buildings, the use of solar Thermal energy for heating buildings, using the ground for Heat storage and cooling as well as the building's technical water supply, Wastewater, electrical energy, fresh and exhaust air are a technically advantageous solution propose that builds on what already exists, combines and complements it, and so on a new technical solution for the renovation of existing buildings specifically Represents prefabricated buildings.
Die erfinderische Lösung beinhaltet mehrere eigenständige technische Lösungen, die in ihrer Kombination die Vorteile dieser Erfindung bewirken.The inventive solution includes several independent technical solutions in their Combination bring about the advantages of this invention.
So wird die Vorsatzfassade auf ein eigenes vorgefertigtes Fundament vor der Plattenwand (alte Fassade) aus geschoßhohen vorgefertigten Leichtbetonelementen in einem Abstand von 15-36 cm montiert und mittels Abstandhalter und Anker an der bisherigen Plattenwand fixiert.So the facade is on its own prefabricated foundation in front of the panel wall (old facade) from floor-to-ceiling prefabricated lightweight concrete elements at a distance 15-36 cm and mounted on the previous panel wall using spacers and anchors fixed.
Das Konstruktive an der beschriebenen Vorsatzfassade sind senkrechte Kanäle, in denen die Versorgungsleitungen für Wasser, Abwasser, Be- und Entlüftung, Elektroenergie entsprechend Abb. 1 aufgenommen werden. Weiter sind etagenweise von außen verschließbare, optisch nicht sichtbare Öffnungen für Montage und Reparatur der Versorgungsleitungen vorgesehen. Die Fixierung der möglichst geschoßhohen Vorsatzfassadenelemente zueinander erfolgt mittels Nut und Feder an den waagerechten und senkrechten Seiten der Vorsatzfassadenelemente.The constructive features of the front facade described are vertical ducts in which the supply lines for water, sewage, ventilation and electrical energy are accommodated in accordance with Fig. 1. Openings that are closable from the outside and visually invisible are also provided for assembly and repair of the supply lines. The front facade elements, which are as high as floor as possible, are fixed to each other by tongue and groove on the horizontal and vertical sides of the facade facade elements.
Als Material für die vorgefertigten Leichtbetonelemente der Fassade ist Leichtbeton mit einem spezifischen Gewicht von 0,8 Mp/m3 und einem k-Wert von 0,06 vorgesehen. Die Stärke der Fassadenplatten soll 18-22 cm betragen. Die Montage am Gebäude erfolgt mit den im Baugewerbe üblichen Verfahren.Lightweight concrete with a specific weight of 0.8 Mp / m 3 and a k-value of 0.06 is intended as the material for the prefabricated lightweight concrete elements of the facade. The thickness of the facade panels should be 18-22 cm. The assembly on the building is carried out with the usual procedures in the building trade.
Umbau des Flachdaches in ein Satteldach mit einer Dachschräge von 3 bis 6 Grad, und Aufsetzen einer Dachfirstabdeckung, die über eine transparente halbkreisförmige Abdeckung die Sonnenstrahlen mit Hilfe eines im unteren Bereich der Dachfirstabdeckung angeordneten parabolischen Metallspiegels auf die im Brennpunkt befindlichen Metallröhren konzentriert (Sammellinseneffekt). Diese Metallröhren sind mit einer hitze- und kältebeständigen Flüssigkeit gefüllt und mit einem Wärmeaustauscher verbunden. Diese technische Lösung ermöglicht eine schnelle Erwärmung bei Sonneneinstrahlung auch im Winter. Die so gewonnene Wärmeenergie wird für die Warmwasseraufbereitung der Wohnungen und zum Aufheizen des Erdfeststoffspeichers gemäß Abb. 2 genutzt. Conversion of the flat roof into a saddle roof with a roof pitch of 3 to 6 degrees, and installation of a roof top cover, which concentrates the sun's rays on the metal tubes located at the focal point via a transparent semicircular cover with the help of a parabolic metal mirror arranged in the lower area of the roof top cover (converging lens effect). These metal tubes are filled with a heat and cold resistant liquid and connected to a heat exchanger. This technical solution enables rapid warming in sunlight, even in winter. The thermal energy obtained in this way is used to heat the apartments' hot water and to heat up the earth solids storage as shown in Fig. 2.
Ausbau des gesamten Daches als Thermosolardach. Beide Thermosolaranordnungen dienen zur Warmwasseraufbereitung und zur solaren Wärmespeicherung im Erdfeststoffspeicher. Mit dieser technischen Lösung zur Nutzung der Sonne als Energiequelle wird eine alternative umweltgerechte Energielösung zum Beheizen und der Warmwasseraufbereitung des Gebäudes geschaffen. Mit der halbkreisförmigen Dachfirstabdeckung wird darüber hinaus eine für das Gebäude anspruchsvolle Architektur des Daches erzielt.Expansion of the entire roof as a thermosolar roof. Both thermosolar arrangements are used for hot water preparation and solar heat storage in the Earth solids storage. With this technical solution to use the sun as Energy source becomes an alternative environmentally friendly energy solution for heating and Water heating of the building created. With the semicircular Roof roofing will also become a demanding architecture for the building of the roof.
Der Erdfeststoffspeicher zur Speicherung und Entnahme der gewonnenen solaren Wärmeenergie wird rechts und links bzw. um das gesamte zu sanierende Gebäude bei vorhandenen geeigneten geologischen Bedingungen durch das Einbringen von primären und sekundären flüssigkeitsgefüllten Schlauchsystemen und deren Abdeckung mit einer von der Fundamentsohle nach unten geneigten Wärmeabschirmung aus EPS (Styropur) oder anderen geeigneten Materialien mit einem k-Wert max. 0,2 unter Beachtung der Anforderungen gemäß PTC Patentschrift WO 97/10474 angeordnet.The earth solids storage for storing and extracting the solar energy obtained Thermal energy is added on the right and left or around the entire building to be renovated existing suitable geological conditions through the introduction of primary and secondary liquid-filled hose systems and their covering with one of the Foundation sole with heat shield made of EPS (Styrofoam) or other suitable materials with a k-value max. 0.2 considering the Requirements according to PTC patent specification WO 97/10474 arranged.
Das Erdreich oberhalb der Wärmeabschirmung mit seinem Temperaturpotential von ca. 10 Grad C wird zur Kühlung der Frischluft für die Innenräume und der Wandflächen der jetzt durch Fassade und Luftzwischenschicht abgeschirmten Plattenwand genutzt, dazu werden im Erdreich flüssigkeitsgefüllte Schlauchsysteme in ca. 1,2-1,5 m Tiefe verlegt, die über Wärmeaustauscher die Frischluft für die Innenräume im Sommer kühlen sowie die an den Wänden der alten Plattenwand angebrachten Kühlschlauchsysteme mit kühlender Flüssigkeit versorgen. Wird auf diese Kühlschlauchsysteme verzichtet, ist es möglich, kühle Luft über Wärmeaustauscher zu erzeugen und in den Luftzwischenräumen zirkulieren zu lassen.The soil above the heat shield with its temperature potential of approx. 10 Degree C is used to cool the fresh air for the interior and the wall surfaces of the now panel wall shielded by facade and intermediate air layer are used In the ground, liquid-filled hose systems are laid at a depth of approx. 1.2-1.5 m, the above Heat exchangers cool the fresh air for the interiors in summer as well as the outside Walls of the old plate wall attached cooling hose systems with cooling Supply liquid. If these cooling hose systems are dispensed with, it is possible to cool them Generate air via heat exchangers and circulate in the air gaps to let.
Für die Erzeugung von warmer Frischluft, die Erwärmung der alten Plattenwände über die Kühlschlauchsysteme bzw. die Erzeugung von warmer Luft zur Zirkulation in den Luftzwischenräumen werden die Wärmeaustauscher und Kühlschlauchsysteme an die sekundären Schlauchsysteme des Erdfeststoffspeichers angeschlossen bzw. auf diese umgeschaltet. For the generation of warm fresh air, the heating of the old panel walls via the Cooling hose systems or the generation of warm air for circulation in the The heat exchangers and cooling hose systems are connected to the air gaps secondary hose systems of the earth solids storage connected to or on these switched.
Die Abkühlung und Erwärmung der Frischluft erfolgt wie oben beschrieben über Wärmeaustauscher und wird über in der Luftzwischenschicht der Fassade installierte Kanäle in die Wohnräume geleitet, gleiches erfolgt mit der Abluft über Abluftkanäle. Die Abluft kann über eine Dachentlüftung abgeleitet oder über ein Wärmerückgewinnungssystem abgekühlt werden, und die gewonnene Wärme wird dann einem Erdfeststoffspeicher über entsprechende technische Anlagen zugeführt.The cooling and heating of the fresh air takes place as described above Heat exchanger and is via ducts installed in the intermediate air layer of the facade led into the living rooms, the same is done with the exhaust air via exhaust air ducts. The exhaust air can derived via a roof ventilation system or cooled via a heat recovery system and the heat gained is then transferred to an earth solids storage appropriate technical systems supplied.
Nach der Sanierung ergibt sich folgender Wandaufbau: Vorsatzfassade aus Leichtbeton mit einem Wärmedämmwert von k = 0,18, einer Luftzwischenschicht von 18-36 cm mit Kanälen für die Versorgungsleitungen (Wasser, Abwasser, Be- und Entlüftung, Elektroenergie) und der alten Betonplattenwand als Innenwand.After the renovation, the following wall structure results: Front facade made of lightweight concrete with a thermal insulation value of k = 0.18, an air intermediate layer of 18-36 cm with channels for the supply lines (water, wastewater, ventilation, electrical energy) and the old concrete slab wall as the inner wall.
Zur Klimaregulierung der Innenräume wird jetzt die als Innenwand geltende alte Betonwand über in der Luftzwischenschicht angebrachte Kühl- oder Wärmeschlauchsysteme oder durch Zirkulation von erwärmter oder gekühlter Luft erwärmt oder gekühlt und so als Strahlungswand für die Raumklimatisierung genutzt.The old concrete wall, which is considered the inner wall, is now used to regulate the climate of the interior via cooling or heating hose systems installed in the intermediate air layer or through Circulation of heated or cooled air warmed or cooled and so as Radiant wall used for air conditioning.
Die beiden Raumklimakomponenten wärmende oder kühlende Betonaußenwand des Raumes und eine temperierte und gefilterte Frischluftzuführung sowie eine darauf abgestimmte Abluftabführung schafft für diese Räume gute Bedingungen der Behaglichkeit bei minimalem Energiebedarf.The two indoor climate components warming or cooling concrete outer wall of the Room and a temperature-controlled and filtered fresh air supply and one on it coordinated exhaust ventilation creates good conditions for these rooms Comfort with minimal energy consumption.
Ist wegen geologischer Bedingungen am Standort durch hohen Grundwasserstand oder drängendes Schichtenwasser die nachträgliche Errichtung eines Erdfeststoffspeichers nicht gegeben, so können an geeigneter Stelle in Nähe des Gebäudes ein thermisch isolierter Feststoffspeicher im Erdreich eingebaut und an die Thermosolaranlage angeschlossen werden. Für die Wärmebereitstellung an Stelle des Erdfeststoffspeichers und thermisch isolierter Feststoffspeicher kann auch eine entsprechende Wärmepumpenanlage mit Erdkollektor seitlich des Gebäudes als alternative Energiequelle oder konventionelle Wärmeerzeugungsanlagen möglichst in Kombination mit der Thermosolaranlage des Daches genutzt werden.Is due to geological conditions at the site due to high groundwater level or urgent stratified water does not require the subsequent erection of an earth solids storage given, a thermally insulated at a suitable location near the building Solid matter storage installed in the ground and connected to the thermosolar system become. For the provision of heat instead of the earth solid storage and thermally Insulated solids storage can also be used with a corresponding heat pump system Earth collector on the side of the building as an alternative energy source or conventional Heat generation systems if possible in combination with the thermosolar system of the roof be used.
Mit dieser erfinderischen Lösung wird die Sanierung bei vorhandenen Bauten vereinfacht und die Sanierungsarbeiten vorrangig in die äußeren Gebäudeteile, wie Dach, Fassade, Fundament verlegt. Mit der eigengründenden, selbsttragenden Fassade mit Vorsatzfassadenelementen aus Leichtbeton wird es möglich, an den vorhandenen Plattenbauten hinsichtlich Formgebung und Beschichtung vielfältige Fassadengestaltungen konstruktiv und kostengünstig vorzunehmen. With this inventive solution, the renovation of existing buildings is simplified and the renovation work primarily in the outer parts of the building, such as roof, facade, Foundation laid. With the self-founding, self-supporting facade Facade elements made of lightweight concrete make it possible to use the existing Panel buildings in terms of shape and coating of diverse facade designs constructively and inexpensively.
Mit der Verlegung der Strangleitungen zu den einzelnen Wohnungen in den Kanalschächten der Fassade wird eine weitgehende von dem Versorgungsschächten unabhängige Raumaufteilung der Wohnungen ermöglicht. Notwendige Reparaturen, Strangerneuerungen können ohne das Betreten der Wohnungen vorgenommen werden.With the laying of the string lines to the individual apartments in the manholes the facade becomes largely independent of the supply shafts Allocation of the apartments allows. Necessary repairs, line renewals can be done without entering the apartments.
Mit der erfinderischen Lösung werden weiter die Wohnqualität durch Steigerung der Behaglichkeit im Wohnbereich über eine dem Raumklima dienende Oberflächentemperatur der Außenwände in Verhindung mit einer temperierten und gefilterten Frischluftzuführung und einer darauf abgestimmten Abluftabführung erhöht.With the inventive solution, the living quality is further increased by Comfort in the living area via a surface temperature that serves the indoor climate the outer walls in connection with a tempered and filtered fresh air supply and a coordinated exhaust air discharge increased.
Mit der solarthermischen Nutzung des Daches, dem Einsatz von Erdspeichertechnik und dem Fassadenaufbau sowie mit dem Einsatz von Wärmeschutzfenstern wird für diese Gebäude nachträglich ein Niedrigenergiehausstandard erreicht, der auch zukünftigen Anforderungen gerecht wird, die laufenden Betriebskosten für Heizung und Klimatisierung minimiert und so einen Beitrag zur CO2-Senkung und Vermeidung weiterer umweltschädlicher Emissionen für unsere Umwelt leistet. With the solar thermal use of the roof, the use of underground storage technology and the facade structure as well as with the use of heat protection windows, a low-energy house standard is subsequently achieved for these buildings, which also meets future requirements, minimizes the running operating costs for heating and air conditioning and thus contributes to CO 2 reduction and avoidance of further environmentally harmful emissions for our environment.
Abb. 1 Außenwandschnitt, Fig. 1 external wall section,
Abb. 2 Gebäudeschnitt, Fig. 2 building section,
Abb. 3 Dachfirstabdeckung als Solarkollektor. Fig. 3 Roof top cover as a solar collector.
11
Leicht-Beton
Light concrete
22nd
Kanal für Versorgungsleitungen
Channel for supply lines
33rd
Abstandshalter
Spacers
44th
Bestehende Außenwand
Existing outer wall
55
Bestehende Innenwand
Existing interior wall
66
Dachfirstabdeckung als Solarkollektor
Roof top cover as a solar collector
77
Dach mit Solarabsorber
Roof with solar absorber
88th
Thermische Abschirmung
Thermal shield
99
Rohrsystem für solaren Wärmetauscher
Pipe system for solar heat exchangers
1010th
Fassadenfundamente
Facade foundations
1111
Wärmetransparente Abdeckung
Transparent cover
1212th
Rohrsystem zur solaren Wärmegewinnung im Reflektorbrennpunkt
Pipe system for solar heat generation in the reflector focus
1313
Metallreflektor
Metal reflector
1414
Rohrsystem für solaren Dachabsorber
Pipe system for solar roof absorbers
1515
Wärmeisolierung des Daches
Thermal insulation of the roof
1616
Dachschräge 3-6 Grad
Sloping roof 3-6 degrees
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