DE2706968A1

DE2706968A1 - Luftfuehrende fassade

Info

Publication number: DE2706968A1
Application number: DE19772706968
Authority: DE
Inventors: Fritz Reuter; Friedrich Harald Schmidt
Original assignee: SCHMIDT REUTER; Schmidt-Reuter Ingenieurgesellschaft Mbh & Co KG
Current assignee: Josef Gartner and Co
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2706968C3; DE2706968B2; CH633071A5

Description

Luftführende Fassade
Die Erfindung betrifft eine luftführende Fassade mit einer Außenschale und einer Innenschale, gegebenenfalls mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen.
Während früher der Anteil der Glasfläche an der Außenwandfläche von Gebäuden nur etwa 20% betrug, werden in letzter Zeit immer häufiger Gebäude teilweise mit einem Glasflächenanteil von über 50% gebaut. Dadurch steigt der Wärmeverlust im Winter sowie die Sonneneinstrahlung im Winter und im Sommer.
Fenster haben auf verschiedenen Gebieten zum Teil gegensätzliche Auf-aben zu erfüllen, so z. B. Ausblick nach außen, Besonnung des Innenraumes, Verhinderung der Abgeschlossenheit, Beleuchtung durch Tageslicht, Schutz vor äußerer Wärme und Blendung, Verhinderung thermischer Verluste nach außen, Dichtheit gegenüber Windeinflüssen, Druckunterschiede, Feuchtigkeitsstau und schalldämmende Wirkung. , Die bedingte Erhöhung der Strahlungslast in modernen Gebäuden, die Tendenz der Energielage und das Bestreben, das Klima zu verbessern, führten zur Entwicklung der Abluftfenster, bestehend aus vorderer Isolierscheibe und hinterer Einfachglasscheibe mit Scheibenzwischenraum für die Abströmung der Fortluft durch Überdruck. In weiterer Entwicklung wurden luftführende Fenster mit künstlicher Belüftung vorgeschlagen, wobei die von unten nach oben strömende Fensterluft durch einen Anschlußkanal im Deckenhohlraum von einem Abluftgerät abgesaugt und evtl. durch einen Wärmeaustauscher, eine Reflektorhaube, ins Freie geblasen wird.
Zwischen den Fensterflächen wird somit Raumluft von unten nach oben geführt. Bekannt sind auch luftführende Fassaden mit einer Strömung von oben nach unten. Dabei wird der Fenstervolumenstrom vom Deckenhohlraum durch die Funktionsdecke abgesaugt.
Die zwischen den Fensterflähen geführte Luft kann auch Außenluft sein.
Bei luftführenden Fassaden stellt die innere Schale für sich bereits eine Isoliereinrichtung dar, in dem ein zusätzlicher Wärmestrahlungsschirm und eine Trennschicht zwischen dem Raum und der von stärkeren klimatischen Schwankungen belasteten Außenschale geschaffen wird. Luftführende Fassaden haben grundsätzlich folgende Vorteile: Verringerung der den Innenraum belastenden Wärme bei äußerer Sonnenbestrahlung oder hohen Außentemperaturen, weil die den Raum begrenzenden Flächen nicht wesentlich wärmer sind als der Raum und weil bei Anordnung einer Sonnenstrahlung absorbierenden oder reflektierenden Jalousie auch die direkte Wärmestrahlungsbelastung von der Innenschale und dem Innenraum abgehalten wird. Daraus resultiert eine geringere Wärmestrahlung der Fassade in den Raum. Durch Angleichen der Oberflächentemperaturen der Fassade wird die Wärmestrahlung zur Fassade hin verringert. Auch erfolgt eine Verringerung der Wärmeverluste des Raumes nach außen durch Schaffung einer Zone vor der Außenfassade mit kälterer Luft und durch den Strahlungsschirm der Innenschale.
Durch die kältere Luft vor der Außenfassade und den Strahlungsschirm werden zwar einerseits die Wärmeverluste des Gebäudes verringert, jedoch weisen die Außenflächen örtlich wesentlich geringere Temperaturen auf, weil örtlich eine schlechtere Isolierfähigkelt, z. B. durch Aluminiumfensterrahmen gegeben ist.
Dadurch können dort oft Kondensationserscheinungen auftreten.
Diese führen zu Schäden in der Fassade, verschlechtern die Isolierfähigkeit und behindern bei Fenstern die Durchsicht.
Bisherige Ausbildungen müssen zur Vermeidung der Kondensationserscheinungen entsprechend den Oberflächentemperaturen an den schwächsten Stellen itrleben werden. Die Durchlüftung muß bei niedriger Außentemperatur ständig aufrechterhalten werden, so daß bei mechanischer Belüftung hohe Luftförderkosten entstehen.
Bisherige luftführende Fassaden müssen also mit wärmeren Zulufttemperaturen, mit größeren Zuluftmengen oder mit teureren, besser isolierenden Außenelementen ausgestattet werden. Durch diese Maßnahmen werden der Wärmeverlust des Gebäudes und die Fassadenkosten erhöht. Auch steigen durch die Notwendigkeit der Förderung einer großen Luftmenge die Förderkosten für die Abschirmung der Fassade. Bei herkömmlichen luftführenden Fassaden wird im Sommer zusätzlich der Anteil Wärme, der in den Innenraum dringt, vergrößert.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger luftführender Fassaden zu beseitigen und eine Schwitzwasserbildung zu verhindern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer luftführenden Fassade mit einer Außenschale und mit einer Innenschale, gegebenenfalls mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Bereich zwischen der Außenschale und der Innenschale eine Heizeinrichtung angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß kritische Scheibenbereiche gesondert temperiert werden können. Dadurch läßt sich u. a. die Schwitzwasserbildung zwischen den Scheiben wrmelden. In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Beheizungseinrichtung im Bereich der größten Schwitzwassergefährdung unterhalb der Scheiben oder seitlich der Scheiben angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung im Bereich zwischen der Außenschale und der Innenschale eine gesonderte Feizeinrichtung anzuordnen, kann die Luftführung von unten nach oben oder von oben nach unten erfolgen. Dabei können die Luftüberströmöffnungen in unmittelbarer Nähe der Außenschale oder in der Nähe der inneren Schale liegen oder gegenüberliegend angeordnet sein.
Jede dieser Lösungen kann entsprechend der überwiegenden Heiz- oder Kühlaufgabe oder je nach der Möglichkeit der Luftführung zweckmäßig sein. Die durch die Heizeinrichtung zwischen den Scheiben erhitzte Luft kann dabei Raumluft aber auch Außenluft sein.
Als Heizeinrichtung im Sinne der Anmeldung werden verstanden Wärmeaustauscher für Warm- oder Heißwasser bzw. Warmluft bzw.
Heißluft oder elektrische Heizeinrichtungen, insbesondere mit Widerstandsdrähten als Infrarotstrahler, auch solche mit einem Gebläse.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung als Konstruktionselement zur Befestigung der Innenschale ausgebildet ist. Dadurch wird der bauliche Aufwand gering gehalten.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag geht dahin, daß die Heizeinrichtung mit einer die Luftstrahlen verstellenden Einrichtung versehen ist. Dadurch sind folgende Möglichkeiten gegeben: Verteilung der Zuluft zur Verteilung der Lufttemperatur derart, daß die schwitzwassergefährdeten Fassadenbereiche von höherer Raumlufttemperatur berührt werden und somit wärmer bleiben; Verteilung der Luftbewegung bzw. der inneren konvektiven Wärmeübergangswerte derart, daß bei der gegebenen Lufttemperatur die Oberflächentemperatur der gefährdeten Bereiche stärker angehoben wird als in den weniger gefährdeten Bereichen; zusätzliche Wärmeversorgung der stärker gefährdeten Scheibenbereiche durch Zustrahlung von Wärme vorzugsweise in diesem Bereich.
Zusätzlich zu derartiger Optimierung der Wärmeübergangswiderstände kann die Heizeinrichtung ständig oder zeitweilig für die Aufheizung der eintretenden Luft oder die Temperierung der Luft im Scheibenzwischenraum dienen.
Die erfindungsgemäß zwischen den Scheiben in deren unterem Bereich vorgeschlagene Heizeinrichtung, insbesondere in Gestalt eines oder mehrerer Wärmeaustauscher, kann im Sommer dazu dienen, in Verbindung mit kühlem Wasser oder kühler Luft eine Kühlung zwischen den Scheiben durch die gleiche Einrichtung zu ergeben.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, daß an keiner Stelle zwischen den beiden Fassadenwänden unnötig große Verluste auftreten und die physiologisch erwünschten Effekte der geringen Wärmebelastung im Sommer und der geringen Auskühlung im Winter, sowie die Strahlungsverteilung im Raum optimal erreicht werden. Um die örtlich unterschiedliche Verteilung des Wärmestromes zu bewirken, kann die Heizeinrichtung selbst verschiebbar gelagert sein, insbesondere im Bereich von Außenfassade und Innenfassade, so daß sie in der einen Stellung nahe der Außenfassade, in der anderen Stellung nahe der Innenfassade angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, daß der Heizeinrichtung verschiebbare Luftlenkelemente zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine örtlich unterschiedliche Verteilung des Wärmestromes erreicht.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß zwischen der Heizeinrichtung und der Außenschale ein Abluftkanal vorhanden und zwischen Heizeinrichtung und Abluftkanal eine Isolation vorhanden ist.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist der Heizeinrichtung eine Reflektorplatte zugeordnet, wobei in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Heizeinrichtung eine in deren Höhenlage vorhandene schräg und ansteigend zur Außenfassade gerichtete Isolationsplatte zugeordnet ist, die an der zur Heizeinrichtung gerichteten Seite eine reflektierende Oberfläche hat. Die Tsolationsplatte deckt vorteilhaft einen Kaltluft-Abluftschacht ab, der mit einem nach unten gerichteten Abluftschlauch versehen ist.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung besteht die Heizeinrichtung aus einem Wärmestrahler, der mit einem verstellbaren Reflektor versehen ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß selbst bei Raumluftfeuchtigkeiten von 40 bis 50% r.F. eine Schwitzwasserfreiheit in allen Fensterbereichen erzielt wird. Neben der vorerwähnten möglichen Einstellung einer hohen Raumluftfeuchte ohne Schwitzwasserbildung beseitigt die erfindungsgemäße Lösung die Auskühlungsverluste der Fassade während der Nacht, ohne daß eine energieaufwendige Luftförderung erforderlich ist.
Zugleich ergibt die erfindungsgemäße Lösung eine Energleeinsparung bei Sommer- und Winterbetrieb.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen, vielmehr sind weiterbim Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Die Figuren 1 bis 6 zeigen Schnitte durch luftführende Fassaden mit verschiedenartig angeordneten bzw. ausgebildeten Heizeinrichtungen.
Die luftführende Fassade besteht bei allen Figuren aus der Außenschale 10 und der Innenschale 11, die besonders vorteilhaft Fenster sind. Diese sind gelagert in zugeordnete Halterungen 12 und 13 für die Scheibe 10 und 14 und 15und für die Scheibe 11.
Im unteren Bereich zwischen den Scheiben 10 und 11 ist eine Heizeinrichtung 16 angeordnet. Es können auch mehrere sein.
Insbesondere können sie im Bereich der Seitenpfosten der Fenster sein.
Nach Fig. 1 ist der Heizkörper 16 feststehend. Er besteht aus einem durch Heißluft oder Heißwasser durchströmten Wärmeaustauscher Unterhalb des Heizkörpers ist eine Isolationsplatte 17 angeordnet, die schräg in Richtung zur Außenscheibe 10 geneigt ist.
Die Oberseite der Isolationsplatte ist mit einer reflektierenden Beschichtung, vorzugsweise einer Aluminiumfolie 18 belegt. Die von dem Heizkörper 16 ausgehenden rmestrahlen werden durch die Oberfläche der Platte 17 in Richtung zur Außenscheibe 10 abgelenkt.
Es erfolgt eine derartige Luftführung der durch die Heizeinrichtung 16 erhitzten Luft, daß im Winter die Außenscheibe 10 mit der erwärmten Luft angeblasen wird. Dadurch wird dort die Bildung von Schwitzwasser verhindert. Im Sommer wird bei der Darstellung nach Fig. 1 durch einen Kanal 19 im oberen Bereich cer Fassade die kühlere Luft aus dem Raum zwischen die beiden Hohlscheiben gedrückt oder durch eine am unteren Bereich vorhandene Leitung 20 angesogen, so daß die kältere Luft eine Abschirmung zwischen heißer Außenscheibe und kühlerer Innenscheibe 11 ergibt. Es ist aber auch möglich, die Heizeinrichtung 16 zugleich mit einem Gebläse zu versehen, wie das nachfolgend noch in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenwird.
Nach Fig. 2 ist der Heizkörper 16 ebenfalls unterhalb der beiden Scheiben 10 und 11 und in einem Bereich zwischen diesen angeordnet. Der Heizkörper 16 ist in angegebener Pfeilrichtung 21 verschiebbar, damit entweder ein Spalt in Richtung zur Außenscheibe 10 oder in Richtung zur Innenscheibe 11 vorhanden ist. Durch den in Fig. 1 zeichnerisch dargestellten Spalt 22 wird die durch den Heizkörper erhitzte Luft in Richtung zur Außenscheibe 10 abgelenkt. Wird jedoch der Heizkörper nach links in Richtung zur Außenscheibe 10 hin verschoben und somit der Spalt 22 geschlossen, wird bei erhitztem Heizkörper die Luft zur Innenseite der Innenscheibe 11 geleitet.
Um dies zu begünstigen, können weitere Führungsflächen vorhanden sein. Im Sommer wird durch den Heizkörper ein kühles Medium geleitet, so daß eine Abkühlung der von der durch Sonnenstrahlung erhitzten Außenscheibe 10 erhitzten Luft zwischen den beiden Scheiben stattfindet und somit mit geringem Energieaufwand eine Isolation stattfindet. Insbesondere bei der Lösung nach Fig. 2 empfiehlt es sich, die Heizeinrichtung zugleich mit einem Gebläse zu versehen, damit die Luft nach oben geführt und durch den Kanal 19 in Verbidung mit einem ins Freie führenden Rohr 23 abgeleitet wird.
Fig. 3 zeigt die Lösung, daß die Heizeinrichtung 16, zur Außenschale 10 durch die Isolation 24 getrennt, ortsfest angeordnet ist- Zwischen Heizkörper 16 und Unterkante der Innenschale 11 ist ein Spalt 25 vorhanden, so daß Raumluft durch diesen Spalt zwischen die beiden Scheiben 10 und 11 gelangen kann. Die Spaltbreite ist durch einen Schieber 26 verstellbar, der in angegebener Pfeilrichtung 27 hin- und herverschiebbar gelagert ist. Zugleich hat der Schieber 26 eine nach oben gerichtete Führung 28, die die Luftstrahlen in angegebener Pfeilrichtung 29 nach oben ablenken. Die Führung 28 ist besonders vorteilhaft um die Drehachse 30 in angebener Pfeilrichtung 31 verstellbar, so daß wahlweise die Zuluft aus dem Raum zur Innenseite der Innenscheibe 11 oder zur Innenseite der Außenscheibe 10 geleitet wird. Der Heizkörper 16 nach Fig. 3 ist zugleich tragendes Element fur die Halterung 15, an der die Innenscheibe 11 gelagert ist.
Die durch den Kanal zwischen Heizkörper 16 und Innensheibe 11 bzw. deren Lagerung geleitete Luft gelangt in gleicher Weise wie im Prinzip in Fig. 2 dargestellt ist, über den Auslaß 19 in eine Abluftleitung 23. Der Heizkörper 16 hat nach Fig. 3 nicht lediglich die Aufgabe, den Raum zwischen den beiden Scheiben 10 und 11 zu erhitzen, sondern dient zugleich der Beheizung des Aufenthaltsraumes.
Fig. 4 zeigt, daß der Heizeinrichtung 16 eine oberhalb dieser angeordnete Klappe 32 zugeordnet ist, die um die Achse 33 in angegebener Pfeilrichtung 34 schwenkbar ist. Bei der in voller Linie dargestellten Stellung gelangt die durch den Heizkörper 16 erhitzte Raumluft an die schwitzwassergeflhrdete Außenfassade. Bei der in gestrichelter Linie dargestellten Stellung gelangt die Zuluft aus dem Raum an die Innenseite der Innenscheibe 11. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei der Verstellung der Klappe zugleich eine Verschiebung der Drehachse 33 gegeben ist.
Fig. 5 zeigt, daß oberhalb der Heizeinrichtung 16 jalousieartige, um zugeordnete horizontale Achsen schwenkbare Klappen 35, 35a und 35b vorhanden sind, die abhängig von ihrer Verschwenkung die Zuluft aus dem Raum an die Außenfassade 10 oder an die Innenfassade 11 ablenken.
Fig. 6 zeigt, daß die Heizeinrichtung aus einem elektrisch erhitzten Glühstab 36 besteht, der von einem Reflektorschirm 37 umgeben ist, der in angegebener Pfeilrichtung 38 verschwenkbar ist, damit die Strahlen in gewünschte Bereiche der Außenfassade 10 und / oder der Innenfassade 11 geleitet werden können. Leerseite

Claims

Ansprüche S Luftführende Fassade mit einer Außenschale und einer Innenschale, gegebenenfalls mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich zwischen der Außenschale (10) und der Innenschale (11) eine EIeizeinrichtung (16) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Heizeinrichtung (16) im Bereich der größten Schwitzwassergefährdung unterhalb der Scheiben (10, 11) und / oder seitlich der Scheiben (10, 11) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h gek e n n z e ich n e t , daß die Heizeinrichtung (16) als Konsruktionselement zur Befestigung (15) der Innenschale (11) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Heizeinrichtung (16) mit einer die Luftstrahlen verstellenden Einrichtung (17, 26, 32, 35, 37) versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Heizeinrichtung (16) in horizontaler Ebene verschiebbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Heizeinrichtung (16) im Bereich zwischen Außenfassade (10) und Innenfassade (11) verschiebbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Heizeinrichtung (16) verstellbare Luftlenkelemente (32, 35) zugeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen der Heizeinrichtung(16) und der Außenschale (10) ein Abluftkanal (22) vorhanden und zwischen Heizeinrichtung (16) und Abluftkaral (22) eine Isolation (wie 24) vorhanden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Ileizeinrichtung (16) eine in deren Höhenlage zugeordnete, schräg und ansteigend zur Außenfassade (10) gerichtete Isolationsplatte (17) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolationsplatte (17) an der zur Heizeinrichtung (16) gerichteten Seite eine reflektierende Oberfläche (18) hat.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolationsplatte (17) einen Kaltluft-Ahluftschacht abdeckt, der mit einem nach unten gerichteten Ahluftschlauch versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Heizeinrichtung (16) aus einem Wärmestrahler (36) besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d ad u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Wärmestrahler (36) mit einem verstellbaren Reflektor (37) versehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen der Heizeinrichtung (16) und der Innenschale(11) ein Lufteinlaß (25) vorhanden ist. (Fig. 3).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Lufteinlaß (25) zwischen Heizeinrichtung (16) und Innenschale (11) durch eine Verstelleinrichtung (26) veränderlich ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Verstelleinrichtung (26) eine nach oben gerichtete Führung (28) hat.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Führung (28) in ihrer Winkelstellung verstellbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Heizeinrichtung (16) zur Raumheizung nutzbar ist und unterhalb des Bereiches zwischen Außenfenster und Innenfenster angeordnet zim Raum gerichtete Strahlungsflächen hat (Fig. 3).
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Heiz- oder Kühivorrichtung (16) mit einem Gebläse versehen ist.