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System von Bauelementen zum Aufbau einer Hochhausfassade das eine hohe feuerfeste Wärmedämmung mit geringem Flächenbedarf verbindet und Anweisung zu seiner Herstellung Seit dem Brand eines Hochhauses in London am 14. Juni 2017 der zahlreiche Tote forderte, ist die Wärmedämmung der Fassade bei Wohnhäusern, speziell bei Hochhäusern, wieder in das Bewusstsein der Öffentlichkeit gerückt. Doch auch in früheren Jahren hat ein Artikel über die Gefährlichkeit von Dämm-Material in einem bekannten Nachrichten-Magazin für Aufsehen gesorgt. (Der Spiegel, Nr. 26, 2012, Glutheiße Seen). Die mit den zunehmenden Anforderungen an die Gebäude-Wärmedämmung im Rahmen der Erderwärmung benötigten Dicken von Dämmstoffen steigern außerdem die Nachfrage nach effizienteren Materialien und Systemen zur Wärmedämmung von Gebäuden. Eine mögliche Abhilfe bietet hierbei die Isolation von mikroporösen Dämmstoffen. Ein mikroporöser Dämmstoff wird unter anderem aus pyrogener Kieselsäure, meist in Verbindung mit einem Stabilisator, hergestellt. Die Porengrößen dieser Dämmstoffe sind im Nanobereich und damit kleiner als die mittlere freie Weglänge der Luftmoleküle. Dies bewirkt unter anderem die ausgezeichneten Dämmeigenschaften gegen Wärmeverlust. Mikroporöse Kieselsäure besitzt eine hohe thermische Stabilität, ist nicht brennbar und ist chemisch resistent gegen Säuren, Alkalien und Abgase. Mikroporöse Kieselsäure ist frei von organischen Bindemitteln.
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Zum Stand der Technik wird auf folgende Druckschriften verwiesen. So betrifft die, auf die Eingabe der Anmelderin zurückgehende, Deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2014 009 137 A1 , ein Fassadensystem mit feuerbeständigen Fassadenelementen mit hoher Dämmwirkung für den Fassadenbau bei Hochhäusern und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die dieser Druckschrift zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein feuerbeständiges Dämmelement für den Fassadenbau zum Einbau bei Hochhäusern, bei Neubauten und bei Renovierungen zu schaffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereit zu stellen. Im Patentanspruch 1 dieser Druckschrift wird ein Fassadensystem mit feuerbeständigen Fassadenelementen mit hoher Dämmwirkung für den Fassadenbau bei Hochhäusern mit den folgenden Merkmalen beansprucht:
- a) ein Fassadenelement weist eine Dämmung mit einer 3-stufigen Schichtung aus einer äußeren Dämmplatte (5) aus hydrophober Kieselsäure und einer inneren Dämmplatte (7) aus hydrophober Kieselsäure auf, wobei zwischen diesen Platten (5, 7) eine Vakuum-Isolierplatte (6) gelagert ist, die aus Kieselsäure besteht, die luftdicht mit Folie umhüllt und evakuiert wurde,
- b) ein Fassadenelement weist mindestens eine äußere Deckplatte (2) und mindestens eine innere Deckplatte (8) auf,
- c) ein Fassadenelement weist eine Mehrzahl von, am Umfang des Fassadenelements verteilten, Klemmelementen (4) auf, die den Zusammenhalt der äußeren Deckplatte (2) und der inneren Deckplatte (8) mit der 3-stufigen Schichtung der Dämmplatten (5, 6, 7) dienen, wobei eine feuerfeste Dichtleiste (18) den gesamten Umfang der Vakuum-Isolierplatte (6) umschließt,
- d) einem Distanz- und Halteelement (14) zur Aufnahme eines Fassadenelements in Verbindung mit den bestehenden Fassadensystemen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System von Bauelementen zum Aufbau einer Hochhausfassade zu schaffen, das eine hohe feuerfeste Wärmedämmung mit geringem Flächenbedarf verbindet und die Anweisung zu seiner Herstellung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1, gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen im Einzelnen:
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1: ein Hochhaus mit der erfindungsmäßigen Fassade
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2: einen Querschnitt durch ein Fassaden-Geschoß
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2a: eine detaillierte Darstellung des Querschnitts der 2.
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3: eine Übersicht über ein Fassaden-Segment
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4: eine Schnittdarstellung über zwei angrenzende Glaselemente
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5: eine Schnittdarstellung einer normalen Dämmfläche (Panel) und eines Fensters
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6: eine Schnittdarstellung einer normmalen Dämmfläche (Panel) und eines Fensters im Bereich einer Vertikal-Traverse 4
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7 eine Schnittdarstellung einer normmalen Dämmfläche (Panel) und einer weiteren Dämmfläche im Bereich einer Vertikal-Traverse 4
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8: eine Schnittdarstellung zweier Glasflächen gemäß Schnitt B-B
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9 eine Schnittdarstellung zweier Glasflächen gemäß Schnitt C-C
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10 eine Schnittdarstellung zweier Panele gemäß Schnitt C-C
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Die 1 zeigt ein Hochhaus mit der erfindungsmäßigen Fassade. Hier ist auf der Vorderseite ein Fassadenelement 1 und dessen seitlich verlaufender vertikaler Hauptträger 3 gekennzeichnet. Auf der rechten Seitenfläche des Hochhauses ist eines der Geschoße, bzw. der Etagen des gesamten Bauwerks mit der Ziffer 2 benannt. Weiter ist zur Orientierung ein Horizontalverbindung 5 für die Deckentrennung von zwei Fassadenelementen kenntlich gemacht
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Die 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Fassaden-Geschoß 2. Der hier gezeigte quadratische Grundriss beinhaltet in der Horizontalen auf der linken und auf der rechten Seite jeweils den Schnitt durch ein Treppenhaus, wobei ein Geschoß vier kleinere Eckzimmer und zwei gegenüberliegende größere Betriebsräume aufweist. Auf der unteren Seite des gezeigten Geschosses sind neben einem Haupt-Vertikalträger 3 drei Fassadenelemente 1 und eine Vertikal-Traverse 4 bezeichnet Eine Horizontalverbindung 5 für die Deckentrennung von zwei Fassadenelementen ist in dieser Darstellung von oben zu sehen. Mit der Zahl 37 die Geschoßfläche gekennzeichnet.
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Die 2a zeigt eine detaillierte Darstellung des Querschnitts der 2, wie in der 2 gestrichelt dargestellt. Die Struktur der innenliegenden Trägerelemente aus Beton für das in der 2 gezeigte Geschoß 2, bzw. die betreffende Geschoßfläche 37, wird durch das Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, wobei die Wärmedämmwand mit 40 bezeichnet ist. Hier sind besonders in der linken oberen Ecke an drei Stellen die Haupt-Vertikalträger 3 zu erkennen Dicht daneben sind ebenfalls an drei Stellen die vertikal-Traversen des Fassadenelements 1 dargestellt. An der oberen Seite des in der 2a gezeigten Querschnitts ist ein Fassadenelement 1 als Fenster 39 gezeigt.
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Die 3 zeigt eine Übersicht über ein Fassaden-Segment. Ein solches Fassadenelement besteht vor allem aus jeweils einem Haupt-Vertikalträger 3 auf beiden Längsseiten und in seitlichem Abstand hierzu parallel verlaufenden zwei Vertikal-Traversen 4. Zur Deckentrennung eines Fassadenelements 1 zum nächsten Fassadenelement dient die Horizontalverbindung 5. Zur Hauptbefestigung eines Fassadenelements dient der vertikal verlaufende Hauptträger 3. Die in dieser 3 gezeigten verschiedenen Schnitt-Richtungen A-A, B-B und C-C erhalten bei den weiteren Figuren ihre Bedeutung.
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Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung über zwei angrenzende Fenster. In dieser Darstellung wird die Schnitt-Richtung A-A der 3 zugrunde gelegt. Im oberen Bereich der 4 ist die Verankerung in der Betonmauer des Kerns des Hochhauses mit 16 gezeigt. Die im Schnitt gezeigten seitlichen Halteträger 17, die jeweils als Rahmen zur Halterung für die Verglasung eines der beiden gezeigten Fenster dienen, sind einerseits an der Verankerung 16 und andererseits an dem Haupt-innenträger-Segment 6 gelagert. Zur thermischen Isolierung und Abdichtung der beiden Halteträger 17 von der Mauerbefestigung 16 und dem Haupt-Innenträger-Segment 6 sind auf beiden Seiten des Segments 6 thermische Trennstege mit Dichtung 15, vorzugsweise aus Kunststoff und Gummi, vorgesehen. Zur Verbindung der beiden Fenster und Halterung der gezeigten Glasflächen sind in der Verlängerung des, das Haupt-Innenträger-Segments 6 umschließenden, Verbindungselements ein Haupt-Träger-termisches Trennbrückensegment 7 in der 4 gezeigt, das in der Verlängerung eine Haupt-Außenträgerschiene 10 trägt Da die Außenverkleidung des Hochhauses von unten nach oben erfolgt werden die einzelnen Teile der Fassadenelemente 1 mittels der Außenschiene 10 jeweils von einem Stockwerk zu dem nächstfolgenden Stockwerk hochgezogen. Zwischen dem Haupt-Träger-Brückensegment 7 und dem Halteträger 17 sind bei jedem der gezeigten Fenster ein Verbund zwischen einer 3-fach-Verglasung-Innenscheibe 14, einer 3-fach-Verglasung-Außenscheibe 12 und einer, zwischen beiden Scheibenteilen isoliert parallel gehalten, eine weitere Scheibe gelagert. Zwischen dem Brücken-Segment 7 und der jeweiligen Anordnung von Glasscheiben sind thermische Trennbrücken 8 im Verbund mit Dichtlippen 11 aus Gummi eingefügt. Das Haupt-Träger-Brückenelement 7 für die thermische Trennung ist zur effektiven Wärmedämmung mit hydrophober Kieselsäure als Blockmaterial 9 gefüllt. Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 4 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung, einschließlich der als Blockmaterial gestalteten Kieselsäure 9. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von kleiner als 0,45 Wm2K, wobei der Standardwert für solche Gebäude bei größer als 0,85 Wm2K liegt.
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Die 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer normalen Dämmfläche (Panels) und eines Fensters. In dieser Darstellung wird die Schnitt-Richtung A-A der 3 zugrunde gelegt. Im oberen Bereich der 5 ist die Verankerung in der Betonmauer des Kerns des Hochhauses mit 16 gezeigt, wobei sich als Trägerelement das Haupt-Träger-Innensegment 6 anschließt.
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Auf der linken Seite der Mauerbefestigung 16 und dem angrenzenden Haupt-Innenträger-Segment 6, stellt der Rahmen 18 zusammen mit der hinteren Paneel-Abschlussplatte 19 und dem Mineralfaser-Bereich 20, gefolgt von der mittleren Isolationsplatte 25 aus hydrophober Kieselsäure zusammen mit dem in einer Schicht parallel gelagerten Dämm-Material 24, auch VIP (vakuum isolier panel) genannt, in der Form von in Aluminiumfolie eingeschlossenen und vakuumiert, nicht hydrophoben, Kieselsäurepulver, eine Baueinheit dar, wobei den Abschluss in der Dämmung in horizontaler Richtung zu dem Haupt-Innenträger-Segment 6 ein Dämmelement 21 bildet, das aus einem Block aus hydrophober Kieselsäure besteht. Den Abschluss dieser Baueinheit stellt die äußere Isolationsplatte 23 aus hydrophober Kieselsäure dar, wobei der Isolationsplatte 23 als äußerer Panelabschluss eine Glasscheibe 22 folgt. Auf der rechten Seite der Mauerbefestigung 16 und dem angrenzenden Haupt-Innenträger-Segment 6, ist der Halteträger 17 als seitliches Rahmenteil zur Halterung einer 3-fach Innenverglasung 14, einer 3-fach-Verglasung-Außenscheibe 12 und einer, zwischen beiden Scheibenteilen isoliert parallel gehaltenen, weiteren Scheibe gelagert. Das Haupt-Träger-Brückenelement weist zur Isolierung in Richtung zur Außenseite des Hochhauses eine Isolierung 9 aus hydrophober Kieselsäure aus Blockmaterial auf. Die Trennstege 15 dienen zur Dichtung und Isolation der beiden Fassadenteile. Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 5 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung, einschließlich der als Blockmaterial gestalteten Kieselsäure 9. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von kleiner als 0,45 Wm2K wobei der Standardwert für solche Gebäude bei größer als 0,85 Wm2K und mehr liegt.
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Die 6: zeigt eine Schnittdarstellung einer normmalen Dämmfläche (Panel) und eines Fensters im Bereich einer Vertikal-Traverse 4. In dieser Darstellung wird die Schnitt-Richtung B-B der 3 zugrunde gelegt.
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In der Mitte der 6 ist eine Vertikal-Traverse 4 zu erkennen die zur Rauminnenseite als Isolierung zur Wärmedämmung eine hintere Traversenisolation 26 aus hydrophober Kieselsäure in Blockware trägt. Die Wärmedämmung auf der linken Seite und der rechten Seite der 6 entspricht, auch bei den Bezugszeichen, der in der 5 beschriebenen. Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 6 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung, einschließlich der als Blockmaterial gestalteten Kieselsaure. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von > 0,45 Wm2K, wobei der Standardwert für solche Gebäude bei < 0,85 Wm2K liegt. Besonders ist hier, dass die Wärmekennlinie 13 durch die seitliche thermische Panel-Abschluss-Trennung 21 verläuft.
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Die 7: zeigt eine Schnittdarstellung einer normmalen Dämmfläche (Paneel) und einer weiteren Dämmfläche im Bereich einer Vertikal-Traverse 4. Die Wärmedämmung entspricht hier den Verhältnissen wie sie in normaler Lage als auch seitenverkehrt den Verhältnissen in der Beschreibung der 6 anzutreffen sind. Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 7 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung, einschließlich der als Blockmaterial gestalteten Kieselsaure. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von kleiner als 0,45 Wm2K, wobei der Standardwert für solche Gebäude bei größer als 0,85 Wm2K liegt. Die Wärmekennlinie 13 verläuft durch die hintere Traversenisolation 26 aus hydrophober Kieselsäure in Blockware.
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Die 8: zeigt eine Schnittdarstellung zweier Glasflächen. Die Wärmedämmung entspricht hier den Verhältnissen wie sie in normaler Lage als auch seitenverkehrt den Verhältnissen in der Beschreibung der 6 anzutreffen sind. Die Wärmekennlinie 13 verläuft hier durch den hinteren Teil der 3fach-Verglasung unf dem Vorderenteil der Traverse 4.
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Die 9 zeigt eine Schnittdarstellung zweier Glasflächen gemäß Schnitt C-C. Der Schnitt C-C der 3 betrifft den Bereich der Horizontalverbindung 5. Die auf der rechten Seite gezeigte Mauerbefestigung 16 des Haupt-Vertikalträgers 3 die in der Etagendecke 33 verankert ist trägt einerseits das untere Horizontal-Rahmenteil 28 das dem oberen Glasverbund, bestehend aus der 3-fach-Verglasung 14, der 3-fach-Verglasung 12 und einer dazwischen isoliert gelagerten weiteren Glasschicht, zugeordnet ist und andererseits das obere Rahmenteil 27 das dem unteren Glasverbund zugeordnet ist. Der untere Glasverbund ist ebenso aufgebaut wie der obere Glasverbund, wobei von dem entsprechenden Rahmenteil in dieser Darstellung der obere Rahmenteil zu sehen ist und umgekehrt. Zwischen dem oberen Glasverbund und dem unteren Glasverbund sorgt die Kammerdichtung 34 für entsprechende Wärmeisolierung. Die im Bereich des unteren Glasverbunds gezeigte Isoliereinhausung 29 ist zu dem Zweck an dieser Stelle um das nach oben folgende nächste Geschoß, neben der Wärmedämmung, gegen Brandeinwirkung und gegen Schallbelästigung zu schützen. In der Einhausung 29 und an der gesamten Decke ist eine Mineralfaserfüllung 30 vorgesehen. Zur weiteren Dämmung im Bereich des oberen Rahmenteils 27 ist der Einhausung 29 ein VIP 31 (vgl, VIP 24) zusammen mit einem Block aus hydrophober Kieselsäure 32 vorgeschaltet, Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 9 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung, Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von kleiner als 0,45 Wm2K, wobei der Standardwert für solche Gebäude bei größer als 0,85 Wm2K liegt.
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Die 10 zeigt eine Schnittdarstellung zweier Panele gemäß Schnitt C-C. Der Schnitt C-C der 3 betrifft den Bereich der Horizontalverbindung 5. Die auf der rechten Seite gezeigte Mauerbefestigung 16 des Haupt-Vertikalträgers 3 die in der Etagendecke 33 verankert ist trägt einerseits das untere horizontale Rahmenteil 36 des Panelelements, bestehend aus einer äußeren Schicht 23 hydrophober Kieselsäure und einer mittleren Schicht 25 hydrophober Kieselsäure mit einer zwischen beiden gelagerten Schicht VIP 24, das heißt einer Schicht, in Aluminiumfolie eingeschlossener vakuumierter, nicht hydrophober Kieselsäurepulver. Als äußerer Paneelabschluß dient eine Glasscheibe 22. Zwischen der überstehenden Glasplatte 22 und dem unteren horizontalen Rahmenteil 36 ist Blockmaterial 21 aus hydrophober Kieselsäure gelagert. Im Bereich des oberen horizontalen Rahmenteils 35 besteht derselbe Aufbau der beschriebenen Beschichtung wie im Bereich des untern horizontalen Rahmenteils 36, lediglich seitenverkeht was die Lage des Blockmaterials 21 betrifft. Auf beiden Seiten der beschriebenen Rahmenteile 36 und 35 ist der Zwischenraum zwischen der jeweiligen Schicht 25 bis zur hinteren Panelabschlußplatte 19 aus Metall angefüllt mit einer Schicht 20 aus Mineralfaser. Zwischen beiden, zum jeweiligen horizontalen Rahmenteil 36 bzw. 35 gehörenden Blöcken 21 aus hydrophober Kieselsäure, ist ein dichtendes Kammerelement 34 gelagert. Die gewellt dargestellte Wärmekennlinie 13 die das gesamte Bauteil der 10 überlagernd dargestellt ist resultiert aus der gesamten Anordnung. Kennzeichnend ist hierbei, dass die Wirkung der Wärmedämmung an den Stützelementen nicht signifikant einbricht. Diese Anordnung verursacht eine gesamte Wärmedämmung von kleiner als 0,45 Wm2K, wobei der Standardwert für solche Gebäude bei größer als 0,85 Wm2K liegt. Besonders ist hier, dass die Wärmekennlinie durch die Kammerdichtung 34 verläuft.
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Die technischen Werte der Wärmedämmung betragen für ein Fensterelement 0,61 W/m2 K, wobei die Breite eines Elements 4680 mm beträgt und die Höhe 3000 mm und für ein Panelelement gleicher Abmessung 0,20 W/m2 K. Für den gesamten Bau beträgt der Fassaden-Wärmedämmwert kleiner als 0,45 W/m2 K Durch diese Fassadenkonstruktion wird eine Verringerung der Dämmschichtdicke erreicht das führt zu der Vergrößerung der Geschoßnutzfläche.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fassadenelement 1
- 2
- Geschoß (Etage)
- 3
- Haupt-Vertikalträger von Fassadenelement 1
- 4
- Vertikal-Traverse von Fassadenelement 1
- 5
- Horizontalverbindng
- 6
- Haupt-Innenträger-Segment
- 7
- Hauptträger-thermisches Trennbrücken-Segment
- 8
- Thermische Trennbrücke (zwischen Glas und Gummilippe 11)
- 9
- Hydrophobe Kieselsäure, Blockmaterial, äußere Hauptträger 7
- 10
- Hauptträger Außenschiene
- 11
- Dichtlippen (Gummi)
- 12
- 3-fach-Verglasung Außenscheibe
- 13
- Thermischer Kennlinienverlauf
- 14
- 3-fach-Verglasung, Innenscheibe
- 15
- Thermische Trennstege (Kunststoff) mit Dichtungen (Gummi)
- 16
- Mauerbefestigung (Verankerung)
- 17
- Rahmen, Halteträger für die 3-fach-Verglasung (seitlicher Rahmen)
- 18
- Rahmen, Halteträger für Panel (seitlicher Rahmen)
- 19
- hintere Panel-Abschlussplatte (Metall)
- 20
- Mineralfasern
- 21
- vordere, seitliche thermische Panel-Abschluss-Trennung, hydrophobe Kieselsäure (Blockmaterial)
- 22
- äußerer Panelabschluß (Glasscheibe)
- 23
- äußere Isolationsplatte der Panelkonstruktion (hydrophobe Kiesels)
- 24
- VIP (Vakuum-Isolierpaneel) in Aluminiumfolie, eingeschlossenes vakuumiertes Kieselsäurepulver, nicht hydrophob,
- 25
- Mittlere Isolationsplatte der Panelkonstruktion, hydrophobe Kieselsäure
- 26
- hintere Traversenisolation, hydrophobe Kieselsaure, Blockware
- 27
- oberes Horizontal-Rahmenteil des 3-fach Verglasungselements
- 28
- unteres Horizontal-Rahmenteil des 3-fach Verglasungselements
- 29
- Isolier-Einhausung der Etagen-Deckenisolieruung
- 30
- Mineralfaser-Füllung der Etagen-Deckenisolierung
- 31
- VIP, Aufbau wie bei 24
- 32
- Hydrophober Kieselsäure-Block der Etagen-Deckenisolierung
- 33
- Etagendecke (Beton)
- 34
- Kammer-Dicht- und Isolierelement
- 35
- oberes Horizontal-Rahmenteil des Panel-Elements
- 36
- unteres Horizontal-Rahmenteil des Panel-Elements
- 37
- Geschoßfläche
- 38
- Vertikales Betonelement, diese Elemente tragen die Geschoße (Etagen)
- 39
- Fassadenelement als Fenster
- 40
- Fassadenelement als Wärmedämmwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014009137 A1 [0002]
