DE2940830A1

DE2940830A1 - Gebaeudekonstruktion

Info

Publication number: DE2940830A1
Application number: DE19792940830
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Friedrich 3000 Hannover Haferland
Original assignee: Individual
Current assignee: Kaiser-Bautechnik Ingenieurgesellschaft Mbh 4100
Priority date: 1979-10-09
Filing date: 1979-10-09
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2940830C2; BE880503A; NL7908827A

Description

Gebäudekonstruktion
Die Erfindung betrifft eine Gebäudekonstruktion zur natürlichen und künstlichen Regulierung des thermischen Raumklimas, insbesondere für eingeschossige Gebäude mit größeren Betriebsräumen.
In Ländern mit warmen oder heißen Klimaten werden Betriebshallen zur Schaffung eines thermisch erträglichen Arbeitsklimas vielfach mit Kühlapparaten oder -installationen ausgerüstet. Diese Apparate arbeiten meist mit elektrischem Strom, wobei die Erzeugung einer Einheit Kühlenergie etwa das 8-10-fache der zur Erzeugung von Wärmeenergie kostet. Dabei handelt es sich vielfach um Klimagebiete, zu denen gerade die ärmeren Entwicklungsländer zählen.
Es stellt sich die Frage, ob in diesen Klimagebieten nicht auch natürliche Kühlenergie vorhanden ist, die kostenlos zu haben ist oder nur minimale Energiekosten verursacht. Für viele dieser heißen Klimazonen ist nämlich typisch, daß sie zwar extrem hohe Außenlufttemperaturen bei Sonneneinstrahlung über Tag, aber nur relativ niedrige Außenlufttemperaturen über Nacht haben.
Anzustreben wäre, diese in der Nachtzeit vorhandene Kühlenergie des Außenklimas in wärmespeicherfähigen Medien aufzuspeichern und für die heiße Zeit über Tag zur Verfügung zu halten.
Eine der Möglichkeiten dazu wäre, die bei schweren Massivbauweisen ohnehin vorhandene Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Außenwand- und Dachkonstruktion zu verwenden und diese durch Hohlräume oder Kanäle in den Konstruktionen zu belüften, d. h. über Nacht durch eine innere Belüftung auszukühlen. Bei eingeschossigen größeren Betriebsräumen stehen die zur Verfügung bleibenden Oberflächen der Umschließungskonstruktionen jedoch meist in einem ungünstigen Verhältnis zur Größe des über Tag auszukühlenden Raumes. Ferner muß oft mit erheblichen internen Wärmequellen im Raum während der Arbeitszeit über Tag gerechnet werden, so daß die vorhandene Kühlkapazität in den Außenwänden und Dächern nicht immer voll ausreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebäude so zu gestalten und auszurüsten, daß die Kühlenergie und gegebenenfalls die Wärmeenergie der Außenluft gespeichert werden kann, um sie bei Bedarf zur Klimatisierung der Innenräume einzusetzen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch unterhalb der zu klimatisierenden Räume angeordnete Wärmespeichermassen und Mittel zum Transport der gespeicherten Wärme bzw.
Kühlenergie aus der freien Atmosphäre zu den Speichermassen und von den Speichermassen in die zu klimatisierenden Räume gekennzeichnet.
Einzelheiten zur weiteren vorteilhaften Gestaltung mit alternativen Ausführungsformen sind nachfolgend beschrieben und in den Unteransprüchen enthalten.
Die Wärmespeicherfähigkeit (Q) eines Materials wird neben dem Volumen (V) durch seine Massendichte (p) und seine spezifische Wärme (c) bestimmt, Q = Vp c, Gesucht wird also ein Stoff mit hoher Massendichte und hoher Wärmeenergieaufnahmefähigkeit pro Gradeinheit Temperatur. Das Material sollte außerdem preiswert und praktisch leicht zu erhalten sein. Hierfür kommen unter den festen Stoffen hauptsächlich schweres mineralisches Gestein und als flüssiges Medium Wasser in Betracht. Wasser erreicht mit einem c-Wert von 1,00 kcal/kg K die höchste spezifische Wärme. Schweres Steinmaterial ist zwar bis zu dreimal so schwer wie Wasser, hat aber nur ein Viertel des c-Wertes davon mit ca. c = 0,20 kcal/kg K. Metall wie beispielsweise Eisen ist zwar ca. achtmal so schwer wie Wasser, esitzt aber nur den zehnten Teil des c-Wertes davon mit ca. c = 0,10 kcal/kg K. Es kommt aber auch aus Gründen der höheren Kosten nicht in Betracht. Das gleiche gilt für alle organischen Stoffe. Das Material sollte die gespeicherte Energie ferner nicht zu schnell wieder ableiten, also keinen zu hohen Wärmeleitwert (#) besitzen. Für die instationäre Wärmeleitung gilt die sogenannte Temperaturleitzahl a= #/p.c.
Von den Natursteinen in gebrochener Form, also Bruchstücke, kommen vor allem die schweren Eruptivgesteine in Betracht wie: Gabbro p - 2900 kg/m3, c = 0,20 kcal/kg K, X - 2,6 kcal/m2h K Diorit # = 2800 " c = 0,20 " # = 2,5 Granit # = 2700 " c = 0,20 " # = 2,4 Als zwei, wegen der geringeren Wärmeleitzahl die Wärme gut aufbewahrende aber doch sehr schwere Steine sind die aluminium- und magnesiumsilikathaltigen Gesteine Chloritstein und Talkstein bekannt: Chiorit p ~ 2900 kg/m3 c = 0,20 kcal/kg X, # - 2,2 kcal/m²h : Talk # = 2700 " c = 0,20 " # = 2,0 In diesem Zusammenhang kommen auch die künstlichen, also geformten und damit gut stapelbaren Steine mit geringerer Wärmeleitzahl, aber auch mit geringerem Gewicht wie Betonsteine und aus Ton gebrannte Klinkersteine in Betracht: Kiesbeton # = 2300 kg/m³, c = 0,20 kcal/kg K, # = 1,7 kcal/m²h K Klinkerst. # = 1800 ", c = 0,20 ", # = 1,0 " Eine größere Wärmeleitzahl der schwereren Steine muß jedoch nicht nachteilhaft sein, sie kann durch eine größere Dimension-ierung der Bruchstücke oder bzw. und durch eine kleinere Durchlüftungsgeschwindigkeit bei der Wärmezu- oder abfuhr kompensiert werden. Da eine kleinere Geschwindigkeit der erforderlichen Luftströmung immer vorteilhaft ist, kommt dem schwereren und damit stärker wärmeleitendem Steinmaterial doch der Vorzug zu. Dies vor allem wegen der geringeren Antriebskraft für die Durchlüftung und wegen der schnelleren und intensi-veren Auskühlung des Materials bei der externen Ein größeres Gewicht der Steine spart außerdem Raumvolumen für die Größe der Wärmespeicherschicht, die bei leichteren Steinen durch eine größere Dicke und damit der Kriechkellerhöhe kompensiert werden müßte.
Wasser als flüssiges Wärmespeichermaterial hat in diesem Vergleich die folgenden technischen Daten: Wasser p r looo kg/n3, c - 1,00 kcal/kg K, X - 0,50 kcal/n2AX Die Wärmeleitzahl von zu = 0,50 gilt jedoch für absolut ruhendes Wasser. Da durch Temperaturunterschiede im Wasser Strömungen, also Konvektion auftritt, liegt der wirkliche Wert der Wärmeübertragung (in Abhängigkeit von der Stärke der Konvektion) wesentlich höher. Die Wärmeab- oder -zufuhr kann bei Wasser nicht durch Hohlraumbelüftung erfolgen, die dann jedoch wieder mit Luft durchströmt werden. Eine der wichtigsten Fragen besteht in der Art der Luftführung und in der Lösung der Zu-und Abluftöffnungen für die abwechselnd externe und interne Lüftung, also für die Auskühlung des Speichermediums über Nacht und die Abgabe der gespeicherten Kühlenergie an die Raumluft über Tag.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen: Bild 1 ein Gebäude mit Natursteinbruch als Wärmespeicher, Bild 2 ein Gebäude mit künstlich hergestellten Steinen als Wärmespeicher und Bild 3 ein Gebäude mit Wasser als Wärmespeicher.
Bild 1 zeigt mit dem Typ 1 eine der einfachsten konstruktiven Lösungen. Als Wärmespeicher dient Natursteinbruch in abgeschotteten Feldern des Kriechkellers, wobei die Abschottungswände sowohl zur Auflagerung der Beton-Deckenplatten als auch zur Luftführung dienen.
Siehe den Gebäudequerschnitt im oberen und den Grundriß im mittleren Teil des Bildes 1. Als Antrieb für die Durchlüftung der Hohlräume in der Steinpackung dient ein Ventilator im zentralen Bereich der Halle jeweils für eine Gruppe der abgeschotteten Felder - hier drei Stück. Vor und hinter dem Ventilator sind Lufträume zum Aufbau von Luftdruckunterschieden und zur Verteilung der Luftströme in den sogenannten drei Feldern gelassen. Die Ab- und Zufuhr der Luft bei externer Belüftung mit Außenluft während der Nacht erfolgt im Bereich der Außenwandansätze über einen horizontalen Querkanal zwischen den Stützen der Tragkonstruktion am Awßenwandfuß und einem seitlichen Schlitz, der mit einer einfachen Klappe verschließbar ist. Die Außenluft wird bei Auskühlung der Speichermasse über Nacht an der einen Seite über diesen Schlitz angesogen und an der gegenüberliegenden Seite des Gebäudes ausgeblasen. Während dieser Zeit bleiben die an der Innenseite gegenüberliegenden Klappen für die interne Belüftung geschlossen.
Die Richtung dieser Belüftung ist frei und kann gewechselt werden. Falls ausreichend starke Nachtwinde vorhanden sind, kann die Durchlüftung auch ohne Ventilator auf natürliche Weise erfolgen. In diesem Falle sollte eine der Längsseiten des Gebäudes quer zur Hauptwindrichtung stehen, um zwischen Luv- und Leeseite einen möglichst großen Luftdruckunterschied als Antriebskraft zu erreichen.
Die interne Lüftung über Tag muß in jedem Falle mechanisch mittels Ventilator erfolgen. Zu diesem Zweck sind die externen Lüftungsklappen zu schlieren und die internen zu öffnen. Es kann jedoch erwartet werden, daß die internen Lüftungsklappen in den Vormittagsstunden noch geschlossen bleiben können, weil die Wärmebelastung von außen zu dieser Tageszeit noch relativ klein ist und ein Teil der im Kriechkeller gespeicherten Kühlenergie bereits durch Strahlung und Konvektion von der mitabgekühlten Kriechkellerdecke an die Raumluft übertragen wird. Auf diese Weise kann der größte Teil der Kühlenergie für die Hauptbelastungszeit in den Nachmittagsstunden reserviert bleiben.
Bei einer Hallenfläche von beispielsweise 150 m² und einer Kriechkellerhöhe von 0,80 m steht bei Granitsteinen mit einer Packungsdichte von 75 X, wobei 25 X Hohlraumvolumen für die Durchlüftung verbleibt, folgende Wärmespeicherkapazität pro Gradeinheit Temperaturdifferenz zur Verfügung: Q " v . (o o,7S) . c = (150.0,80).(2700.0,75) . 0,20 = 48.600 kcal/K Dabei sind die Speicherkapazitäten für die Betonsohle und die Beton-Kriechkellerdecke noch nicht mitgerechnet.
Bei einer täglichen Temperaturdifferenz an den Steinoberflächen von 5 K zwischen dem Minimum nach der nachtlichen Auskühlungszeit und einem zugestandenen Maximum zur;Hauptbelastungszeit in den Nachmittagsstunden, sowie einem Ausnutzungsgrad der Speicherkapazität von 3/5, so daß die maximale Schwankung der Raumlufttemperatur 3 K im Tagesablauf beträgt, ergibt sich eine wirksame Kühlenergiemenge von: Q' " Q 3 = 48.600 3 = 145.800 kcal Die tägliche Wärmebelastung in der Halle beläuft sich zum Vergleich unter der Annahme nachfolgender Gegebenheiten auf folgenden Betrag per Überschlagsrechnung: Wärmedurchgang durch die Umhüllungskonstruktion für 10 Stunden (h) Betriebszeit bei einer angenommenen mittleren Temperaturdifferenz von ta -ti " 10 K und den folgenden Wärmedurchgangswerten (k) für das Dach mit k = 1,0, die Wände mit k = 0,5 und die Fenster mit k = 5,0 kcal/m2 K als Wärmezuleitung: (Leitung (D)) E1 (D) = F.k.#t.h = 150.1,0.10.10 = 15.00 kcal (Leitung (W)) E1 (W) = -"- = 150.0,5.10.10 = 7.500 " (Leitung (F)) E1 (F) = -"- = 50.5,0.10.10 = 25.000 " 47.Soo kcal Für den natürlichen Luftwechsel ergibt sich bei einem angenommenen Luftwechsoi von 1 mal pro Stunde folgender Betrag: (Luftwechsel (L)) E1 = V.Q.1.#t.h = (150.4).0,3.10.10 = 18.000 kcal Für die Sonneneinstrahlung wird nur die durchschnittliche diffuse Strahlung gerechnet, da bei den Fenstern Sonnenschutzlamellen angenommen werden. Dagegen werden für die dbgehängte Decke transluzierende, also diffuses Licht durchlassende Kunststofffaserpanelen angenommen, um eine gute Tagesausleuchtung der Halle zu erhalten.
Das diffuse Licht kommt über die Nordfenster einer Sheddachkonstruktion. Bei einer durchgelassenen diffusen Strahlung von durchschnittlich E' = 30 kcal/h ergibt sich eine Tagesgesamtbelastung von: (Strahlung (F)) Es(F) = F.E5, t 50.30.10 3 15.ooo kcal (Strahlung) (D)) Es(D) = F.Es'.h = 150.30.10 = 45.000 60.000 kcal Das ergibt eine Tagesgesamt-Wärmebelastung von (total) = 47.500+18.000+60.000 = 125.500 kcal Der Differenzbetrag zwischen der zur Verfügung stehenden Kühlenergie (Q') und der Wärmebelastung (E') über Tag von 145.800 - 125.500 = 20.300 kcal könnte als Reserve für auftretende interne Wärmequellen wie Wärmeabgabe von Maschinen und Menschen zur Verfügung stehen.
Bei dem Lösungstyp 2 im Bild 2 wird ein anderes Belüftungssystem vorgeschlagen. Dabei wird mit einem zentralen Längskanal für den Druckaufbau bei externer oder interner Lüftung gearbeitet und der Ventilator als Antriebskraft sitzt am Kopfende der Halle.
13ci externer Lüftung zwecks Auskühlung über Nacht wird die Au-Außenluft an beiden Längsseiten der halle angesogen und über den zentralen Längskanal nach draußen in den Abluftschacht geblasein. Der Vorteil licht darin, daß die Durchlüftung bei zxeiseitiger Luftzufuhr infolge geringerer Reinbungswiderstände durch kleinere Weglängen intensiver sein kann. Die Wärmeabgabe des Ventilatormotors wird dabei zugleich mit nach draußen abgeführt.
Bei interner Lüftung über Tag kann dieser Ventilator um 90° geschwenkt werden und in einen vertikalen Luftabsaugschacht münden, der in der Verlängerung an einen oberen zentralen Absaugkanal unter dem Dach angeschlossen ist. Die sich über Tag im Raum erwärmende Luft wird durch diesen Absaugkanal abgeführt und im Kreislauf über den zentralen Schacht im Kriechkeller und die Wärmeseeicherschichten abgekühlt und an beiden Seiten der 1!alle an den Fußansätzen der Längswände gekütilt wieder ausgeblasen. Diese Zu- und Abluftöffnungen an den Fußansätzen der seitlichen Längswände sind im vorliegenden Fall in einer Variante gelöst worden. Siehe Detail im Bild 2 unten links. An den beiden Seiten befindet sich jc ein schmaler interner und ein schmaler externer Luftschacht für den Zu- und Auslaß laß sowie zur Luftverteilung. Trennelemcnte für die externe und interne Lüftung sind kombiniert verschließbare Öffnungen in der Kellerwand und in der Kellerdecke. Die durch ein Scharnicr verbundene Schiebeklappe, die mit dem unteren Teil in seitlichen U-profilen geführt wird und oben frei drehbar ist, verschließt bei externer Lüftung den Deckenschlitz und bei intcrner Lüftung den Wandschlitz. Auf ähnliche Weise durch Drehung verschließt die Platte am Ventilator bei externer Lüftung denvertikalen Absaugschacht für interne Lüftung und bei intcrncr Lüftung den Absaugschacht für externe Lüftung. Siehe Detail im Bild 2 unten recllts.
Bei Slimagebieten, in denen jahreszeitlich auch kühlere AuBcnklimate unterhalb der thermischen Behaglichkeitsgrenze auftreten können, besteht in allen Fällen die Möglichkeit, die Wärmespeicherschicht im Kriechkeller: durch Heizdrähte oder andere Heizelemente über Nacht mit billigerem Nachtstrom aufzuheizen und diese Wärmeenergie über Tag durch interne Lüftung zur Raumerwärmung zu verwenden.
Als Wärmespeichermaterial ist bei Typ 2 ein künstlicher Formstein aus Beton oder Klinkermaterial mit etwas mehr llohlraumvolumcn dazwischen verwendet worden. Da diese Steine ein etwas geringeres Gewicht und damit ein geringeres Wärmespeichervermögen besitzen, ist das Volumcn im Xriecitkeller gegebenfalls durch einen tieferen Kriechkeller zu vergrößern. Im vorliegenden Fall könnten aber auch schwere Natursteine verwendet werden, die an den seitlichen Schachtwänden durch perforierte Mauerwerkswände gegen Wegrutschen gehalten werden könnten.
Die Zu- und Abluftschlitze müssen mit einem feinen 'iaschendraht gegen Ungeziefer versehen werden. Gegen bakterielle Schaalinge sollte der Kriechkeller und das Wärmespeichermaterial vorher desinfiziert und mit einem chemischen Antibakteriennittel imunisiert werden. Dics besonders deshalb, weil bei feuchtwarmen Klimaten in dem über Tag kühleren Kriechkeller auch Kondensatbildung und kurzfristig höhere Stoffeuchten im Wärmespeichermaterial auftreten können.
Bein; Typ 3 im Hild 3 wird nun anstatt mit Steinmaterial als Wärmespeicher mit Wasser gearbeitet. Gegenüber der Granitsteinpackung im Typ 1 mit 0, 80 m Kriechkellerhöhe wird bei Wasser dicselbe Wärmespeicherkapazität bereits mit einer Höhe von o,3l m erreicht, da neben der größeren Speicherkapazität von Wasser auch das nötige Hohlraumvolumen bei Steinen zur Durchlüftung entfällt. Das Hohlraumvolumen der mit Luft durchströmton Wärmetauscher ist dabei vernachlässigbar klcin. Die Wärme tauscher selbst (aus Metall) bringen durch ihre Wasserverdrängung ebenfalls keine wesentliche Reduzierung des Wärmespeichervermögens, da ihre eigene Masse im Temperaturspiel integriert ist.
Als Wärmetauscher sind im vorliegenden Falle korrosionsbeständige tlctallrohre mit Kühlrippen in Form von einfach herzustellenden Schneckenrippen an den Außenseiten der Rohre vorgesehen.
Zwecks Erhöhung der konvektiven Wärmeübergangszahl in den mit Luft durchströmten Rohren sind auch an der Innenseite eingeschobene Schneckenrippen vorgesehen. Siehe Bild 3 links unten.
Die Aus- und Einmündungen der Wärmetauscherrohre müssen mit einem wasserdichten Flansch in den wasserdichten azeton des Kricchkcllers bei der Herstellung mit eingegossen werden oder später mit einer Ncoprenedichtung in einer dafür ausgesparten Locl(offnung befestigt werden. Gegen Wärmedehnungen bei Telr.peraturcinderungen sowie für Montagetoleranzen müssen flexible Zwischenstücke vorgesehen werden. Das Wasser sollte vorher desinfiziert werden und gegen Korrosion saucrstoffarm gemacht worden scin.
Unter der Kellerdecke sollte ein kleiner Luftraum von wenigen Zentimetern verbleiben. Die Becken könnten durch Decken aus Fertigteil-i3etonplatten an bestimmten Stellen zur Inspektion zugängig gemacht werden.
Das Durchlüftungssystem entspricht weitgehend dem im Bild 2.
Lediglich bei den Zu- und Abluftöffnungen an den beiden L.ingswänden des Gebäudes sind in die Konstruktion eingebaute vcrstcllbarc Klappen als Variantlösung vorgeschlagen. Die integrierten Klappen laufen von Stütze zu Stütze der Tragkonstruktion, an der Außen- und Innenseite sind nur noch mit Sieben versehene Luftschlitze zu schein. Die Zu- oder Abluftströme münden alle nur in einen seitlichen Luftverteilerschacht. Die Luftansaugung bei externer Nachtlüftung über die seitlichen Längswände kann im unteren oder/und im oberen Bereich unter der Fensterbrüstung der Außenwandeler,entc erfolgen. Für die Möglichkeit einer natürlichen Nachtlüftung ohne Ventilatorbetrieb ist beim äußeren Absaugschacht am Kopfende des Gebäudes ein vertikaler Absaugkanal mit einem drehbaren Absaugstutzen vorgesehen, der sic automatisch in die Windrichtung stellt und für den nötigen Unterdruck zur Luftabsaugung sorgt. Diese Möglichkeit für Gebiete mit ausreichend schnellen Nachtwinden ist natürlich auch beim Typ 2 gegeben.
Bei der Verwendung von Wasser als Wärmespeicher bestehen besondere Vorteile hinsichtlich der Einschaltung anderer Kühl- oder Wärmequellen, da die Warme-oder Kühlenergieübertragung durch weitcre Wärmetauscher auf rclativ einfache Art und Weise erfolgen kann. So kann die Anwesenheit von Fluß- oder Seewasser in der Njhe der Gebäude dazu dienen, mittels Wärmetauscher im Seewasser und im Speicherwasser mit Umlaufpumpcn kühlenergie aus diesen Quellen zu schöpfen, weil ihre Temperatur mcist unter +2o0C liegt. In Gebieten mit jahreszeitlichem Wärmebedarf können Sonnenkollektoren für die Erwärmung des Speicherwassers dienen. Es kann natürlich auch mit billigerem nachtstrom geheizt werden. Wahrscheinlich ist die Verwendung von desinfiziertem und völlig abgeschlossen liegendem Speicherwasser hygienischer. Das durch das Speicherwasser laufende lthrleitungssystem ist in der ltegel einfacher sauber zu halten als das Hohlraumvolumen von Steinpackungen. Die Installationskosten dieses Systems werden jedoch höher sein.
Verursacher der Wärme in den heißen Klimaten ist die Sonne. Bei der Baukonstruktion über Terrain ist dieser Einfluß faktor hinsichtlich der Wärmebelastung über Tag deshalb nicht aus dem Auge zu verlieren. Sowohl die Wand- als auch die Dachkonstruktionnon sollten deshalb als erste äußere. Funktionsschicht eine strahlenreflektierende Schale erhalten, die zur Abfuhr der nicat reflektierten und damit absorbierten Sonnenstrahlung intensiv hinterlüftet wird. Diese Schale dient zugleich zur Abfu'.r des Regenwassers. Auch bei den flachen oder geneigten Dachkonstruktionen läßt sich dieses Prinzip immer verwirklichen. Da das Dach besonders stark bestrahlt wird, sollte diese Schale mit größerem Abstand über der nach unten zu liegenden Innenschale stehen, um intensiv hinterlüftet werden zu können.
Danach folgt nach innen zu hinter der Luftschicht eine nicht zu dünn bemessene Wärmedämmschicht und direkt an der Innenseite als Innenschale oder -Bekleidung eine, wenn möglich, gegen innere Temperaturschwankungen dämpfende Wärmespeicherschicht.
Lctztcrc ergibt sich bei Wänden oft automatisch aus der Trag-oder Ausbaukonstruktion bei Schwerbauweisen.
Bei Dächern mit gronen Uberspannungen hängt diese Fragc davon ab, ob das Tragwerk in der unteren, also inneren Schale (Eetonplattendächer), zwischen unterer und oberer Schale (Stahl-Skelotkonstruktionen) oder in der obcren Schale (HP-Betonschalen, Kunststoffschalen) integriert ist. Im ersten Falle muß die äußre hinterliiftete Reflexionsschale e auf die tragende Dachplatte aufgeständert werden, im zweiten Falle bilden die beidseitigen Bekleidungen der Skelettkonstruktion die obere und untere Schale le, wobei das Tragwerk selbst zur Durchlüftung frei steht, und im letzteren Falle muß die innere Schale nach unten abgehängt werden. Der Hohlraum wird wieder von außen belüftet. In den beiden letzte Fällen enthalten die untere Bekleidung bzw. die abgehängte Decke aus Gewichtsgründen kaum nennenswerte Wärmespeicherkapazitäten, die an der Innenseite gegen Temperaturschwankungen wirksam werden könnten. Das muß aber bei wärmespeicherfähigen Kriechkellern kein großer Nacllteil sein. In den Bildern 1 bis 3 ist schematisch davon ausgegangen, daß die obere Shetdachschale entweder selbsttragend ist oder daß in den dreieckförmigen Zwischenräumen eine räumliche Skelett-Tragkonstruktion vorgesehen wird, die durchlüftet ist. Dic transluzierende untere Innenschale, die den Innenraum luftdicht und wärmedämmend nach oben abschließt, ist abgehängt und nicht tragend.
Fensteröffnungen sollten entweder durch überstehende Dchcr etc oder durch Sonnenschutzlamellen an der Außenseite zu vcrschatten sein. Auch hier gilt dasselbe Prinzip des Schutzes vor Sonnenstrahlung wie zuvor. Bei Lichtöffnungen in Dächern gilt der Vorzug schräg stehenden Fenstern, die der flaupteinstrahlungsrichtung der Sonne über Mittag abgewandt liegen.
Reflexionsgläser erreichen wegen ihres hohen Absorptionsanteiles und der damit verbundenen Aufwärmung bei Einstrahlwig in keiner Weise denselben Wirkungsgrad gegen Wärmedurchgang von außen nach innen wie verschattete Fensterflächen mit einfacher Verglasung.

Claims

Patentansprüche Gebäudekonstruktion zur natürlichen und künstlichen Regulierung des thermischen Raumklimas, insbesondere für eingeschossige Gebäude mit größeren Betriebsräumen, gekennzeichnet durch unterhalb der zu klimatisierenden Räume angeordnete Wärmespeichermassen und Mittel zum Transport gespeicherter Wärme bzw. Kühlenergie aus der freien Atmosphäre zu den Speichermassen und von den Speichermassen in die zu klimatisierenden Räume.
2.) Gebäudekonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermassen in einem Kriechkeller mit Schottwänden zur Deckenauflagerung und Unterteilung des Kellerraumes in einzelne Luftfuhrungsfelder gelagert sind.
3.) Gebäudekonstruktion nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermasse Natursteinbruch dient.
4.) Gebäudekonstruktion nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermasse Kunststeine eingesetzt sind.
5.) Gebäudekonstruktion nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser als Speichermasse vorgesehen ist.
6.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Ventilatoren zum zwangsweisen Energietransport.
7.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse unter Bildung eines Hohlraumes zentral im Kellerraum gelagert und innerhalb des Hohlraumes ein Ventilator so angeordnet ist, daß saug- und druckseitig Lufträume zum Aufbau von Luftdruckunterschieden und zur Verteilung der Luftströme in den Luftführungsfeldern bestehen.
8.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren'der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Außenwandansätze Querkanäle zwischen den Stützen der Tragkonstruktion vorgesehen sind, die über verschließbare seitliche Schlitze mit der Außenluft, mit den zu klimatisierenden Räumen und mit dem Kellerraum in Verbindung stehen.
9.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermassen im Keller unter Bildung eines zentralen Längskanals für den Druckaufbau gelagert und der Ventilator an einem Ende des Kanals angeordnet ist.
10.) Gebäudekonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator zum Einblasen der Luft in die zu klimatisierenden Räume aus der vertikalen in eine horizontale Lage schwenkbar ist.
11.) Gebäudekonstruktion nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator in der horizontalen Lage im Mündungsbereich eines vertikalen Luftschachtes positioniert ist.
12.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Luftschacht mit einer Verlängerung an einem zentralen Absaugkanal unter der Decke des zu klimatisierenden Raumes angeschlossen ist.
13.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum zentralen Längskanal verlaufenden Kellerwände mit verschließbaren Öffnungen versehen sind und zu beiden Seiten schmale interne -und externe Luftschächte für den Zu- und Auslaß sowie die Luftverteilung aufweisen.
14.) Gebäudekonstruktion nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch kombinierte Trennelemente zum Verschließen der Öffnungen in der Kellerwand und in der Kellerdecke (interner Luftschacht).
15.) Gebäudekonstruktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennelement eine zweiteilige, mit ihrem unteren Teil in U-Profilen geführte und vertikal verschiebbare Klappe dient, deren oberer Teil zum Verschließen eines Kellerdeckenschlitzes von der Vertikalen in die Horizontale schwenkbar ist.
16.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator an einer wechselseitig den zentralen Längskanal und den vertikalen Luftschacht verschließenden Klappe befestigt ist.
17.) Gebäudekonstruktion nach den Ansprüchen 1, 2, 5, 6, 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottwände Wasserbecken bilden, in denen von Luft durchströmbare Wärmetauscher angeordnet sind.
18.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abluftströme in einen seitlichen Luftverteilerschacht münden und die Zu- und Abluftöffnungen durch eingebaute, von Stütze zu Stütze der Tragkonstruktion reichende, verschwenkbare Klappen wechselseitig schließbar sind.
19.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopfende des Gebäudes ein vertikaler Absaugkanal mit einem drehbaren Absaugstutzen vorgesehen ist.
20.) Gebäudekonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach eine strahlenreflektierende Schale aufweist, die zur Bildung eines belüftbaren Hohlraumes mit Abstand über einer nach unten zu liegenden Innenschale angeordnet ist.