DE2814004A1 - Bauwerk mit einer betonplatte und betonplatte - Google Patents
Bauwerk mit einer betonplatte und betonplatteInfo
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Description
- Bauwerk mit einer Betonplatte und Betonplatte
- Die Erfindung betrifft ein Bauwerk mit wenigsten. einer, im wesentlichen horizontal der Sonneneinstrahlung zugänglich im Freien liegenden, lastaufnehmenden Betonplatte. Insbesondere betrifft die Erfindung sogenannte Sperrbetondächer, die aus einer sonolithischen Betonplatte bestehen, und Strassenbelag- oder Brüokenplatten.
- Die aufgenomm@ne Last besteht beim Sperrbetondach aus dem Eigengewicht und der Schnee- oder Nutzlast.
- Bei BetonstraOenplatten kommt die Belastung in erster Linie von den darüber rollenden und darauf stehenden Fahrzeugen her. Das Gleiche gilt für Brückenplatten.
- Straßenplatt@n t.B. haben in der Regel eine Dicke von wenlgsteins 20 cm, während Sperrbetondächer normalerweise eine Dicke von wenigstens 18 cm aufweisen. Derartige Platten können in der Regel noch relativ große Abmessungen haben.
- So dürfen beispielsweise Sperrbetondächer monolithisch mehrere hundert Quadratmeter umfassen.
- Auch Straßenbelagplatten könnten recht groß sein, werden aber aus thermischen Gründen - wegen der damit verbundenen Längenänderungen - relativ klein gehalten.
- Bei allen derartigen dem Sonnenlicht ausgesetzten Beton platten, wie z.B. Sperrbetondächern, Straßenbelagplatten, Tiefgaragenabdeckungen, Brückenplatten und was dergleichen mehr ist, sind die Temperaturschwankungen unter dem Einfluß der Sonneneinstrahlung (weniger unter dem Einfluß der Jahreszeiten) und die damit verbundene Maßänderung der Platten von erheblicher Bedeutung. So müssen beispielsweise Sperrbetondächer mit mehr als ca. 7 m Länge beweglich aufgelagert werden, so daß sie sich frei ausdehnen und zusammenziehen können. Auch bei Straßenbelagplatten aus Beton liegt hierin ein erhebliches Problem, da die Platten die Tendenz haben, sich unter dem Einfluß der Sonneneinstrahlung konvex und bei der folgenden Abkühlung konkav zu verformen. Um hier Abhilfe zu schaffen, genügt es nicht, die Platten zu verkleinern, da dies neue Probleme bringt. Es muß vielmehr für eine maßgebliche Reduzierung der Temperaturunterschiede gesorgt werden.
- Auf der anderen Seite besteht praktisch stets und überall das Problem der Primärenergiegewinnung, für die der Aufwand ständig steigt.
- Die Erfindung löst insbesonder die Aufgaben einerseits die durch die Sonneneinstrahlung unerwünchte Ausdehnung von lastaufnehmenden Betonplatten zu verhindern oder wenigstens auf ein vernachlässigbares Maß zu verringern und gewünschtenfalls hierbei Energie durch Lbfthrung der anderenralls die Wärmeausdehnung bewirkenden Wärme aus den genannten Betonplatten zu gewinnen.
- Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß parallel zur freien Oberfläche der Platte in dieser ein Rohrschlangensystem für das Durchleiten einer die durch die Sonneneinstrahlung in der Platte erzeugte Wärme abführenden Flüssigkeit verläuft.
- Auf diese Weise kann die Höchsttemperatur der Betonplatte so niedrig gehalten werden, daß eine störende Wärmedehnung verhindert wird. Die mittels der wärmeabführenden Fldssigkeit - hier wird vorzugsweise Wasser eingesetzt - abgefUhrte Wärme kann anderweitig ausgenutzt werden.
- Wenn die Wärme ausgenutzt wird, wie dies vorzugsweise der Fall ist, kann man der freien Oberfläche der Platte mit Vorteil eine Wärmestrahlung stark absorbierende Einfärbung geben. So kann die Oberfläche beispielsweise mit Bitumen oder Teer gestrichen werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die freie Oberschicht der Betonplitte mittels eines Farbstoffes dunkel zu färben.
- Um die Betonplatte in bezug auf die WSrmeenergiegewinnung zu optimieren, kann sie an ihrer nicht im Freien liegenden Oberfläche mt einer Wärmeisolierschicht versehen werden, wie dies beispielsweise bei Sperrbetondächern aus anderen Gründen bereits üblich ist. Auch bei Straßenbelagplatten oder anderen Bodenbelagplatten läßt sich bereits mittels einer relativ dünnen Wärmeisolierschicht, wie z.B. eine Schicht aus bitumengetränkter Pappe, eine doch ins Gewicht fallende bessere Wärmegewinnung erreichen.
- Je nach den Gegebenheiten und der Dicke der Betonplatte sollte das Rohrschlangensystem nah unter der freien Oberfläche verlaufen. In der Regel sollte jedoch oberhalb der Rohrschlangen eine Betonschicht bleiben, deren Dicke etwa 5 cm nicht unterschreitet. Das Rohrschlangensystem wird sweckmässig mit einer Natte aus Baustahlgewebe verbunden uad damit gleichmässig fixiert.
- Will man auf die Möglichkeit der Wärmegewinnung bei der Erfindung verzichten, so genügt es, wenn man die W&rmetr&-gerflüssigkeit in der Umgebung abkühlen läßt, also beispielsweise bei Straßen, die an einem Fluß entlangfühuen, die durch das Rohrschlangensystem zirkulierende Flüssigkeit im Fluß kühlt oder dem Fluß einfach entnimmt. In der Regel wird man jedoch alles tun, um die entstehende Wärme ru verwerten.
- Gomäß einer bevorzugten Möglichkeit, die sich insbesondere tUr Dächer aus Betonplatten eignet, ist das Rohrichlangensyst@m an ein Reservoir angeschlossen, aus dem auch eine Wärmepumpe schöpfen kann. So kann z.B. ein das Rohrschlangensystem enthaltender Kreislauf im Wärmeaustausch mit einem Glaubersalz oder wäßrige Glaubersalzlösung enthaltenden derartigen Reservoir stehen. Auch kann beispielsweise durch die Rohrschlangen zirkulierendes Wasser an einer geeigneten Stelle im Wärmeaustausch mit dem Verdampfer einer Wärmepumpe stehen.
- Insbesondere bei Gebäuden kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohrschlangensystem selbst als Verdampfer unmittelbar im Wärmeträgerkreislauf einer Wärmepumpe liegt. Hierbei kann die Konstruktion so getroffen sein, daß die Verdampfung der Wärmeträgerflüssigkeit der Wärmepumpe verzögert wird, indem beispielsweise der Leitungsdurchmesser nicht an einer Drosselstelle auf das Maximum erhöht wird, sondern an mehreren Drosselstellen hintereinander nur eine Teilentspannung des Wärmeträgers zugelassen wird. Im letztgenannten Falle muß das Rohrschlangensystem natürlich aus einem Werkstoff bestehen, der durch die Wärmeträgerflüssigkeit der Wärmepumpe nicht angegriffen wird. Ferner muß in einem solchen Falle die Rohrschlangenanordnung vollständig dicht sein.
- Letzteres ist nicht in allen Fällen nötig. Das gilt insbesondere für den Fall, daß die Platte aus Sperrbeton besteht, also einem Beton, der monolithisch aus einem Stuck besteht und praktisch wasserdicht ist. Wird dann als wärmeabführende Flüssigkeit Wasser eingesetzt, so genügt es vollständig, daß die Rohrschlangen so leicht und dünnwandig sind, daß sie gerade die beim Gießen der Platte erforderliche Standfestigkeit aufweisen. Selbst kleine evtl. vorhandene oder später entstehende Undichtigkeiten in der Rohrschlangenanordnung stören da nicht, da der Sperrbeton selbst absolut wasserundurchlässig und dicht ist.
- So genügt es in diesem Falle, daß die Rohrschlangen beispielsweise aus sehr leichten Kunststoffrohren oder -schläuchen gebildet werden.
- Es versteht sich, daß das Rohrschlangensystem stets beim Gießen der Platte in der richtigen Höhe gehalten werden muß.
- Entsprechende Techniken sind jedoch aus der Fertigung mit Stahl armierter Betonplatten allgemein bekannt und bedürfen daher hier keiner näheren Erläuterung.
- Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei Verwendung leichter Rohrschlangen diese beim Gießen des Betons unter Umständen zweckmässig mit Wasser gefüllt werden, was einerseits dem Aufschwimmen und andererseits auch einem Zusammendrücken der Rohrschlangen durch den Beton entgegenwirkt.
- Wenn auch die Verwendung der gewonnenen Wärme in manchen F4llen, beispielsweise bei Uberlandstraßen, nicht unerhebliche Schwierigkeiten bereiten wird, so ist jedoch im Bereich von Städten, Siedlungen, Industrieanlagen und selbst einzelnen Häusern immer eine leichte Nutzung von gemäß der Erfindung ausgebildeten Straßenbelagplatten möglich.
- Verwendet man für das Rohrschlangensystem Rohre aus Stahl, so können diese, falls eine Bewehrung erforderlich ist, zugleich als Haupt- oder Zusatzbewehrung dienen. Je nach den Erfordernissen kann in diesem Fall die Form und der Verlauf des Rohrschlangensystems den Bedürfnissen der Bewehrung angepaßt werden.
- In vielen Fällen wird es zweckmässig sein, daß in der Platte bzw. jeder Platte eine einzige Rohrschlange angeordnet ist, wie dies auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht unabdingbar. So können beispielsweise mehrere Rohrschlangen parallel in der Betonplatte vorgesehen sein. Unter Umständen kann auch die Betonplatte lediglich von einer Vielzahl von geraden Einzelrohren durchsetzt sein, die an zwei gegen;iberliegenden Seitenrändern der Platte aus dieser wieder austreten. Die letztgenannte Ronstruktion wird sich allerdings nur dann empfehlen, wenn eine Mehrzahl von Platten zusammengesetzt wird. In diesem Fall wird man dafür Sorge tragen müssen, daß einwandfreie Verbindungsmöglichkeiten für die aneinanderstoßenden Rohrenden benachbarter Platten vorgesehen werden, bzw. ein gehöriger Verdübelungseffekt erzielt wird.
- Es ist auch möglich, daß sich beispielsweise eine Mehrzahl von Rohrsträngen durch mehrere nebeneinanderliegende Platten erstreckt.
- Das Rohrschlangensystem sollte möglichst gleichmässig über einen möglichst großen Teil der Platte verteilt sein.
- Auch lastaufnehmende Betonplatten mit entsprechenden Rohranordnungen, welche fürdie Anbrinqung in Bauwerken, wie z.B.
- insbesondere Gebäuden oder Straßen, bestimmt sind, sind Gegenstand der Erfindung.
- Nachfolgend ist die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen erläutert.
- Fig. 1 zeigt schematisch die Draufsicht auf ein Teilstück eines Fahrbahnbelages aus gemäß der Erfindung ausgebildeten Betonplatten; Fig. 2 zeigt den Schnitt durch die mittlere der in Fig. 1 gezeigten Betonplatten gemäß der Linie II-II; Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit zur Ausbildung der Rohrschlangenanordnung; Fig. 4 zeigt eine andere Möglichkeit der Rohrschlangenausbildung.
- Die in Fig. 1 gezeigte Straßenfahrbahn besteht aus aufeinanderfolgenden, an Ort und Stelle gegossenen Betonplatten 1, die voneinander durch Fugen getrennt sind, welche aufgrund der Ausbildung gemäß der Erfindung nicht mehr gefüllt zu sein brauchen, sondern praktisch ausschließlich aus einer Trennschicht ausreichender Steifigkeit, wie z.B.
- einer imprägnierten Pappe, bestehen. Die Platten haben bei einer Breite von 5 m eine Länge von beispielsweise 8 m.
- Ihre Dicke betrage 25 cm. Die Platten 1 besitzen jede eine Rohrschlangenanordnung 3, deren Verlauf aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Rohrschlangenanordnung 3 erstreckt sich mit ihrer Mittelebene in der Mittelebene der Betonplatten 1.
- Am in Fig. 1 rechten unteren Ende jeder Platte befinden sich die Zulauf- und Ablaufanschlüsse 4 und 5 für die Rohrschlange jeder Platte. Im Ausführungsbeispiel verläuft die Rohrschlange zunächst nahe dem in Fig. 1 unteren Rand parallel zu diesem bis nahe zum gegenüberliegenden Seitenrand, wo die Rohrschlange eine Wendung um 1800 macht, um bis in die Nähe des rechten Seitenrandes der Platte zu laufen, worauf sie sich wieder dem linken Rand zukehrt und so fort.
- Die Rohrschlange hat rechts einen etwas grösseren Abstand von der Seitenwand, so daß der Endrohrstrang der Rohrschlange 3 parallel zur rechten Seitenwand 7 bis in die Nähe des Einlaufstutzens 4 zurückgeführt werden kann.
- Die Rohrschlange besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Stahlrohren mit einem Aussendurchmesser von 60 mm bei einer Wanddicke von 2 mm.
- Die Ausbildung der Rohrschlange 3 ist in Fig. 3 näher gezeigt. Die Rohrschlange besteht jeweils aus Rohrkrümmern 8 und geraden Rohren 9, die beispielsweise in üblicher Weise miteinander verschraubt sein können. Eine derartige Verschraubung wird man dann vorziehen, wenn der Beton nicht die Kriterien des Sperrbetons erfüllt. Werden diese Kriterien (rißfreie, dichte, homogene Struktur) erfüllt und eine Bewehrung nicht erforderlich oder bereits vorhanden ist, so können bei Ausführung der Platte in Sperrbeton die Elemente 8 und 9 der Rohrschlanae aus relativ diinnwandigem Kunststoff bestehen. Sie müssen auch nicht miteinander verschraubt sein. So genügt es, wenn beispielsweise die die geraden Rohre aufnehmenden Enden der Krümmer innen leicht konisch sind und die geraden Rohre fest in die Krümmer eingeschoben werden. Soll die Rohrleitung nicht für Wasser, sondern eine andere Flüssigkeit verwendet werden, die unter Umständen den Beton angreifen würde, so kann in diesem Falle mit Zuhilfenahme einer geeigneten Dichtungsmasse ebenfalls eine ausreichende Verbindung erzielt werden.
- Eine andere Form der Rohrausbildung für die Schlange ist in Fig. 4 gezeigt. Die hier gezeigte Rohrschlange 10 besteht aus abwechselnd geraden, starren Rohrteilen 11 und Wellenrohrabschnitten 12, die mit den geraden, starren Rohrteilen 11 in einem Stück hergestellt sind. Erst an Ort und Stelle werden dann die biegsamen Wellenrohrteile 12 in die entsprechende Krümmerform gebogen, sofern sie nicht schon für den Transport entsprechend gebogen wurden. Die letztgenannte Ausführung hat den Vorteil garantiert dichter Verbindungen bei geringem Gewicht und einfacher Verlegung. Ein gewisser Nachteil liegt jedoch in dem erhöhten Strömungswiderstand für die Wärmeträgerflüssigkeit in den durch die Querwellung biegsamen Rohrteilen 12.
- Es versteht sich, daß beispielsweise ein Sperrbetondach im Prinzip genauso aufgebaut werden kann wie eine der in Fig. 1 gezeigten Platten 1. Lediglich wird man in einem solchen Falle in der Regel die Ein- und Auslaufstutzen 5 aus der Platte nicht zur Seite, sondern nach unten herausführen.
- Der Abstand der einzelnen Rohrstränge der Rohrschlange voneinander muß natürlich so groß sein, daß die Festigkeit der Platte nicht in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird. So sollte der Rohrdurchmesser 25 Prozent der Plattenhöhe nicht überschreiten. Der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Rohren des Rohrstranges sollte mindestens gleich dem doppelten Aussenrohrdurchmesser sein.
Claims (8)
- Patentansprüche: Bauwerk (insbesondere Gebäude, Brücke oder Straße) mit wenigstens einer im wesentlichen horizontal der Sonneneinstrahlung zugänglich im Freien liegenden lastaufnehmenden Betonplatte (z.B. Sperrbetondach oder Stranenbelagplatte), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß parallel zur freien Oberfläche der Platte in dieser eine Rohrschlangenanordnung für das Durchleiten einer die durch die Sonneneinstrahlung in der Platte erzeugte Wärme abführenden Flüssigkeit verläuft.
- 2. Bauwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n ze i c h n e t , daß die Rohrschlangenanordnung an ein Reservoir angeschlossen ist, aus dem eine Wärmepumpe schöpft.
- 3. Bauwerk nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die freie Oberfläche der Platte eine Wärmestrahlung stark absorbierende Einfärbung aufweist.
- 4. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Platte aus Sperrbeton besteht und daß die Rohrschlangenanordnung so leicht und dünnwandig ist, daß sie keine wesentlich größere als die beim Gießen der Platte erforderliche Festigkeit aufweist.
- 5. Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d 1 -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rohrschlangenanordnung in der oberen Hälfte der Platte verläuft.
- 6. Bauwerk nach einem der Ansprüche 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 Rohrschlangenanordnung als Verdampfer unmittelbar im Wärmeträgerkreislauf einer Wärmepumpe liegt.
- 7. Bauwerk nach einem der Ansprüche 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 die Betonplatte an ihrer nicht im Freien liegenden Oberfläche eine Wärmeisolierschicht trägt.
- 8. Bauwerk nach einem der Ansprüche 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 die Rohrschlangenanordnung an eine Quelle für Wärme zuführende Flüssigkeit anschließbar ist.
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |