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Die Erfindung betrifft eine Gebäudeanordnung, insbesondere ein Schulgebäude, gemäß de Oberbegriff von Anspruch 1.
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Schulgebäude sind bereits seit langem bekannt und bestehen aus massiven Stein- oder Betongebäuden, die in der Regel mehrere Gebäudetrakte besitzen, in denen die Unterrichtsräume untergebracht sind. Die Belüftung der Unterrichtsräume erfolgt dabei üblicher Weise über außenliegende Fenster, die je nach Witterung von Hand geöffnet oder geschlossen werden. Um die Unterrichtsräume in der kalten Jahreszeit beheizen zu können, sind in diesen in der Regel Heizkörper installiert, die durch eine zentrale Feuerstelle mit Heißwasser versorgt werden und ihre Wärmeenergie in Form von Konvektion und in einem geringen Umfang auch als Wärmestrahlung an die Luft in den Unterrichtsräumen abgeben.
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Durch die massive Stein-, bzw. Betonbauweise der heutigen Schulen ist deren Erstellung sowie auch das Beheizen der Unterrichtsräume in der kühleren Jahreszeit mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden. Hinzu kommt, dass in den Sommermonaten auch das Belüften und Herunterkühlen der Unterrichtsräume mit einem vergleichsweise großen Energieeinsatz für die eingesetzten Klimaanlagen verbunden ist, sofern diese überhaupt zum Einsatz gelangen.
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Ein weiteres Problem der heutigen Schulgebäude ist ferner darin zu sehen, dass diese nur mit einem erheblichen Aufwand und Kosten für anderweitige Funktionalitäten genutzt werden können, da deren grundsätzliche Struktur durch die massive Bauweise von vom herein festgelegt ist und nicht, bzw. nur mit großem Aufwand geändert werden kann.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Gebäude unterschiedlichster Art in der sogenannten Holzständerbauweise zu errichten, bei der die Geschossdecken auf Stützen aus Holz getragen, und die Holzstützen zur Bildung von Wänden mit plattenförmigen Materialien wie Dämmplatten und Holztafeln verkleidet werden. Obgleich die Holzständerbauweise gegenüber der zuvor beschriebenen Massivbauweise ein ökologisch sehr nachhaltiges und auch deutlich kostengünstigeres Errichten von Gebäuden ermöglicht, besitzen diese den Nachteil, dass aufgrund der vergleichsweise geringen Wärmespeicherkapazität der eingesetzten Holz- und Dämmmaterialien ein thermisch ungünstiges Verhalten bei niedrigen und hohen Außentemperaturen zu beobachten ist, welches oftmals als „Barackenklima“ bezeichnet wird.
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gebäudeanordnung zu schaffen, welche eine ökologisch nachhaltige und kostengünstige Bauweise erlaubt und die über das gesamte Jahr hinweg bei einem minimalen Einsatz an Energie ein angenehmes Raumklima ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Gebäudeanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Gebäudeanordnung, die insbesondere als Schulgebäude ausgeführt ist, eine erste Gebäudeeinheit mit thermisch nicht isolierten Außenwänden und wenigstens einem darin enthaltenen ersten Raum, insbesondere Unterrichtsraum, und eine zweite Gebäudeeinheit mit thermisch nicht isolierten Außenwänden und wenigstens einem darin enthaltenen zweiten Raum, insbesondere Unterrichtsraum, wobei zwischen der ersten und der zweiten Gebäudeeinheit ein Freiraum angeordnet ist, welcher von den beiden Gebäudeeinheiten umsäumt wird, und der z.B. als zentraler Aufenthaltsplatz oder Schulhof genutzt werden kann. Dies erste und zweite Gebäudeeinheit sind bevorzugt als ein eingeschossiges oder auch mehrgeschossige Holzgebäude ausgeführt, die bevorzugt in Holzständerbauweise ausgeführt sind, jedoch im Gegensatz zu den bekannten Holzständergebäuden keine thermisch gedämmten Außenwände besitzen, was die Konstruktion besonders einfach und nachhaltig macht.
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Die Gebäudeanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die zweite Gebäudeeinheit innerhalb eines selbst tragenden Hüllgebäudes angeordnet sind, welches eine im Wesentlichen geschlossene, thermisch aktive Außenwand aus einem thermisch isolierenden Werkstoff und/oder einem für Sonnenlicht durchlässigen Werkstoff besitzt, die das erste und zweite Gebäude vollständig umschließt. Das Hüllgebäude kann z.B. ebenfalls als Holzständerkonstruktion oder auch als Stahlkonstruktion ausgeführt sein, an der die thermisch aktive Außenwand in Form von plattenförmigen Dämmelementen, die zumindest in Teilabschnitten der Außenwand für Sonnenlicht durchlässig sind, aufgenommen ist.
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Erfindungsgemäß sind in der thermisch aktiven Außenwand aktive Temperatur-Steuerelemente angeordnet, die dazu eingerichtet sind, den Fluss an thermischer Energie und elektromagnetischer Strahlungsenergie, insbesondere von Sonnenlicht, aus der Umgebung in den von der thermisch aktiven Außenwand umschlossenen Innenraum des Hüllgebäudes zu verändern. Die aktiven Temperatur-Steuerelemente werde durch eine elektronische Steuerungseinrichtung angesteuert, die dazu eingerichtet ist, die Temperatur-Steuerelemente in der Weise zu steuern, dass die Temperatur im Innenraum des Hüllgebäudes zwischen einer vorgegebenen minimalen und maximalen Solltemperatur liegt, beispielsweise zwischen 19 °C im Sommer und 23 °C im Winter.
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Wie der Anmelder erkannt hat, lassen sich durch das Umschließen von thermisch nicht oder nur gering isolierten, kostengünstig zu erstellenden Gebäudeeinheiten mit offenen Etagen aus Holz durch Hallen mit transparenten Fassaden und Dächern, neue Möglichkeiten für eine kostengünstige und Resourcen schonende Bauweise schaffen, ohne dass die von nicht isolierten Holzgebäuden her bekannten thermischen Nachteile auftreten.
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Dies ist darauf zurück zu führen, dass der Luftraum sozusagen als Klimapuffer dient und ganzjährig witterungsgeschützte, gut durchlüftete und mit Tageslicht beleuchtete offene Bereiche für Spiel & Bewegung bereit gestellt werden, in denen sich die Menschen im Sommer wie auch im Winter aufhalten können, ohne an die äußeren Witterungsbedingungen der Umgebung angepasste Bekleidung zu tragen.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass sich die Dächer der beiden Gebäudeeinheiten ganzjährig bevorzugt als Aufenthaltsbereiche, insbesondere als Pausenflächen, nutzen lassen, auf denen Schüler in einer wohltemperierten und gut belüfteten Umgebung aktiv sein können, die nachfolgend auch als „Mallorca-Klima“ bezeichnet wird. Dies führt ebenfalls dazu, dass weniger Erdboden versiegelt wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass die Konstruktion der ersten und zweiten, sowie ggf. auch der noch weiteren Gebäudeeinheiten unabhängig von der Konstruktion des Hüllgebäudes ist, welches nachfolgend auch als Kimahülle bezeichnet wird.
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Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Gebäudeanordnung eine hohe ökologische Nachhaltigkeit, da bauliche Umnutzungen ohne Eingriffe in Konstruktion und Technik schnell und preiswert möglich sind. So bleiben die Hallen auch ohne eingestellte Holzbauten nutzbar, die sich aufgrund der bevorzugt eingesetzten Leichtbauweise aus Holz auch in kürzester Zeit wieder demontieren und ggf. zu geringen Kosten recyclen lassen, da erfindungsgemäß kein Dämmmaterial zum Einsatz gelangt, welches einem gesonderten Recyclingprozess zugeführt werden muss.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken umfasst die thermisch aktive Außenwand einen ersten Wandabschnitt, in dem Temperatur-Steuerelemente in Form von motorisch steuerbaren Lüftungsklappen angeordnet sind, die durch die elektronische Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von der momentanen Umgebungstemperatur und der gewünschten Solltemperatur im Innenraum des Hüllgebäudes geöffnet oder geschlossen werden. Der oder die ersten Wandabschnitte mit den aktiv gesteuerten Lüftungsklappen befinden sich bevorzugt in den vertikalen Fassadenwänden des Hüllgebäudes, insbesondere in deren unterem, bodennahen Bereich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die thermisch aktive Außenwand des Hüllgebäudes einen oder auch mehrere zweite Wandabschnitte, in denen Temperatur-Steuerelemente in Form von motorisch verfahrbaren Beschattungselementen angeordnet sind, die durch die elektronische Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von der Intensität der auf die Außenseite der aktiven Außenwand eingestrahlten Lichtmenge sowie der gewünschten Solltemperatur im Innenraum des Hüllgebäudes motorisch geöffnet oder geschlossen werden, um in Abhängigkeit von der gewünschten Solltemperatur im Innenraum einen geringeren oder größeren Teil der Fläche des zweiten Wandabschnitts bzw. der zweiten Wandabschnitte, zu beschatten. Die zweiten Wandabschnitte sind bevorzugt im Dachbereich des Hüllgebäudes sowie auch im Bereich der in Südrichtung weisenden stehenden Fassadenwände angeordnet, insbesondere in deren oberen dachnahen Bereich.
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Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Beschattungselemente motorisch aus- und einrollbare textile Verschattungsgewebeabschnitte, oder auch Lamellen, die durch die elektronische Steuerungseinrichtung gesteuert insbesondere mit Hilfe von Spannseilen oder Gurten entlang von transparenten Wandabschnitten der thermisch aktiven Außenwand verfahren werden können.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken umfasst die thermisch aktive Außenwand gleichzeitig oder alternativ zu den zuvor beschriebenen ersten und zweiten Wandabschnitten wenigsten einen dritten Wandabschnitt, in welchem flächige thermisch isolierende Fassadenelemente, insbesondere Polycarbonat-Stegdoppelplatten, angeordnet sind, die für Sonnenlicht undurchlässig sind. Diese stellen eine thermische Isolationslage bereit, welche einen Austausch von thermischer Energie zwischen der Umgebung und dem Innenraum des Hüllgebäudes wirksam verringert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die thermisch aktive Außenwand einen in einem flachen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigten Dachabschnitt aufweist, welcher bevorzugt hälftig aus mit einem thermischen Isolationsmaterial belegten Metall-Sandwichpanelen mit darauf angeordneten PV-Modulen und hälftig aus transparenten ETFE-Folienkissen besteht, welche sich im Brandfall auflösen. Der Winkel kann z.B. 5 bis 20 ° betragen, wobei die Neigung und die Richtung des Dachabschnitts entsprechend der lokalen Gegebenheiten und dem Aufstellungsort des Gebäudes gewählt werden, um den Ertrag an Sonnenlicht, welches insbesondere im Winter durch die Klimahülle hindurch eingestrahlt wird, zu maximieren.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken sind unterhalb des Dachabschnitts der thermisch aktiven Außenwand Wärmetaucher und/oder elektrisch betriebene Wärmepumpen angeordnet, denen aus dem ersten und zweiten Gebäude abgeführte Luft zur Rückgewinnung der darin enthaltenen thermischen Energie über Abluftleitungen zuführbar ist. Hierdurch ergibt sich eine effiziente Entlüftung der Gebäudeeinheiten im Inneren des Hüllgebäudes unter gleichzeitiger Rückgewinnung der in der Abluft enthaltenen Wärmeenergie, die insbesondere im Winter wieder zum Erwärmen der in das Hüllgebäude zugeführten Außenluft eingesetzt wird.
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Diese wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über Frischluft-Zuleitungen im Bodenbereich des Hüllgebäudes zugeführt, die im Fundament unterhalb des Hüllgebäudes verlaufen und/oder die zumindest teilweise im Erdreich unterhalb der thermisch aktiven Außenwand angeordnet sind. Die Frischluft-Zuleitungen können auslassseitig strömungsmäßig mit einem Wärmetauscher, bzw. einer Wärmepumpe gekoppelt sein, um die Temperatur der darin geführten Luft insbesondere im Winter anzuheben, die durch das Fundament, welches im Winter mitunter eine höhere Temperatur als die Umgebung besitzt, bereits vorgewärmt wird.
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Im Sommer wird demgegenüber die in der Regel wärmere, über die Frischluft-Zuleitungen in das Fundament zugeführte Umgebungsluft durch die kühlere Temperatur des Fundaments, bzw. des Erdreichs bereits ohne zusätzliche weitere Wärmetauscher auf eine angenehme Temperatur von z.B. 10 bis 15 ° C abgekühlt, so dass diese direkt im Bodenbereich des Hüllgebäudes in die Gebäudehülle eingeleitet werden kann. Hierdurch ergibt sich gegenüber einer Klimatisierung von massiven Gebäuden durch Klimaanlagen eine Temperierung der erfindungsgemäßen Gebäudeanordnung, die von Menschen als sehr angenehm empfunden wird.
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Das erste und zweite Gebäude im Innenraum des Hüllgebäudes sind bevorzugt zwei- oder mehrstöckige Holzgebäude, welche jeweils eine ebene Dachfläche besitzen, die über außenliegende Treppen und/oder Aufzüge zugänglich sind. Die Zugänge sind bevorzugt im Innenraum des Hüllgebäudes angeordnet, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass keine thermisch isolierten Zugänge und Brücken zwischen den Fahrstühlen/Treppenhäusern und den Gebäudeeinheiten benötigt werden, und die Treppen, bzw. die Treppenhäuser ebenfalls als thermisch nicht isolierte Holzkonstruktion ausgeführt werden können. Alternativ kann es jedoch ebenfalls vorgesehen sein, die außenliegenden Treppen an der Außenseite des selbst tragenden Hüllgebäudes anzuordnen, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass im Innenraum mehr Platz zur Verfügung steht, und zudem die Fahrstuhlschächte und Treppenhäuser konstruktiv als tragende Elemente in Massivbauweise ausgeführt werden können, die in die Stützstruktur des Hüllgebäudes integriert sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines Schulgebäudes beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Gebäudes mit zwei innen liegenden Unterrichts-Gebäudeeinheiten, und
- 2 eine schematische Aufsicht auf die Ausführungsform von 1.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst eine Gebäudeanordnung 1, welche als Schulgebäude ausgeführt ist, eine erste Gebäudeeinheit 10 mit thermisch nicht isolierten Außenwänden 12 und wenigstens einem darin enthaltenen ersten Raum 10a, 10b, der insbesondere ein Unterrichtsraum ist. Die Anordnung umfasst weiterhin wenigstens eine zweite Gebäudeeinheit 20 mit thermisch nicht isolierten Außenwänden 22 und wenigstens einem darin enthaltenen zweiten Raum 20a, 20b, der insbesondere ebenfalls ein Unterrichtsraum ist, jedoch auch ein Lehrerzimmer oder ein sonstiger Aufenthaltsraum sein kann. Wie in der Aufsicht von Aufsicht von 2 gezeigt ist, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung insgesamt vier Gebäudeeinheiten 10, 20 mit jeweils zwei übereinander angeordneten Unterrichtsräumen vorgesehen, zwischen denen ein zentraler Freiraum 30 definiert ist, der von den vier Gebäudeeinheiten 10, 20 umgrenzt wird.
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Wie der Darstellung der 1 und 2 weiterhin entnommen werden kann, sind die Gebäudeeinheiten 10, 20 innerhalb eines selbst tragenden Hüllgebäudes 40 angeordnet , das eine im Wesentlichen geschlossene, thermisch aktive Außenwand 42 aus einem thermisch isolierenden Werkstoff und einem für Sonnenlicht durchlässigen Werkstoff besitzt, die die Gebäudeeinheiten 10, 20 vollständig umschließt, und in der aktive Temperatur-Steuerelemente 44, 46 angeordnet sind. Die Temperatur-Steuerelemente 44, 46 auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird, sind dazu eingerichtet, den Fluss an thermischer Energie und elektromagnetischer Strahlungsenergie aus der Umgebung in den von der thermisch aktiven Außenwand 42 umschlossenen Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 zu verändern, wozu diese mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung 50 verbunden sind, die dazu eingerichtet ist, die Temperatur-Steuerelemente 44, 46 in der Weise aktiv zu steuern, dass die Temperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 zwischen einer vorgegebenen minimalen und maximalen Solltemperatur liegt, die bevorzugt veränderbar ist.
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Um die Temperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 auf die gewünschte Solltemperatur zu regeln, umfasst die thermisch aktive Außenwand 42 einen ersten Wandabschnitt 42.1, in dem Temperatur-Steuerelemente in Form von motorisch steuerbaren Lüftungsklappen 44 angeordnet sind, die durch die elektronische Steuerungseinrichtung 50 in Abhängigkeit von der momentanen Umgebungstemperatur und der gewünschten Solltemperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 geöffnet oder geschlossen werden. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Lüftungsklappen 44 im Winter bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen geschlossen, und im Sommer, wie in 1 gezeigt, geöffnet werden.
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Um im Sommer eine Zunahme der Temperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 zu begrenzen, umfasst die thermisch aktive Außenwand 42 einen zweiten Wandabschnitt 42.2, in welchem aktive Temperatur-Steuerelemente in Form von motorisch verfahrbaren Beschattungselementen 46 angeordnet sind, die durch die elektronische Steuerungseinrichtung 50 in Abhängigkeit von der Intensität der auf die Außenseite der aktiven Außenwand eingestrahlten Lichtmenge sowie der gewünschten Solltemperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 motorisch geöffnet oder geschlossen werden, um in Abhängigkeit von der gewünschten Solltemperatur im Innenraum 401 einen geringeren oder größeren Teil der Fläche des zweiten Wandabschnitts 42.2 gegen eindringendes Sonnenlicht zu beschatten. Wie in 1 angedeutet ist, umfassen die Beschattungselemente 46 bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung motorisch aus- und einrollbare textile Verschattungsgewebeabschnitte, die insbesondere mit Hilfe von Spannseilen oder Gurten entlang von transparenten Wandabschnitten der thermisch aktiven Außenwand 42 verfahrbar sind. Die Beschattungselemente 46 werden im Sommer bei hoher Sonneneinstrahlung vollständig ausgefahren und decken die der Sonne zugewandten Seiten der Außenwand 42 des Hüllgebäudes 40 ab und werden bei hoher Sonneneinstrahlung im Verlaufe eines Tages in Abhängigkeit vom aktuellen Sonnenstand mehr oder weniger weit geschlossen, so dass ausschließlich die der Sonne zugewandten zweiten Wandabschnitte 42.2 vollständig beschattet sind, wohingegen die der Sonne abgewandten, bzw. orthogonal zu Einfallsrichtung des Sonnenlichts verlaufenden Wandabschnitte geöffnet sind, um eine hinreichend Beleuchtung des Innenraums 40 des Hüllgebäudes 40 sicher zu stellen.
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Um auch bei hohen sowie tiefen Umgebungstemperaturen eine gute thermische Isolation des Innenraums 401 des Hüllgebäudes 40 sicher zu stellen, umfasst dessen Außenwand 42 in den Bereichen, in denen keine aktiv gesteuerten Temperatur-Steuerelemente angeordnet sind, einen als dritten Wandabschnitt 42.3 bezeichneten Wandabschnitt, in welchem flächige thermisch isolierende Fassadenelemente, insbesondere Polycarbonat-Stegdoppelplatten, angeordnet sind. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Bauelementen gewährleisten einerseits einen hinreichend hohen Lichteinfall, welcher eine hinreichende Ausleuchtung des Innenraums 401 durch Tageslicht sicherstellt; sorgen jedoch auf der anderen Seite dafür durch ihre guten thermischen Isolationseigenschaften dafür, dass auch bei großen Temperaturdifferenzen zwischen der Umgebung und dem Innenraum 401 des Hüllgebäudes lediglich ein minimaler Austausch von Wärmeenergie durch die Polycarbonat-Stegdoppelplatten erfolgt.
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Um eine besonders wirksame aktive Steuerungsmöglichkeit der Temperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 zu ermöglichen, sind die Beschattungselemente 46 des oder der zweiten Wandabschnitte 42.2 der Außenwand 42 bevorzugt über den thermisch isolierenden für Sonnenlicht durchlässigen Fassadenelementen aus Polycarbonat-Stegdoppelplatten des dritten Wandabschnitts 42.3 angeordnet, was bedeutet, dass die Wandabschnitte 42.2 und 42.3 in diesen Bereichen zusammenfallen können.
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Wie der Darstellung von 1 weiterhin entnommen werden kann, besitzt die thermisch aktive Außenwand 42 einen in einem flachen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigten Dachabschnitt 42.4, welcher bevorzugt hälftig aus mit einem thermischen Isolationsmaterial belegten, für Sonnenlicht undurchlässigen Metall-Sandwichpanelen mit darauf angeordneten PV-Modulen und hälftig aus bekannten transparenten ETFE-Folienkissen besteht, die sich im Brandfall auflösen. Die PV-Module liefern bei Sonneneinstrahlung die gesamte, oder zumindest einen Teil der Energie, die zur Steuerung der Temperatur, bzw. zum Betrieb der aktiven Temperatur-Steuerelemente 44, 46 und von sonstigen Geräten sowie zur Beleuchtung und Belüftung der Gebäudeeinheiten 10, 20 benötigt wird.
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Um die Energieeffizienz der Gebäudeanordnung 1 im Frühjahr sowie im Herbst und auch im Winter weiter zu erhöhen, sind unterhalb des geneigten Dachabschnitts 42.4 der thermisch aktiven Außenwand 42 in 1 angedeutete Wärmetaucher 48 sowie bevorzugt auch elektrisch betriebene Wärmepumpen 48a angeordnet, denen über entsprechende, nicht näher gezeigte Gebläse die Abluft über Abluftleitungen aus den ersten und zweiten Gebäudeeinheiten 10, 20 zugeführt wird, um die darin enthaltene thermischen Energie zumindest teilweise zurück zu gewinnen. Diese wird über aus darstellungstechnischen Gründen nicht näher gezeigte Frischluftzuleitungen vorzugsweise im zentralen Freiraum 30 in den Bodenbereich des Hüllgebäudes 40 eingeleitet, von wo aus sie durch die nicht näher bezeichneten Fenster wieder in die Räume 10a, 20a, 10b und 20b der ersten und zweiten Gebäudeeinheit einströmen kann, sofern diese geöffnet sind.
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Gemäß der Darstellung von 1 ist unterhalb des Hüllgebäudes 40 ein Fundament 4 angeordnet, welches die erste und zweite Gebäudeeinheit 10, 20 sowie bevorzugt auch die nicht näher dargestellte Tragkonstruktion des Hüllgebäudes 40 trägt. In diesem Fundament 4 sowie gleichzeitig oder alternativ auch im Erdreich 6 unterhalb des Hüllgebäudes 40 sind in 1 schematisch angedeutete Frischluft-Zuleitungen 8 angeordnet, über die außerhalb des Hüllgebäudes 40 über ein Gebläse 60 angesaugte Umgebungsluft in den Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 zuführbar ist. Die Zufuhr erfolgt dabei wie andeutet in bevorzugter Weise zentral im Bodenbereich des zentralen Freiraums 30, der durch die Fassaden der Gebäudeeinheiten 10, 20 begrenzt wird. Das Gebläse 60 ist ebenso wie Sensoren 66a zur Erfassung der Außentemperatur sowie auch der einfallenden Lichtintensität mit der Steuerungseinrichtung 50 verbunden, die dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 erhöht oder verringert. Diese wird durch einen oder mehrere Temperatursensoren 66i erfasst. Steigt die Außentemperatur beispielsweise im Frühjahr oder Sommer stark an, so werden zunächst die Beschattungselemente 46 vollständig ausgefahren. Sofern dies nicht ausreicht, den Temperaturanstieg im Innenraum 401 des Hüllgebäudes zu beschränken, wird das Gebläse 60 aktiviert und dessen Drehzahl ggf. solange erhöht, bis die Temperatur im Fundament 8, bzw. Erdreich 4, die ebenfalls durch einen Sensor 66z erfasst wird, der Innenraumtemperatur des Hüllgebäudes 401 entspricht.
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Wenn im Winter die Umgebungstemperatur unter die Solltemperatur im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 fällt, werden zunächst die Lüftungsklappen 44 im unteren Bereich der Fassade des Hüllgebäudes 40 geschlossen und die motorisch verfahrbaren Beschattungselemente 46 vollständig geöffnet, so dass sämtliches Sonnenlicht in den Innenraum 401 eindringt. Sofern dies nicht ausreichen sollte, die Temperatur im Inneren des Hüllgebäudes 40 im Bereich des Temperatur-Sollwerts zu halten, wird das Gebläse 60 über die Steuerungseinrichtung 50 aktiviert und dessen Drehzahl erhöht, bis die von den Sensoren im Fundament erfasste Temperatur der im Innenraum 401 des Hüllgebäudes 40 erfassten Temperatur entspricht. Sofern dies bei einer besonders tiefen Außentemperatur im Winter nicht ausreichen sollte, die Temperatur im Innenraum 401 in den Bereich der vorgegebenen Solltemperatur zu erhöhen, wird über die Wärmetaucher 48 sowie die elektrisch betriebenen Wärmepumpen 48a die in der Abluft aus den Gebäudeeinheiten 10, 20 enthaltene Rest-Wärmeenergie entzogen und z.B. im Bereich des Gebläses 60, oder unterhalb des Fundaments 4 mit einer erhöhten Temperatur, die über der Solltemperatur liegt, wieder in die Frischluft-Zuleitung, bzw. Frischluft-Zuleitungen 8 eingespeist.
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Falls dies bei sehr tiefen Außentemperaturen nicht ausreichen sollte, die Temperatur der über die Frischluft-Zuleitungen 8 zugeführten Zuluft in den Bereich der Solltemperatur zu erhöhen, so können weiterhin nicht näher gezeigte, bevorzugt elektrisch betriebene Zusatz-Heizelemente in den Wärmetauschern 48, bzw. Wärmepumpen 48a vorgesehen sein, um zusätzliche thermische Energie zuzuführen.
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Die wenigstens zwei, bevorzugt jedoch vier oder auch mehr sternförmig um den zentralen Freiraum 30 herum angeordneten Gebäudeeinheiten 10, 20 im Innenraum des Hüllgebäudes 40 sind bevorzugt zwei- oder mehrstöckige Holzgebäude, welche jeweils eine ebene Dachfläche 14, 24 besitzen, die über außenliegende Treppen 16 und/oder Aufzüge 18 zugänglich sind. Diese dienen in den Pausen als Aufenthaltsbereiche, in denen die Kinder sich in dem auf die Solltemperatur temperierten Innenraum 40I des Hüllgebäudes 40 ohne entsprechend angepasste Bekleidung das ganze Jahr über frei bewegen können. Die Dachflächen 14, 24 sowie die brückenartigen Übergänge 62, welche diese miteinander, sowie mit den außen- oder innenliegenden Treppen verbinden, sind in 2 durch schematisch angedeutete Geländer 64 umrandet, um ein Herabstürzen zu verhindern.
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Besonders bevorzugt kann das Hüllgebäude 40 als eine hölzerne freitragende Halle ausgeführt sein, die z.B. 24 m breit und bis zu 4 Geschosse oder 14 m hoch ist. In Abschnitten von 9,6 m Breite ist diese beliebig verlängerbar.
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Weiterhin kann es gemäß einer nicht näher dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein, dass zwischen zwei Hüllgebäuden jeweils eine 12 m breite Gartenhalle ohne eigene Stützen vorgesehen ist.
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Die Entlüftung der Gebäudeeinheiten 10, 20, die erfindungsgemäß offene Etagen aufweisen, die bevorzugt nur zum zentralen Freiraum 30 hin geöffnet sind, kann weiterhin über nicht näher gezeigte Gebläse erfolgen, die durch die zentrale Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von Konzentrations- und Temperaturwerten motorisch gesteuert werden, die durch entsprechende CO2- und Temperatursensoren in den Räumen 10a, 20a sowie 10b und 20b (nicht dargestellt) erfasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gebäudeanordnung
- 4
- Fundament
- 6
- Erdreich unterhalb des Hüllgebäudes
- 8
- Frischluft-Zuleitungen
- 10
- erste Gebäudeeinheit
- 10a
- erster Raum in erster Gebäudeeinheit
- 10b
- zweiter Raum in erster Gebäudeeinheit
- 12
- thermisch nicht isolierte Außenwände der ersten Gebäudeeinheit
- 14
- Dachfläche der ersten Gebäudeeinheit
- 16
- außenliegende Treppen
- 18
- Aufzug
- 20
- zweite Gebäudeeinheit
- 20a
- erster Raum in zweiten Gebäudeeinheit
- 20b
- zweiter Raum in zweiten Gebäudeeinheit
- 22
- thermisch nicht isolierte Außenwände der zweiten Gebäudeeinheit
- 24
- Dachfläche der zweiten Gebäudeeinheit
- 26
- außenliegende Treppen
- 30
- Freiraum, der von erster und zweiter Gebäudeeinheit begrenzt wird
- 40
- Hüllgebäude
- 401
- Innenraum des Hüllgebäudes
- 42
- thermisch aktive Außenwand des Hüllgebäudes
- 42.1
- erster Wandabschnitt der thermisch aktiven Außenwand
- 42.2
- zweiter Wandabschnitt der thermisch aktiven Außenwand
- 42.3
- dritter Wandabschnitt mit thermisch isolierenden Fassadenelementen
- 42.4
- geneigter Dachabschnitt der thermisch aktiven Außenwand
- 44
- aktive Temperatur-Steuerelemente/Lüftungsklappen
- 46
- aktive Temperatur-Steuerelemente/ motorisch verfahrbare Beschattungselemente
- 48
- Wärmetaucher
- 48a
- elektrisch betriebene Wärmepumpen
- 50
- elektronische Steuerungseinrichtung
- 60
- Gebläse
- 62
- Brückenartige Übergänge
- 64
- Geländer
- 66a
- Sensor zur Erfassung der Temperatur/Lichtintensität im Außenbereich
- 66i
- Sensor zur Erfassung der Temperatur im Innenbereich
- 66z
- Sensor zur Erfassung der Temperatur im Fundament
