DE2808432A1

DE2808432A1 - Luftfuehrende fassade

Info

Publication number: DE2808432A1
Application number: DE19782808432
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Radtke; Fritz Reuter; Friedrich Harald Schmidt
Original assignee: Schmidt Reuter Ingenieurgesellschaft mbH and Co KG
Current assignee: Josef Gartner and Co
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2808432C2

Description

Luftführende Fassade
Zusatz zu Patent ...... (Patentanmeldung P 27 06 968.7) Die Erfindung betrifft eine zwangsdurchlüftete Fassade mit einer Außenschale und einer Innenschale, gegebenenfalls mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen.
Bei zwangsdurchlüfteten Fassaden wird der Raum zwischen den Schalen oder Scheiben mechanisch durchlüftet, d. h. er ist an eine Luftdruck- oder Luftsaugvorrichtung angeschlossen. Der Luft kann im Sommer durch Rückgewinnungseinrichtungen die Wärme entzonen werden, so daß die Nutzung der überschüssigen Wärme möglich ist.
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 #iab#n auf verschiedenen Gebieten zum Teil gegensätzliche Aufgaben zu erfüllen, so z. B. Ausblick nach außen, Besonnung des Innenraumes, Verhinderung der Abgeschlossenheit, Beleuchtung lurch @a@@@li@ht, Schutz vor äußerer Wärme und Blendung, Verhinderung thermi@che@ V@@ luste 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 Unterdruck. 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 Abluftgerätabgesaugt und 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 aus dem Raum oder aus dem Deckenhohlraum durch die Funktionsdecke abgesaugt. Die zwischen den Fensterflächen 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. Die im Zwischenraum entstehende Wärme wird durch Zwangsentlüftung abgeführt.
Daraus resultiert eine geringere Wärmestrahlung der Fassade in den Raum. Im Winter wird durch Angleichen der Oberflächentemperaturen der Fassade 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 Isolierfähigkeit, 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 betrieben 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 herrkömmlichen luftführenden Fassaden wird im Sommer zusätzlich der Anteil Wärme, der in den Innenraum dringt, vergrößert, wenn die Luft an die Außenscheibe gelenkt wird.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger Fassaden zu beseitigen und eine Schwitzwasserbildung zu verhindern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer zwangsdurchlüfteten Fassade mit einer Außenschale und mit einer Innenschale, ggf. mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Bereich zwischen der Außenschale und der Innenschale eine Vorrichtung zum Aufheizen, insbesondere der durch Schwitzwasser gefährdeten Bereiche, vorhanden ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß kritische Bereiche der luftführenden Fassade gesondert temperiert werden können. Dadurch läßt sich u. a. die Schwitzwasserbildung an den Schalen, insbesondere in Gestalt von Fensterflächen, vermeiden.
Als Vorrichtung zum Aufheizen im Sinne der Anmeldung werden verstanden Wärmeaustauscher für Warm- oder Heiß-wasser bzw. Warmluft bzw. Heißluft oder elektrisc,le Heizeinrichtungen, insbesondere mit Widerstandsdrähten als Infrarotstrahler und verstellbaren Reflektor, auch solche mit einem Gebläse.Weiterhin werden darunter verstanden Vorrichtung zur Lenkung vorzugsweise auch zur Beschleunigung von Luftstrahlen, die in den gefährdeten Bereichen durch einen örtlich erhöhten Wärmeübergang für eine ausreichende Beheizung sorgen. Durch diese Lösung sind folgende Möglichkeiten gegeben: a) Verteilung der Zuluft zur Verteilung der Lufttemperatur derart, daß die schwitzwassergefährdeten Fassadenbereiche von höherer Raumlufttemperatur berührt werden und somit wärmer bleiben, b) 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. Dies kann durch eine zusätzliche wärmeabgebende Heizeinrichtung verstärkt werden, c) Einstellung der für den Sommerbetrieb günstigsten Luftführung, wenn keine Schwitzwassergefahr mehr besteht.
d) Eine zusätzliche Wärmeversorgung der stärker gefährdeten Scheibenbereiche erfolgt durch Zu strahlung von Wärme vorzugsweise in diesem Bereich.
e) 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.
Eine 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.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung, im Bereich zwischen der Außenschale und der Innenschale eine Vorrichtung zum Aufheizen 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 Vorrichtung zum Aufheizen zwischen den Scheiben geführte Luft kann dabei Raumluft, aber auch Außenluft sein.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung zur Beheizung im Bereich der größten Schwitzwassergefährdung unterhalb von Scheiben oder seitlich von Scheiben angeordnet ist. Darunter wird auch verstanden, daß sie nur in der Fassade ohne Fensterscheiben sein kann.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung als Konstruktionselement zur Befestigung der Innenschale ausgebildet ist. Dadurch wird der bauliche Aufwand gering gehalten.
Um die örtlich unterschiedliche Verteilung des Luftvolumenstromes 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 Fassade verschiebbare und / oder verdrehbare Luftlenkelemente zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine örtlich unterschiedliche Verteilung des Wärmestromes und eine Umstellbarkeit des Volumenstromes für den Sommerbetrieb erreicht.
Besonders vorteilhaft ist zwischen der Vorrichtung zum Aufheizen und der Außenscheibe ein Abluftkanal vorhanden.
Durch die erfindungsgemäße Lösing wird erreicht, daß selbst beim Raumluftfeuchtigkeiten von 40 bis 508 r.F. eine Schwitzwasserfreiheit in allen Fensterbereichen erzielt wird. Neben der vorerwähnten möglichen Einstellung einer hohen Raumluftfeuchte ohne Schwitzwasserbildung ersetzt die erfindungsgemäße Lösung die Auskühlungsverluste der Fassade während der Nacht, ohne daß eine energieaufwendige Luftförderung erforderlich ist.
Zugleich ergibt die erfindungsgemäße Lösung eine Energieeinsparung 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 weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Die Figuren 1 bis 6 zeigen Schnitte durch luftführende Fassaden mit verschiedenartig angeordneten bzw. ausgebildeten Vorrichtungen zum Aufheizen.
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 15 und für die Scheibe 11.
Nach den Figuren 1 bis 3 ist im unteren Bereich zwischen den Scheiben 10 und 11 eine Heizeinrichtung 16 angeordnet. Es können auch mehrere sein. Insbesondere können sie im Bereich der Seitenpfosten der Fenster sein oder die Seitenpfosten der Fenster können Heizeinrichtungen sein, vorteilhaft in deren unteren Bereich.
Nach Fig. 1 ist der Heizkörper 16 feststehend. Er besteht aus einem durch Heiß luft 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 Wärmestrahlen 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 Innenscheibe 11 mit der erwärmten Luft angeblasen wird, wo hingegen die an der Außenscheibe herabfallende Kaltluft äußerst kalt abgesogen wird. Dagegen wird durch Wärmestrahlung an der äußeren Scheibe 10 die Bildung von Schwitzwasser verhindert. Die Luft wird t bei der Darstellung nach Fig. 1 durch einen Kanal 19 im oberen Bereich der Fassade eingeführt. Im Sommer wird die kühlere Luft aus dem Raum zwischen die beiden Hohl scheiben 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 beschrieben wird.
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. 2 zeichnerisch dargestellten Spalt 22 wird die durch den Heizkörper erhitzte Luft in Richtung zur Außenscheibe 10 abgelenkt. Im Spalt 22 wird durch eine erhöhte Luftgeschwindigkeit der Wärmeübergang auf die Scheibe 10 verbessert.
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, wie das in gestrichelter Linie dargestellt ist.
Durch die Zulufteinführung vor der Innenscheibe 11 wird im Sommer, insbesondere bei einem zwischen den Scheiben 10 und 11 vorhandenen geschlossenen Sonnenschutzvorhang oder einem Sonnenstore, eine Kühlung der Innenscheibe bewirkt, bei gleichzeitiger Absaugung der an der warmen Außenscheibe und am Store aufsteigenden Warmluft.
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. Bei der Lösung nach Fig. 2 ist es denkbar, die Heizeinrichtung zugleich mit einem Gebläse zu versehen, damit die Luft nach oben geführt und durch den Kanal 19 in Verbindung 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.
Der Spalt, der sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Schale oder Scheibe 11 erstreckt, ist so bemessen, daß die eintretende Luft dort in der rthtigen Menge angesaugt wird, wo der normale Wärmeübergang nicht zur Schwitzwasservermeidung ausreichen würde. Die Spaltbreite kann auch durch einen Scheiber 26 verstellbar sein, der in angegebener Pfeilrichtung 27 hin- und herverschiebbar gelagert ist. Zugleich hat der Schieber 26 eine nach oben gerichtete Führung 28, die die Luftstrahlen 29 in angegebener Richtung nach oben ablenken. Die Führung 28 ist besonders vorteilhaft um die Drehachse 30 in angegebener Pfeilrichtung 31 verstellbar, so daß wahlweise die Zuluft aus dem Raum in gestrichelter Darstellung zur Innenseite der Innenscheibe 11 oder in voll ausgezogener Linie dargestellt, zur Innenseite der Außenscheibe 10 geleitet wird. Der Heizkörper 16 nach Fig. 3 ist zugleich tragendes Element für die Halterung 15, an der die Innenscheibe 11 gelagert ist. Diese Halterung 15 kann aber auch wegfallen, so daß die Scheibe in ihrem unteren Bereich ohne Rahmen ist. Auch kann der Rahmen an beiden Seiten fehlen. Schließlich ist es möglich, um die Spaltweite 25 zu verändern, die Scheibe 11 an ihrer oberen Kante kippbar zu lagern.
Die durch den Kanal 25 zwischen Heizkörper 16 und Innenscheibe 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 schwitzwassergefährdete 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 kein Heizkörper vorhanden ist und eine um eine ortsfeste Achse drehbare Klappe 35 vorhanden ist, die abhängig von ihrer Verschwenkung die Zuluft aus dem Raum an die Außenfassade 10 oder an die Innenfassade 11 ablenkt.
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 nnenfassade 11 geleitet werden können.

Claims

Patentansprüche Zwangsdurchlüftete Fassade mit einer Außenschale und einer Innenschale, gegebenenfalls mit dazwischen angeordneten starren oder beweglichen Wärmeschirmen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der Außenschale (10) und der Innenschale (11) eine Vorrichtung zum Aufheizen (16,28, 32, 35, 36), insbesondere der durch Schwitzwasser gefährdeten Bereiche, vorhanden ist.
2. Fassade 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 Vorrichtung zum Aufheizen aus einem wärmeabgebenden Körper (16, 36) besteht.
3. Fassade 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 Vorrichtung zum Aufheizen aus einer die heizende Luft an die Scheibe lenkenden Einrichtung (17, 28, 32, 35) besteht.
4. Fassade nach den Ansprüchen 1-3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zum Aufheizen im Bereich der größten Schwitzw&ssergefährdung unterhalb der Schalen (10,11) und/oder seitlich der Schalen (10,11) angeordnet ist.
5. Fassade nach den Ansprüchen 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zum Aufheizen als Konstruktionselement zur Befestigung (15) der Innenschale (11) ausgebildet ist.
6. Fassade nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zum Aufheizen (16, 28, 35, 36) durch Drehen oder Verschieben so verstellbar ist, daß die Luft, die durch Schwitzwasser gefährdete Außenscheibe oder an die vorzugsweise im Sommer zu kühlende Innenscheibe, lenkbar ist.
7. Fassade nach den Ansprüchen 1 bis 6, 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 Luttlenkelemente (26, 28, 32) zugeordnet sind.
8. Fassade nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Vorrichtung zum Aufheizen und der Außenscheibe (10) ein Abluftkanal (22) vorhanden ist.
9. Fassade nach den Ansprüchen 1 bis 8, 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 hoher Wärmestrahlungsabgabe im Randbereich der Scheibe angeordnet ist.
10. Fassade nach den Ansprechen 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) teilweise zur Raumheizung nutzbar und teilweise zwischen Außenfenster (10) und Innenfenster (11) angeordnet ist.
11. Fassade nach den Ansprüchen 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die innere Scheibe (11) an ihrer unteren Kante einen sich über die Breite der Scheibe erstreckenden Spalt (25) autweist.