DE19945483A1 - Transparente Wärmedämmung (TWD) mit integrierter, geometrischer Abschattung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Transparente Wärmedämmung (TWD) auf der Basis transparenter Röhrchen-, Kapillar- oder Wabensysteme mit einer integrierten, geometrischen Abschat­ tung in Form von zwischen den transparenten Systemen waag­ recht verlaufenden Lamellen.

Unter einer "Transparenten Wärmedämmung (TWD)" versteht man Materialien, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit mit einem hohen Transmissionsgrad für Solarstrahlung verbinden. Wird eine TWD auf der Südwand eines Gebäudes angebracht, ist sie dazu geeignet, während des Tages Sonnenenergie in das Gebäude einzukoppeln. Auf diese Weise kann Heizenergie eingespart werden. Transparent wärmegedämmte Massivwände oder Absorber­ systeme müssen bei starker Sonneneinstrahlung, insbesondere im Sommer, vor Überhitzung geschützt werden. Durch die geome­ trische Beschattung kann erreicht werden, daß ab einer gewis­ sen Sonnenhöhe der Energieeintrag der TWD durch Sonnenstrah­ lung wesentlich vermindert wird.

[Stand der Technik]

Bei einer transparent wärmegedämmten Außenwand eines Hauses befindet sich ein TWD-Element vor einer massiven Wand, auf die eine - meist schwarze - Absorberschicht aufgebracht ist. Durch die Transparente Wärmedämmung fällt ein Teil der ein­ fallenden Sonnenstrahlen auf die Absorberschicht und erwärmt diese. Wegen der guten thermischen Isolation des TWD- Materials werden die Wärmeverluste nach außen reduziert; ein großer Teil der absorbierten Sonnenenergie trägt zur Erwär­ mung der massiven Wand bzw. des Hausinneren bei.

Typische TWD-Materialien sind transparente Systeme aus Glas oder Kunststoff in Form von Röhrchen-, Kapillar- und Waben­ platten, aber auch Mehrscheiben-Verglasungen oder Aerogelgra­ nulat-gefüllte Verglasungen. Die Systeme sind meist mit Glasscheiben abgedeckt und in eine vor die Wand montierte Trägerkonstruktion eingesetzt. Alternativ können die Kunst­ stoff-Kapillarplatten direkt an die Wand geklebt werden, die äußere Abdeckung erfolgt dann über eine aufgeklebte Glasfa­ sermatte und einen transparenten Putz. Diese TWD eignet sich in besonderer Weise zur energetischen Altbausanierung, da hier oft massive Außenwände mit einem relativ hohen Wärme­ durchlaßkoeffizienten vorliegen.

Die Nutzbarkeit der Sonnenenergie ist sowohl im Winter als auch in den Übergangszeiten hoch, da der Wärmeeintrag über die massive Gebäudewand erst mit einer Zeitverzögerung von mehreren Stunden gegenüber der Sonneneinstrahlung, das heißt am Abend und in der Nacht erfolgt. Aufgrund der Wirkungsweise sammeln die TWD-Fassaden auch außerhalb der Heizperiode große mengen an Energie. Um eine Überhitzung der Innenräume zu vermeiden, müssen geeignete Abschattmaßnahmen der TWD getrof­ fen werden: Dabei werden relativ wartungsaufwendige und teure Abschattsysteme in Form von Rollos oder Jalousien eingesetzt. Letztendlich muß eine Beschränkung der TWD auf einen Bruch­ teil der möglichen Fläche in Kauf genommen werden.

Aus dem Bericht von Helge Hartwig et. al., "Leistungsfähigkeit eines geometrischen Überhitzungsschutzes . . .", Bauphysik 19 (1997) Heft 1 ist eine geometrische Abschattung bekannt, die dem TWD-System vorgebaut ist. Dabei sind waagrecht ver­ laufende, bandartige Lamellen aus Metall auf der Frontseite der TWD angebracht. Die Lamellen sind in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen, bzw. Hauswand geneigt. Dadurch wird die Strahlung der tiefstehenden Wintersonne besonders gut, d. h. ohne Schattenwurf, bis zur absorbierenden Hauswand durchgelassen, während im Sommer die steil einfallende Son­ nenstrahlung effektiv durch die Lamellen abgeschattet wird (siehe Fig. 1). Der Winkel, mit dem die Lamellen der Sonne zugeneigt sind, liegt im Bereich von 0° bis 25° gegenüber der Horizontalen. Für den Einsatz in geographischen Breiten von 50° (z. B. Frankfurt a.M.) ist eine Neigung von 20° am besten geeignet.

Diese geometrische Abschattung erfordert spezielle, relativ aufwendige Befestigungsmaßnahmen. Üblicherweise ist die geometrische Abschattung an der Außenseite der Abdeckscheibe angebracht, welche die eigentliche TWD schützt. Das System ist Wind und Wetter ausgesetzt.

(Aufgabe der Erfindung]

Die hier beschriebene Erfindung hat zur Aufgabe, eine trans­ parente Wärmedämmung mit geometrischer Abschattung vorzustel­ len, die kostengünstig herstellbar ist und einen wartungs­ freien Betrieb gewährleistet. Zudem soll sie durch die Reali­ sierung eines einfachen Modulsystems einfach anzubringen sein.

Die Eigenschaften werden erreicht, indem die horizontal verlaufenden Lamellen in die transparenten Systeme (z. B. Kapillar-Platten) integriert werden (siehe Fig. 2). Dabei können die Lamellen dem Einsatz entsprechend einen Winkel von 0° bis 25° gegenüber der Horizontalen aufweisen. Ein Modulsy­ stem wird dadurch erzeugt, daß ein vorzugsweise rechteckiger Rahmen die Lamellen in ihrer Position fixiert. Die transpa­ renten Systeme werden wiederum zwischen den Lamellen und dem Rahmen fixiert. Dieses TWD-Modul kann vorgefertigt und an­ schließend in einem Arbeitsgang an einer Hauswand befestigt werden. Als Material für den Rahmen und die Lamellen wird vorzugsweise ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit gewählt, z. B. Kunststoff oder Holz. Es ist auch möglich, Rahmen und Lamellen als Formkörper aus einem Schaumstoff (z. B. expandiertes Polystyrol, EPS) zu fertigen. In das Formteil werden die transparenten Kapillarsysteme eingesetzt. Es entfällt die kostenaufwendige Montage von Rahmen und Lamellen.

Vorteil des TWD-Moduls aus EPS ist, daß das Rahmen- und Lamellenmaterial ebenfalls aus einem guten Dämmstoff besteht. Zur weiteren Verminderung der Wärmeleitfähigkeit des Moduls können die Kapillarsysteme so gewählt werden, daß die Kapil­ laren etwas kürzer als die Breite der Lamellen, bzw. des Rahmens sind, sodaß ein Luftspalt zwischen den Kapillaren und der Absorberwand entsteht.

Das TWD-Modul kann als Bauteil mit einfachen Techniken an einer Fassade befestigt werden, z. B. durch Schrauben oder Kleben. Besonders günstig ist es, wenn das TWD-Modul direkt in eine noch feuchte, schwarze Putzschicht auf der Hauswand gedrückt wird. Diese Putzschicht wirkt als Kleber für das Modul und gleichzeitig als Absorber für die Sonnenstrahlung. Durch verschiedene Einfärbungen sowohl der Rahmen und Lamel­ len als auch des Absorberputzes sind mannigfaltige Gestal­ tungsmöglichkeiten realisierbar.

Claims (5)

1. TWD mit geometrischer Abschattvorrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich innerhalb der transparenten Struk­ turen waagrecht verlaufende, bandförmige Lamellen befin­ den, die bezüglich der Horizontalen um 0° bis 25° geneigt sind.

2. TWD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den transparenten Strukturen um Röhrchen-, Kapilla­ ren oder Wabenplatten handelt.

3. Modul aus einer TWD nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die TWD als seitliche Begrenzung von einem Rahmen umgeben ist, der mit den Lamellen fest ver­ bunden ist.

4. Modul aus einer TWD nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß Rahmen und Lamellen aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.

5. Modul aus einer TWD nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rahmen und Lamellen als ein Formteil aus einem Schaumstoff hergestellt sind.