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Vorgefertigtes hohles Bauelement
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Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes hohles Bauelement für die
Herstellung von Wänden, Decken oder dgl. von Gebäuden, welches zur Schalldämmung
oder Temperaturisolierung mit fließfähigem oder körnigem Material, z.B. Wasser oder
Sand füllbar ist und zwei miteinander verbundene biegesteife Seitenwände hat, welche
die Außenseite der herzustellenden Wand oder Decke bilden.
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Die bekannten Hohlbauelemente dieser Art besitzen gegenüber den massiven,
z.B. aus Stein, Ziegel oder Beton bestehenden Bauelementen den Vorteil eines leichteren
Gewichts, was sich bei der Montage und dem Transport vorteilhaft auswirkt. Sie haben
jedoch gegenüber den massiven Bauelementen den Nachteil, daß sie meist nicht die
für die Erfodernisse einer zufriedenstellenden Wärmespeicherung und bzw. oder Schalldämmung
nötige Masse aufweisen. Dies gilt auch dann, wenn sie nach Montage mit fließfähigem
oder körnigem Material gefüllt werden. Im Hinblick darauf hat man bei aus hohlen
Bauelementen hergestellten Leichtbaukonstruktionen bisher meist auf eine zufriedenstellende
Wärmespeicherung und bzw. oder Schalldämmung verzichten müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vorgefertigtes
hohles Bauelement mit im wesentlichen starren Seitenwänden derart auszugestalten,
daß bei ihm die Vorteile eines vorfabrizierten hohlen Leichtbauelements mit den
Vorteilen der schweren Bauweise im Hinblick auf Wärmespeicherfähigkeit und bzw.
oder Schalldämmung vereinigt sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem
vorgefertigten hohlen Bauelement der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst,
daß die beiden die Außenseiten der herzustellenden Wand bildenden Seitenwände des
Bauelements von gesonderten biegesteifen Platten gebildet sind, die durch biegsame
Stege aus zugfestem, im wesentlichen undehnbarem Material miteinander verbunden
sind. Die biegesteifen Platten geben daher der mit dem Bauelement hergestellten
Wand oder Decke die übliche gewünschte starre Außenseite, während durch die biegsamen,
nur auf Zug beanspruchten Stege diese beiden Platten auf einfache Weise in relativ
weitem Abstand voneinander stabilisiert werden können, der einen großen Füllraum
zwischen den Platten ermöglicht, welcher für eine wirksame Wärmespeicherung von
großer Bedeutung ist. So kann beispielsweise der Abstand zwischen den Platten mehr
als 30 cm betragen.
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Die biegesteifen Platten können dabei außerdem relativ dünn gehalten
werden, insbesondere dann, wenn die zu ihrer Verbindung dienenden Stege in geringem
gegenseitigen Abstand angeordnet sind.Das erfindungsgemäße Bauelement kann daher
neben seiner billigen Herstellbarkeit sehr leichtgewichtig sein, was zu einer Verbilligung
des Transportes und zu einer Vereinfachung der Montage führt. Trotzdem kann es nach
seiner Füllung an der Baustelle ein außerordentlich stabiles Bauelement mit großer
Wärmespeichermöglichkeit und Schalldämmung bilden. Darüber hinaus betet es den Vorteil,
daß es für den Transport auf relativ kleinem Raum zusammengefaltet werden kann.
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Im fertig montierten Zustand kann zwischen die biegesteifen Platten
des Bauelements Sand, Wasser, Beton oder dgl. eingefüllt werden, um die für eine
gute Wärme- bzw. Kältespeicherung oder
Schalldämmung notwendige
Masse zu erzeugen. Wasser ist in der Regel an jeder Baustelle vorhanden und kann
bei entsprechendem Druck mittels Schläuchen ohne Aufwand an jede Stelle des Bauwerks
gebracht werden. Auch Sand oder Beton kann durch Schläuche an die gewünschte Stelle
des Bauwerks herangepumpt werden, um in die Zwischenräume zwischen den biegesteifen
Platten eingefüllt werden zu können.
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Es sind zwar bereits Bauelemente bekannt, die für den Transport auf
engem Raum zusammengefaltet und an der Baustelle leicht durch Auseinanderfalten
in ihre gewünschte funktionelle Form gebracht werden können, in der sie dann zur
Beibehaltung dieser Form mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt werden
(bekanntgemachte deutsche Patentanmeldung W 74 99 V/37f).
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Die bekannten Bauelemente dieser Art sind jedoch im wesentlichen nur
für behelfsmäßige Bauten ausgebildet und geeignet, insbesondere auch deshalb, weil
die mit ihnen herstellbaren Wände oder Decken weiche, das heißt unstarre, leicht
eindrückbare Außenseiten haben, die für nicht behelfsmäßige Gebäude nicht infrage
kommen. Zwar ist es möglich, die bekannten Bauelemente nach ihrer Montage mit einer
Abdeckkonstruktion aus biegesteifen Platten oder dgl. zu verschalen, jedoch führt
dies wiederum zu einem aufwendigen Herstellungsprozeß der gesamten Wand oder Decke,
ganz abgesehen davon, daß die Befestigung der Verschalungskonstruktion an den hohlen
aus faltbarem Baumaterial bestehenden Bauelementen an der Baustelle meist umständlich
und zeitaufwendig ist. Diesem bekannten Bauelement gegenüber stellt das erfindungsgemäße
Bauelement ein solches für die Herstellung dauerhafter solider Gebäude dar, deren
Wände zur Erzielung einer relativ großen wärmespeichernden oder schalldämmenden
Masse relativ dick gehalten sein können und welches trotzdem einen raschen und einfachen
Aufbau des Gebäudes bzw. der Wände desselben ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Bauelement eignet sich sowohl für stationäre
als auch für variable Bauwerke, d.h. für solche Bauwerke, welche nach ihrer Fertigstellung
im Hinblick auf eine Änderung der Gebäudenutzung, z.B. durch Versetzen von Wänden
oder Decken, umgebaut werden sollen. Mit ihm wird daher eine im modernen Bauen häufig
gewünschte Elementbauweise möglich, die verschiedene und wechselnde Anforderungen
der Nutzung eines Gebäudes relativ leicht erfüllen kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen hohlen Bauelement können die biegsamen Stege
mindestens teilweise aus biegsamen dünnen Zwischenwänden, z.
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B. aus Gewebe- oder Folienmaterial, bestehen, die zickzackförmig oder
gewellt zwischen den beiden Platten hin- und hergelegt und in ihren an den Platten
anliegenden Bereichen beispielsweise durch Kldirg an diesen befestigt sein können.
Die Stege können aber auch ebenfalls mindestens teilweise aus an beiden Platten
befestigten Schläuchen bestehen, deren Längsachse sich im wesentlichen parallel
zur Plattenebene erstreckt und die zweckmäßig in dichter Aneinanderlage angeordnet
und an die Platten angeklebt sind. Auch ist die Ausbildung der Abstandhalter aus
Strängen, Schnüren, Seilen oder dgl. aus zugfestem Material möglich, die an ihren
Enden mit den biegesteifen Platten verbunden sind. Diese Stränge, Schnüre, Seile
oder dgl. können die biegesteifen Platten durchsetzen und an der Außenseite dieser
Platten befestigt sein.
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Bei der Ausbildung der Stege aus biegsamen Strängen, Schnüren, Seilen
oder dgl. können in den Hohlraum des Bauelements auch Armierungselemente, wie Armierungseisen,
Baustahlgewebe oder dgl. eingelegt werden, so daß mit diesem Bauelement die schalungslose
Herstellung tragender Gebäudewände in Beton möglich ist.
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Abgesehen von der vorgenannten Ausführungsweise eignet sich das erfindungsgemäße
Bauelement vor allem aber für nichttragende variable Wand- oder Deckenkonstruktionen,
die durch Füllung mit Sand,
Wasser oder anderem fließfähigem oder
körnigen Material besondere Vorteile gegenüber massiven Betonwänden haben.
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Die Vorteile, die sich aus der Verwendung des Wassers als Füllmaterial
ergeben, sind in Bezug auf die bauphysikalische Funktion eklatant. Wasser ist ein
ideales Speichermaterial für Wärmeenergie. Dies ist insbesondere von Bedeutung für
eine energiesparende Heizung und Kühlung Mpn Gebäuden unter Klimabedingungen, wie
sie in Mitteleuropa z.B. vorherrschen.
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Es ist bei entsprechender Anordnung und Ausbildung der Fenster möglich,
die eingestrahlte Sonnenenergie - auch bei wenigen Sonnentagen - so effektvoll in
den Wänden zu speichern und wieder abzustrahlen, daß die Heizkosten von Gebäuden
- auch ohne aufwendige "Sonnenkollektor" -Anlagen wesentlich reduziert werden können.
Umgekehrt ist es möglich, im Sommer ohne aufwendige Klima-Anlagen Gebäude auf natürliche
Weise ausreichend zu kühlen, indem die Wärme des Tages von den Wänden absorbiert
und in der Nacht durch entsprechende Bespülung mit kühler Nachtluft abtransportiert
wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung beinhaltet außerdem die Möglich keit einer
wirksamen und gesunden Raumheizung, wie sie mit anderen bekannten Mitteln nicht
denkbar ist. Durch Einbau einiger weniger Heizelemente in oder unter den Wasserkammern
kann das Wasser aufgeheizt werden, das dann selbständig zirkulierend den von der
Wand oder Decke begrenzten Raum erwärmt.
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Bei geringen Wasser- und Oberflächentemperaturen von ca. 20 -25 Grad
Celsius wird so bei geringsten Anlage- und Betriebskosten ein optimales Strahlenheizklima
im Raum erzeugt, abgesehen davon, daß bei Ausnutzung der Sonnenenergie in obengenannter
Weise nur Restheizenergie aufgebracht werden muß.
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Die Wasserpaneele werden jeweils auf der raumabgewandten Seite -z.B.
von Außen- und Wohnungstrennwänden - mit entsprechender Wärmedämmung versehen, wodurch
der beschriebene Wirkmechanismus noch erhöht wird.
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Zwar besteht ein Vorurteil gegen die Verwendung von Wasser als Baustoff,
aber die tatsächliche physiologische Wirkung einer raumumgebenden Wasserschicht
ist verglichen mit der anderer Baustoffe äußerst positiv zu beurteilen. Das gilt
nicht nur für das oben beschriebene thermische Verhalten, sondern darüber hinaus
für andere biophysikalische Einflüsse, die zum Teil noch kaum erforscht sind.
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Eine gleichartige, wenn auch nicht ganz so günstige thermische Wirkung
läßt sich mit Sand als Füll- respektive Speichermaterial erzielen.
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Auch in Bezug auf die Schalldämmung weist das erfindungsgemäße Bauelement
erhebliche Vorteile auf. Durch die flexiblen Abstandhalter wird eine schalltechnisch
ungünstige, starre Verbindung der Wandschalen vermieden. Eine Füllung mit Sand oder
Wasser als lose agglomeriertem bzw. flüssigem Material wirkt sich dabei zusätzlich
schalldämmend aus. So ist gegenüber einer monolithischen Betonkonstruktion bei geringerem
Gewicht eine höhere Schalldämmung möglich.
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Das Material der Deckplatten sollte zur Erzielung des beschriebenen
thermischen Verhaltens eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen günstigen Strahlungskoeffizienten
aufweisen. Daher kommen vor allem Materialien wie Glas oder Gipskarton in Frage.
Als Abstandhalter können Papier, Kunststoffolien, Glasfasergewebe bzw. entsprechende
Bänder und Stränge verwendet werden. Die Kombination von Gipskartonplatten und Papierstegen
erscheint besonders vorteilhaft und wirtschaftlich.
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Das erfindungsgemäße Bauelement kann in sehr wirtschaftlicher Fließbandfertigung
hergestellt werden. Moderne Trocken-Kontaktklebeverfahren sind hier vorteilhaft
einzusetzen. Ohne Umrüstung der Makhinen lassen sich verschiedene Elementdicken
herstellen.
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Die Schläuche können so angeordnet sein, daß sich mit der Füllung
zugleich auf einfache Weise die Fugendichtung ergibt, die bei Montagebauweisen regelmäßig
ein kompliziertes Problem ist. Die flexiblen Schläuche schmiegen sich unter dem
sich naturgesetzlich gleichmäßig verteilenden Fülldruck stets dicht an die Grenzflächen
an, auch wenn diese Unebenheiten aufweisen.
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Im Falle der Wasserfüllung reicht der normalerweise vorhandene Wasserleitungsdruck
aus, diesen Effekt nicht nur an den unteren und seitlichen, sondern auch an den
oberen Anschlüssen zu erzielen.
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Die Verwendung moderner Folien hat in dieser Hinsicht besondere Vorteile.
Auch die Lösung des grundsätzlichen Problems der sicheren Wasserhaltung wird damit
vereinfacht. Das Wasser kann über entsprechende Ventile eingefüllt werden. Ist die
spätere Demontage des Bauwerks vorgesehen, ist es sinnvoll, das Wasser von unten
in die Bauelemente hineinzudrücken, um es später leicht ablassen zu können. Ein
zusätzliches Luftventil kann für das restlose Entweichen der verdrängten Luft sorgen.
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Die Gefahr eines eventuellen Einfrierens kann durch Zusatz von Frostschutzmitteln
gebannt werden.
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Die Erfindung bietet die bisher wirtschaftlich nicht realisierbare
Möglichkeit, translucide oder sogar durchsichtige Wände mit hoher Schallschutz-
und Wärmespeichermasse zu bauen, was für die Belichtung von Räumen im Inneren von
Gebäuden einen neuen Weg eröffnet. Dies ist bei der allgemeinen Tendenz zu verdichteten
Bauweisen z.B. im städtischen Wohnungs- oder Verwaltungsbau von großer Bedeutung.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, mit welchem das vorgenannte
erfindungsgemäße Bauelement in einfacher und wirkungsvoller kontinuierlicher Fließbandfertigung
herstellbar ist.
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Bei diesem Verfahren kann ein die Stege bildendes Flãchenmaterial
in Form eines Bandes zunächst beidseitig beleimt und dann in Querrichtung zickzackförmig
gewellt werden, worauf auf die Außenseiten des gewellten oder zickzackförmig gelegten
Bandes die biegesteifen Platten beidseitig aufgedrückt und abschließend die über
die Plattenränder überstehenden Bandbereiche abgeschnitten werden. Dabei sind moderne
Trocken-Kontaktklebeverfahren vorteilhaft einsetzbar. Ohne Umrüstung der zur Durchführung
des Verfahrens dienenden Bandstraße lassen sich Bauelement verschiedener Wandstärke
herstellen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind nachfolgend besonders
vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bauelements sowie seiner
Verwendung bzw. seiner Herstellung anhand der Zeichnung näher beschrieben: Fig.
1 bis 5 zeigen fünf verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bauelements,
Fig. 6 und 10 zeigen verschiedene Anwendungsweisen des Bauelements, Fig. 7 bis 9
veranschaulichen in drei verschiedenen Stufen den Einbau des Bauelements in ein
Gebäude, Fig. 11 veranschaulicht in schematischer Darstellung ein zweckmäßiges Herstellungsverfahren
für das erfindungsgemäße Bauelement.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das hohle
Bauelement aus zwei relativ dünnen biegesteifen Au-Benwandplatten 1, 2, die durch
nebeneinander gesetzte Schläuche 3 aus Kunststoffolien, Geweben, Papier oder dgl.
bestehen können. Die Schläuche sind mit ihren an den Platten anliegenden Wandbereichen
mit den Platten verklebt.
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Bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen sind anstelle
der in Fig. 1 vorgesehenen Schläuche 3 jeweils ein zickzackförmig gewelltes Flächengebilde
4 in Form einer Kunststoffolie, eines Gewebes oder dgl. vorgeshen, das ebenfalls
mit seinen an den Platten 1, 2 anliegenden Bereichen mit diesen verklebt ist. Während
bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die sich zwischen den Platten
hin und her erstreckenden Wandbereiche des Flächengebildes 4 im wesentlichen parallel
zueinander und senkrecht zu den Innenflächen der Platten erstrecken, sind bei dem
in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel diese Wandbereiche des Flächengebildes
4 schräg zueinander und zu den Innenflächen der Platten angeordnet. Die in Fig.
3 dargestellte Ausführungsform gibt eine erhöhte Stabilität des hohlen BaueSements
gegen gegenseitiges Verschieben der beiden Platten 1, 2 parallel zueinander.
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Bei den in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die
Stege von Strängen, Schnüren oder Seilen gebildet.
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Während sie bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils
nur einmal den Abstand zwischen den beiden biegesteifen Platten durchmessenden Strangstücken
5 bestehen, werden sie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel von langen
Strängen 6 gebildet, die zickzackförmig zwischen den Platten hin und her geführt
sind. Die biegesteifen Platten bestehen in diesem Falle jeweils aus zwei Plattenlagen
7, 8, wobei die Strangstücke 5 bzw. die Stränge 6 durch die inneren Plattenlagen
7 hindurchgeführt sind, während die äußeren Plattenlagen 8 als Deckschichten zur
Abdeckung der an der Außenseite der inneren Plattenlagen 7 befindlichen Stegteile
dienen. Die gegenseitige Verbindung bzw. Befestigung der beiden Plattenlagen 7,
8 kann auf herkömmliche Weise geschehen.
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Zum Schutz der inneren Plattenlagen 7 sind an deren Außenseiten Beilagscheiben
9 vorgesehen, gegen welche sich das verdickte Ende 10 der diese Platte durchsetzenden
Strangstücke 5 abstützt, wenn das Bauelement mit einem Füllmaterial gefüllt ist,
durch welches die beiden inneren Plattenlagen 7 auseinandergedrtskt werden.
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In Fig. 6 ist die Anordnung eines Baustahlgewebes bzw. einer kreuzweisen
Armierung 11 zwischen den biegesteifen Platten 7, 8 bzw. deren zur Abstandlalterung
dienenden zickzackförmigen Strängen 6 dargestellt. Das Einlegen einer solchen Armierung
kommt jedoch nur beim Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den Platten mit einem
abbindefähigen Material wie Beton infrage.
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In den Fig. 7 bis 9 ist eine zweckmäßige Einbauweise des erfindungsgemäßen
Bauelements in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in ein Gebäude im Querschnitt durch
die herzustellende Wand oder Decke des Gebäudes gezeigt. Dabei werden die erfindungsgemäßen
Bauelemente zwischen Ständer 12 eingesetzt, die sich an den Stößen zwischen zwei
nebeneinander anzuordnenden Bauelementen befinden. Im Hinblick auf die Biegsamkeit
der Stege zwischen den biegesteifen Platten 1, 2 des Bauelements können diese Platten
im ungefüllten Zustand des Bauelements parallel zueinander so weit verschoben werden,
daß das Einsetzen des Bauelements mit die Ständer 12 beidseitig übergreifenden Rändern
möglich ist. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen das dabei erfolgende Verschieben der beiden
Platten 1, 2 eines Bauelements parallel zueinander.
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Fig. 10 zeigt den Aufbau einer mit dem erfindungsgemäßen Bauelement
in der Ausführung gemäß Fig. 2 gebildeten Wand auf einer Bodenplatte 13, auf der
die Ständer 12 für die Montage und Verbindung der neben und übereinander zu setzenden
Bauelemente unter Zwischenlage einer Anschlußleiste 14 aufgesetzt sind.
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Mit ihren die Ständer 12 übergreifenden Seitenrändern können die biegesteifen
Platten 1, 2 an den Ständern beispielsweise durch Nagelung oder dgl. befestigt sein.
Die Zwischenräume zwischen den biegesteifen Platten 1, 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
mit Sand 15 gefüllt. Im Falle einer Außenwand ist das erfindungsgemäße Bauelement
mit einer Dämmschicht 16 und einer äußeren Wetterschale 17 augestattet. Die Fugen
zwischen den Bauelementen können in üblicher Weise verspachtelt werden (18), wobei
ein Armierungsstreifen eingelegt wird. Am Fußpunkt wird eine Fußleiste 19 vorgesetzt.
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In Fig. 11 ist die Herstellung von Bauelementen gemäß dem in Fig.
2 dargestellten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Das bei diesem AsfUhrungsbeispiel
vorgesehene zlekzackförmig
gelegte Flächengebilde wird von einem
zu einem Wickel 21 aufgewickelten Bandstreifen 22 gebildet, dessen Breite derjenigen
des Flächengebildes 4 in gestrecktem Zustand entspricht. Uber Führungswalzen 23
wird dieser Bandstreifen 22 durch eine im Beispielsfalle Kleber aussprühenden Düse
24 bestehenden Beleimvorrichtung hindurchgeführt, in welcher der Bandstreifen bediseitig
mit Kleber beschichtet wird. Anschließend wird der Bandstreifen durch eine Falteinrichtung
25 in seine in Fig. 2 sichtbare zickzackförmige Lage gebracht, während gleichzeitig
an beide Seiten des zickzackförmigen Bandes die biegesteifen Platten 1, 2 angedrückt
werden, die aus einem Stapel 26 ebenfalls über Führungen zugeführt und durch die
Beleimvorrichtung mit Kleber beschichtet werden. Infolge des auf dem Band in den
Platten befindlichen Klebers werden damit die Platten an den Bandstreifen angeklebt
und zwar mit Hilfe des von den Druckrollen 29 aufgebrachten Druckes, der dem von
der Falteinrichtung 25 ausgeübten Druck entgegenwirkt.
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Anschließend werden die sich zwischen den beiden Platten 1, 2 befindlichen
Bereich des zickzackförmig gelegten Bandstreifens 22 in Längsrichtung zusammengefaltet,
worauf die über die Seitenränder der Platten 1, 2 hinausragenden Bereiche des Bandstreifens
22 mit Hilfe von Schneideinrichtungen 27 abgeschnitten werden. Anschließend erfolgt
das Stapeln der nunmehr fertiggestellten hohlen Bauelemente zu einem Stapel 28.
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In den oberen Darstellungen von Fig. 2 ist der jeweilige Produktionsstand
des herzustellenden erfindungsgemäßen Hohlbauelements im Querschnitt dargestellt,
den dieses Bauelement in der senkrecht darunter gezeigten Verfahrensstufe erreicht
hat.
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