DE19915568A1

DE19915568A1 - Technisches System zut temporären Isolierung (Wärmeschutz)

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Publication number: DE19915568A1
Application number: DE1999115568
Authority: DE
Original assignee: LUEKE ANDREAS
Current assignee: LUEKE ANDREAS
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-11-02

Abstract

Herkömmliche Isolierungen sind aufgrund ihres Volumens und mangels Transparenz nicht geeignet zur temporären Isolierung von größeren Flächen oder verglasten Bauteilen. DOLLAR A Das neue System ermöglicht die Ausnutzung des Prinzips der isolierenden Luftschicht auf eine neue Art, zusätzlich oder teilweise auch als Ersatz zu gebräuchlichen Techniken. DOLLAR A Dabei sind aufblasbare Luftkissen, die mehrfach übereinander angeordnet werden können, durch die Möglichkeit des Auf- und Abrollens bzw. Auf- und Entfaltens sehr flexibel anwendbar. Somit können die aus z. B. transparentem Kunststoff bestehenden Kissen jederzeit und temporär genutzt werden und sind nach Gebrauch auf kleinstem Raum zu verstauen. Das ermöglicht eine effektive Isolierung, auch großer Flächen, je nach Bedarf und in kürzester Zeit. DOLLAR A Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich z. B. durch die Isolation von: DOLLAR A Glasbauteilen, Wasseroberflächen beheizter Schwimmbäder, gekühlter Ware (bei deren Transport), außerdem zur Errichtung von getrennten Klimazonen in Gewächshäusern oder auch deren Abtrennung (Verkleinerung) bei Teilauslastung, sowie zur provisorischen Abdichtung von Fenster und Türöffnungen bei Neubauten.

Description

Problem: Gute, wirksame Isolierungen sind voluminös, nicht variabel einsetzbar und nicht transparent. Das führt unter anderen im Bereich von Fenstern und verglasten Fassaden zu Problemen bei deren wirksamen Isolierung. Hier ist es nur möglich, durch einen erhöhten Materialaufwand (Mehrfachverglasung) und spezielle Beschichtungen eine ansprechende Isolierwirkung zu erzielen. Beide Varianten weisen jedoch Mängel auf. Zum einen filtern beschichtete Scheiben wichtige Teile des Sonnenlichtes heraus, was sich negativ auf den Pflanzenwuchs und das Wohlbefinden des Menschen auswirkt. Andererseits ist das Prinzip der Isolierverglasung aus wirtschaftlichen und technischen Gründen nur begrenzt möglich, da Baumaße, Gewicht und nicht zuletzt die Kosten zu groß werden.

Auch die Nutzung von Rolläden ist nicht optimal, da sie ausschließlich nachts genutzt werden, die Isolierwirkung vergleichsweise gering und deren Einbau zudem nicht überall möglich ist. Außerdem müssen Rolladenkästen selbst aufwendig isoliert werden.
- Besonders bei älteren Wohnhäusern besteht hier Nachholbedarf -

Technisches System zur temporären Isolierung (Wärmeschutz)

Die neuartige, temporäre Isolierung beruht auf der Erkenntnis, daß ruhende Luft isolierend wirkt. Bringt man mit Hilfe der neuen Isolierung eine ruhende Luftschicht von 10 mm z. B. vor eine Glasscheibe, so erhöht sich der Wärmeleitwiderstand Rλ dieser Scheibe um 0,14 m² K/W - Schrödel Tabellenbuch S.H.L. Schrödel Schulbuchverlag GmbH, Hannover Seite 176 Tabelle 176.6. - Mit jeder zusätzlichen Luftschicht erhöht sich der Wärmeleitwiderstand, vorausgesetzt diese beträgt ebenfalls 10 mm, um diesen Wert.

Die nachfolgenden Berechnungen beruhen auf der Formel aus Tabelle 176.4 Schrödel S. 176.

Beispiel

Für drei Luftschichten ergibt sich somit ein Wärmeleitwiderstand Rλ von:

Rλ = 3.0,14 m²K/W = 0,42 m²K/W

Zum Vergleich eine übliche Isolierung der Gruppe 0,40:
- Schrödel Seite 177 Tab. 177.1 -

Um den Wert von Rλ = 0,42 m²K/W zu bekommen müßte die Schichtdicke "d" dieser Isolierung betragen:

Rλ = d/λ daraus folgt d = Rλ.λ

d = 0,4 m²K/W.0,04 W/m²K

d = 0,0168 m = 16,8 mm

Gegenüberstellung:
30 mm der neuen, variablen Isolierung + Wandstärken, ermöglichen den gleichen Wärmeleitwiderstand wie 16, 8 mm einer herkömmlichen Isolierung der Gruppe 0,40

Anders ausgedrückt:
Ein Fenster hat einen Wärmedurchgangskoeffizient K von 1,4 W/m²K - Schrödel Seite 177 Tab. 177.2 - Das entspricht einem Wärmedurchgangswiderstand Rk von:

Rk = 1/1,4 W/m²K = 0,71 m²K/W.

Mit der neuen Isolierung erhält man bei dreifacher Nutzung einen verbesserten Wärmedurchgangswiderstand Rk von:

Rk = 0,71 m²K/W + 0,42 m²K/W = 1,13 m²K/W

Das entspricht einem Wärmedurchgangskoeflizient K von:

K = 1/1,13 m²K/W = 0.88495 W/m²K

Gegenüberstellung:
ohne neue Isolierung

K = 1,4 W/m²K

mit neuer Isolierung
(z. B. dreifach)

K = 0,89 W/m²K

Damit ergibt sich eine Einsparung von:

1,4 W/m²K - 0,89 W/m²K = 0,51 W/m²K

oder:

100%/1,4.0,51 = 36%

Abschließend möchte ich noch darauf hinweisen, daß die neue, temporär nutzbare Isolierung bei älteren Fenstern bzw. Glasbauteilen einen wesentlich größeren Einspareffekt hat.

Bei einem Fenster mit K = 2 W/m²K wären die Wärmeverluste z. B. um 50% geringer. Damit ist die neue Isolierung besonders gut zur nachträglichen Isolation geeignet. Sinnvoll ist jedoch auch die zusätzliche Nutzung bei neuen Bauteilen.

Mögliche Anwendungsgebiete

1. Die einfachste Anwendung ergibt sich durch die ausschließliche Nutzung der im Punkt 1 des Hauptanspruchs beschriebenen Luftkissen. Diese könnten auf die jeweils benötigten Maße bzw. Formen angefertigt werden und an die entsprechenden Flächen angebracht werden.
2. Als zusätzliche Isolierung für Glasbauteile, vor allem da, (aber nicht ausschließlich) wo keine Rolladen vorhanden sind, wobei das System nach Punkt 2.1 durch die kleinen Ausmaße evt. in die Rahmenkonstruktionen integriert werden kann:
- a) für herkömmliche Fenster
- b) bei großflächigen Glasfassaden
- c) in Wintergärten
Besonders gut geeignet ist das System z. B. für die dünnwandige Holzrahmenbauweise
3. In Gewächshäusern:
- a) zur direkten Isolation der Außenwände
- b) zum Errichten von getrennten Klimazonen mit unterschiedlichen Temperaturen, wobei das mit der entsprechenden Vorinstallation in sehr kurzer Zeit und temporär möglich ist.
- c) zum Abtrennen (Verkleinern) bei Teilauslastung
- d) Mit entsprechendem Grundgerüst besteht auch die Möglichkeit, ein kleines Gewächshaus, etwa ihr den Privatgebrauch, als mobilen Bausatz der kurzfristig auf und abgebaut werden kann, zu gestalten.
4. Als isolierende Abdeckung für die Wasseroberfläche von beheizten Schwimmbecken, wobei durch die kompakten Ausmaße im ungenutzten Zustand siehe (P2.1 u. f.), auch größere Flächen problemlos temporär isoliert werden könnten.
5. Zur provisorischen Abdichtung von Fenster und Türöffnungen in Rohbauten, um auch bei niedrigen Temperaturen Innenarbeiten zu ermöglichen, wobei eine variable Gestaltung der Luftkissen bzw. dessen Kammern die Anpassung an unterschiedliche Baumaße erlaubt.
6. Als Kälteschutz z. B. bei der Auslieferung von gekühlter Ware.

Claims

1. Technisches System zur temporären Isolierung (Wärmeschutz), dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierwirkung durch mindestens eine oder wahlweise mehrere ruhende Luftschicht(en) ermöglicht wird, welche mit Hilfe von aufblasbaren Luftkissen gebildet wird (werden),

1. 1.1 die aus einem geeigneten Kunststoff (Anforderungen: reißfest, flexibel, recycelbar) bestehen und durch Verschweißen hergestellt werden,
2. 1.2 die je nach Anforderung transparent oder undurchsichtig sein können,
3. 1.3 deren Wandabstand im Betriebszustand 10 mm beträgt,
4. 1.3.1 was durch entsprechend lange Laschen ermöglicht wird, die an den Innenseiten zweier Wände fest verschweißt sind, (Abb. 1, 2)
5. 1.3.2 oder durch versetzt angeordnetes, punktuelles Aufeinanderschweißen der Vorder- und Rückwand ermöglicht wird. (Abb. 2)
6. 1.4 die durch flächendeckendes Aufeinanderschweißen an allen Seiten verstärkte Randstreifen haben könnten, woran Befestigungselemente montiert werden
7. 1.4.1 wobei die Randstreifen durch Gewebe verstärkt sein können.
8. 1.5 die unten mindestens eine Anschlußmöglichkeit haben, (Abb. 4 u. 5)
9. 1.6 die für die Befüllung über die Welle (P.2.1.3 u. f.) oben eine Anschlußmöglichkeit haben, entweder seitlich, (Abb. 4) oder direkt, (Abb. 5)
10. 1.7 die, um die Effizienz zu erhöhen, mehrfach übereinander angeordnet werden können, (Abb. 4)
11. 1.7.1 wobei Verbindungen durch Befestigungselemente an den Randstreifen möglich sind
12. 1.7.2 und die Verbindung der Luftkammern durch einfache Steckverbindungen geschieht, welche in die Anschlüsse aus (P1.5) gesteckt werden (Beispielhafte Steckverbindungen siehe Abb. 3)
13. 1.7.2.1 und den Einbau von Ventilen ermöglichen.
14. 1.8 in deren Innern sich eine Trennwand befinden kann, welche im unteren Bereich nicht verschweißt ist, (P.1.4) weshalb sich nach der Befüllung zwei Luftkissen ausbilden, (Abb. 5)
15. 1.8.1 wobei auch diese Variante die Kombination mehrere Luftkissen, wie im (P1.7 u. f.) beschrieben, ermöglicht.
16. 1.9 die einen Anschluß zum manuellen Befüllen und Entleeren haben, Einbau siehe (P1.7.2 u. f. oder P1.13.1)
17. 1.10 die ein Ventil zur Vermeidung von zu großen Drücken (Überdruckventil) haben, daß beim Aufrollen gleichzeitig eine Entleerung ermöglicht, Einbau siehe (P1.7.2 u. f. oder P1.13.1)
18. 1.11 die ein automatisches Öffnen und Schließen ermöglichen, indem eine oder mehrere Öffnungen bei ganz ausgefahrenem System entgegen einem Federdruck abgedichtet werden. Dieser Federdruck sorgt beim Einfahren des Systems für ein automatisches Öffnen. (Abb. 3, 4, 5)
19. 1.12 deren ordnungsgemäße Befüllung überwacht werden kann,
20. 1.12.1 durch einen Druckschalter,
21. 1.12.2 oder einen Taster, die einen optischen oder akustischen Alarm auslösen könnten.
22. 1.13 die unten auf ganzer Länge an einem Profil befestigt sein können, (Abb. 1, 8)
23. 1.13.1 welches als hohles Profil die Aufgaben des Mehrfachstöpsels (P1.7.2) übernehmen kann (Abb. 4, 5, 8) oder diesem als Befestigungskonsole dient,
24. 1.13.2 wobei die Befestigungen an den Luftkissen durch Zugfedern gedämpft werden, um beim Ausfahren b. z. w. Abrollen einen Totpunkt zu vermeiden.
25. 1.14 die zwischen zwei Schienen, welche als Führung dienen, verlaufen können, (Abb. 6)
26. 1.14.1 wobei für diesen Fall an beiden Seiten der Luftkissen kleine Röllchen oder Schlitten befestigt werden, die in den Schienen laufen, (Abb. 6)
27. 1.14.1.1 was die Einhaltung des Wandabstandes aus (P1.3) auch ohne besondere Maßnahmen ermöglicht.
28. 1.14.2 und als Doppelschiene für eine Reihenschaltung bei großen Flächen geeignet sind.

2. Technisches System zur temporären Isolierung (Wärmeschutz), dadurch gekennzeichnet, daß es, gemessen an den erzielbaren Wärmedurchgangswiderstand im genutzten Zustand, im ungenutzten Zustand durch das Ablassen der isolierenden Luftschicht und in Verbindung mit (P2.1), auf außergewöhnlich kleinen Raum verstaut werden kann,
V ungenutzt = V genutzt - V Luft = V Material,

1. 2.1 dadurch, das die im Punkt 1 und folgenden beschriebenen Luftkissen oben an einer drehbar gelagerten Welle befestigt sind, welche ein Auf- und Abrollen ermöglicht, (Abb. 1)
2. 2.1.1 was durch den Einsatz von Kugellagern geschehen kann.
3. 2.1.2 Die Welle kann aus vollem Material bestehen oder hohl sein.
4. 2.1.3 Für die im Punkt 4.3.3 beschriebene Befüllung der Luftkissen ist an der Welle ein Anschluß vorgesehen,
5. 2.1.3.1 der entweder seitlich für eine Verbindungsleitung zum Anschluß aus (P1.6) siehe (Abb. 4, 11)
6. 2.1.3.2 oder durch direktes Einstecken der Steckverbindung am Luftkissen in den dafür vorgesehenen Anschluß an der Welle siehe (P1.6) und (Abb. 5, 11) möglich ist.
7. 2.1.4 Die Welle kann mit Rückziehfedern ausgestattet werden, was für die Betriebsmöglichkeiten (P2.1.5.1 u. P2.1.5.2.1/P2.1.5.2.1.1) nützlich ist.
8. 2.1.5 Der Betrieb kann manuell erfolgen,
9. 2.1.5.1 durch einfaches Herausziehen der Luftkissen, die anschließend in eine Halterung befestigt werden, (Abb. 7)
10. 2.1.5.2 durch den Einsatz einer Kurbel,
11. 2.1.5.2.1 welche zwei Seile aufrollt, die an den äußeren, unteren Seiten des jeweiligen Luftkissens bzw. dessen Profils (P1.13) befestigt sind, (Abb. 10)
- Kommt das Profil nicht zum Einsatz, werden die Befestigungspunkte an den Luftkissen durch Zugfedern entlastet. -
12. 2.1.5.2.1.1 wobei die Seile, über Umlenkrollen geführt, das Kurbeln an jeder gewünschten Stelle ermöglichen.
13. 2.1.5.2.1.2 Gleichzeitig kann ein an der Welle befestigtes Seil aufgerollt werden, was auch das Aufrollen des Systems per Kurbel ermöglicht.
Dabei ist jedoch die entsprechende Übersetzung zu berücksichtigen.
14. 2.1.5.2.2 wobei die Kurbelkraft durch eine Welle verlängert, direkt an der oberen Welle ansetzen kann, was ein Auf- und Abrollen des Systems ermöglicht.
Vorteilhaft ist dabei das Profil aus (P1.13).
Das vollständig abgerollte System wird anschließend in eine Halterung befestigt. (Abb. 8)
15. 2.1.5.2.2.1 Dazu ist jedoch eine Kraftumlenkung z. B. durch entsprechende Zahnkränze erforderlich.
16. 2.1.5.2.3 Möglich ist auch eine Art "Riemenantrieb". Dabei befindet sich an beiden äußeren Seiten des Systems jeweils eine Schlaufe, die oben über die Welle und unten über eine fest installierte Rolle geführt ist. Diese Schlaufen werden mit den äußeren, unteren Seite des jeweiligen Luftkissens bzw. des Profils (P1.13) befestigt.
Kommt das Profil nicht zum Einsatz, werden die Befestigungspunkte an den Luft kissen durch Zugfedern gedämpft.
Bei entsprechender Spannung der Schlaufen ist somit ein gleichmäßiges Auf- und Ab rollen des Systems möglich. Ansatzpunkte für eine Kurbel ergeben sich an den unteren Rollen, der oberen Welle und den Schlaufen selbst. (Abb. 9)
17. 2.1.5.3 Die bislang benutzten Beschreibungen - oben und unten - dienten nur zum Verständnis. Der Einbau des Systems kann je nach Wunsch passieren. Dabei ist es egal, ob die Benutzung von oben nach unten, von links nach rechts bzw. jeweils umgekehrt erfolgt. Grundsätzlich ist der Einbau in jeder Position möglich.
18. 2.2 dadurch, daß man die im Punkt 1.1 u. f. beschriebenen Luftkissen nach dem Entleeren auffalten kann, (Abb. 12)
19. 2.2.1 wobei das direkt in ein dafür bestimmtes Behältnis b. z. w. einen Schacht, unter dem zu isolierenden Bauteil geschieht,
20. 2.2.1.1 worin eine Seite der Luftkissen fest montiert wird
21. 2.2.1.2 und ein Anschluß zur Befüllung vorhanden ist.
22. 2.2.2 Die Entleerung der Luftkissen erfolgt durch zwei dicht nebeneinander angeordnete, gummierte Wellen, die drehbar gelagert sind und deren Länge sich durch die Breite der jeweils eingesetzten Luftkissen ergibt.
23. 2.2.2.1 Die 1. Welle kann durch eine Kurbel angetrieben werden,
24. 2.2.2.2 und die 2. über Gelenke an die 1. heran oder aber von dieser weg bewegt werden,
25. 2.2.2.3 wobei sich die flexible Anschlußleitung seitlich und bei ausgefahrenem System über den Wellen befindet.
26. 2.2.3 Der Betrieb kann von Hand geschehen, wobei die Luftkissen in eine Halterung im oberen Bereich, über dem zu isolierenden Bauteil befestigt werden.
27. 2.2.3.1 oder wie im Punkt 2.1.5.2.1 u. f beschrieben.

3. Technisches System zur temporären Isolierung (Wärmeschutz), dadurch gekennzeichnet, daß es unabhängig von äußerlichen Lichtverhältnissen, temporär genutzt werden kann.

4. Die Befüllung erfolgt mit Luft.

1. 4.1 Entweder mittels herkömmlicher Luftpumpe, die in das System integriert werden könnte,
2. 4.2 eines Gebläses,
3. 4.3 oder mit trockener Preßluft aus einem Kompressor.
4. 4.3.1 Für den Fall, daß keine feste Verbindung von der Druckluftleitung zum Luftkissen besteht, wird diese jedesmal durch eine kurze Verbindungsleitung hergestellt.
Die Befüllung erfolgt danach durch die Öffnung einer Absperrvorrichtung von Hand.
5. 4.3.2 Auch für das System nach Punkt 2.1 ist eine feste Verbindung von Druckluftleitung und Luftkissen möglich. Dazu befindet sich am unteren Ende der Luftkissen ein Anschluß. Dieser wird entweder direkt ermöglicht oder durch die Steckverbindungen aus (P1.7.2) b. z. w. des Profils (P1.13). Der Druckluftanschluß befindet sich dann im oberen Bereich, was dazu führt, daß die Anschlußleitung beim aufgerollten System eine Schlaufe bildet. (Abb. 8, 10)
Die eleganteste Möglichkeit zur Befüllung des Systems nach Punkt 2.1 ist die Befüllung über die Welle aus Punkt 2.1. Dabei wird die Drehbewegung der Welle genutzt, um beim Abrollen des Systems gleichzeitig eine Verbindung zur Druckluftleitung herzustellen. (Abb. 11)
6. 4.3.3 Technische Einrichtung zur Umsetzung der Drehbewegung einer Welle in eine Bewegung entlang einer Geraden dadurch gekennzeichnet,
7. 4.3.3.1 daß an der Welle ein Bauteil angebracht wird, welches die Drehbewegung der Welle auf ein entsprechendes, externes Gegenstück überträgt,
- z. B. Innengewinde auf Außengewinde -
8. 4.3.3.2 an der Druckluftleitung das entsprechenden Gegenstück angebracht ist, welches eine genau festgelegte Mindestlänge hat, die abhängig ist von der Anzahl der benötigten Umdrehungen, um das System abzurollen.
9. 4.3.3.3 daß die Druckluftleitung durch eine Führung gesichert, ausschließlich die Bewegung entlang einer Geraden vollziehen kann.
10. 4.3.3.4 daß die Druckluftleitung, an dessen Anfang sich eine Düse befindet, genau zum Zeitpunkt des komplett ausgefahrenem Systems, gegen einen durch Gummidichtungen abgedichteten Anschluß gedrückt wird,
11. 4.3.3.5 welcher mit einem Ventil ausgestattet ist, das nur eine Strömungsrichtung erlaubt.

5. Beide Systeme (P2.1 und P2.2) sind auch vollautomatisch zu betreiben.

1. 5.1 dazu benötigt man einen Motor, der die Kurbelkraft aus Punkt 2.1.5.2 und 2.2.2.1 ersetzt,
2. 5.2 ein Magnetventil zum Öffnen bzw. Schließen der Druckluftleitung,
3. 5.3 einen Endschalter für das Signal zum Abschalten des Motors und zum Öffnen des Magnetventils,
4. 5.4 einen Druckschalter oder Taster siehe auch (P1.12) für das Signal zum Schließen des Magnetventils.
5. 5.5 Für diesen Fall besteht die Möglichkeit, den Anschluß für das System (2.1) ebenfalls motorgetrieben zu verwirklichen. Damit erübrigt sich die technische Umsetzung wie im (P4.3.3 u. f.) beschrieben.
Abschließend möchte ich noch darauf hinweisen, daß alle verwendeten Materialien durch die Trennung der einzelnen Baugruppen ideal recycelt werden können.
Damit könnte das System einen wertvollen Beitrag zur Energieeinsparung leisten, ohne selbst einmal zu einem ökologischen Problemfall zu werden.
Alle Zeichnungen bzw. Skizzen dienen ausschließlich dem prinzipiellen, theoretischen Verständnis. Die konkrete Ausführung des Systems kann davon abweichen.