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Energie fassade für Gebäude und dergleichen
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Die Erfindung betrifft eine Energiefassade nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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In den gemäßigten Klimazonen wird während der Heizperioden ein überwiegender
Teil des Gesamt-Energiebedarfes für die Gebäudeheizung benöttgt. Die hierfür eingesetzten
fossilen Brennstoffe sind jedoch nur in begrenztem Umfange verfUgbar und unterliegen
zunehmend wirtschaftspolitischen Bedingungen. Eine erhebliche Brennstoffersparnis
kann erzielt werden, wenn die Heizperiode durch eine Ubergangsheizung unter Ausnutzung
von Umweltenergie verkürzt werden kann und die Warmwasserbereitung im Sommer von
der Zentralheizung losgelöst wird.
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Zur Energieeinsparung wird neben einer Verbesserung der Wärmedämmung
von Gebäuden durch Nutzung von Umweltenergie mit den verschiedensten Systemen versucht,
den Wärmebedarf bei der Gebäudeheizung und Warmwasserbereitung auf wirtschaftlich
vertretbare Weise so zu ergänzen, daß der Einsatz der fossilen Brennstoffe erheblich
eingeschränkt werden kann.
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Besondere wirtschaftliche Vorteile haben diejenigen Systeme, die eine
mehrfache Nutzung der Umweltenergie bieten, z.B. das Energiedach und die Energiefassade.
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Während das Energiedach zur Aufnahme von Sonnenenergie vornehmlich
nur eine starre, geneigte Fläche nach Süden in Anspruch nimmt, kann die Energiefassade
alle Himmelsrichtungen nutzen, um der Umwelt Wärmeenergie zu entziehen.
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Auch aus architektonischen Gesichtspunkten ist die Energiefassade
von Vorteil, weil sie die planerische Freiheit kaum einschränkt und gestalterisch
annehmbare Lösungen bietet. Auch in konstruktiver Hinsicht sind die auftretenden
technischen Probleme einfacher zu bewältigen als bei Dachkonstruktionen mit mehr
oder weniger geneigten Flächen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bereits vorhandene erprobte
und bewährte Fassadensysteme durch geeignete Ergänzungen so auszubilden, daß eine
wirtschaftlich brauchbare Energiefassade für eine multivalente Heizung mit Warmwasserbereitung
entsteht.
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Diese Aufgabe findet ihre Lösung im wesentlichen durch das Kennzeichen
des Anspruches 1.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Vorlauf- oder Verteilerregister
ebenso wie die Sammel- oder Rücklaufregister ganz nach Bedarf am Gebäude fuß und
am Gebäudekopf oder in einem dazwischen liegenden Bereich waagerecht und mit den
Anschlußstutzen nach oben bzw. nach unten zeigend montiert werden können. Zwischen
den Registern und durch die Unterkonstruktion der Fassade seitlich begrenzt werden
die Wärmetransportbänder über ein oder mehrere Gebäudegeschosse von unten beginnend
an die Anschlußstutzen der Register angeschlossen, um mit dem weiteren Aufbau der
Fassade von unten nach oben den Wandbekleidungsplatten des Wandbekleidungssystems
hinterlegt und am oberen Ende nach entsprechender Ablängung an die Stutzen der am
Gebäudekopf oder unterhalb eines Fensterausschnittes befestigten oberen Register
angeschlossen
zu werden. Durch Anlage der Wärmetransportbänder
an der Rückseite des Wandbekleidungssystems wird ein Wärmeübergang von der Außenseite
der Energie fassade zu dem flüssigen Wärmeträger in den Durchflußröhrchen der Wärmetransportbänder
sichergestellt. Genutzt werden dabei vorteilhafterweise Fassadensysteme aus Leichtmetall,
weil dieses Material von sich aus eine optimale Wärmeleitfähigkeit besitzt und zudem
mit geringsten Materialdicken den Wärmetausch zwischen Umgebung und flüssigem Wärmeträger
begünstigt. Hier bieten sich insbesondere Fassadensysteme an, wie sie durch die
DE-PS 26 42 999 bekannt geworden sind.
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Insbesondere das Wandbekleidungssystem nach der DE-PS 26 42 999 hat
gegenüber Leichtmetallfassaden mit ebenen Paneelen den wesentlichen Vorteil, daß
ein Teil jeder einzelnen Wandbekleidungsplatte so aufgewölbt ist, daß in die sem
Aufwölbungsbereich eine steildachförmige Neigung nach drei Seiten vorhanden ist,
die zu einem besonders guten Wirkungsgrad bei Sonneneinstrahlung führt. Außerdem
wird die Abführung und Beseitigung von eventuell auftretendem Kondensat durch die
Schuppung und Hinterlüftung der einzelnen Wandbekleidungsplatten begünstigt. Die
Energiefassade absorbiert sowohl Sonnenstrahlungsenergie als auch Umgebungswärme
und gibt diese über einen Kreislauf mit einem flüssigen Wärmeträger an einen Solar-Wärmespeicher
ab. Dabei kann der bekannte Stand der Technik hinsichtlich Meß-, Rechen- und Regeltechnik
in Verbindung mit Umwälzpumpen und Wärmespeichern, Wärmepumpen und konventionellen
Zusatzheizungen genutzt werden.
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Ist durch die Wetterlage der direkte Energieentzug aus der Umwelt
nicht ausreichend, so kann automatisch eine Wärmepumpe hinzugeschaltet werden. Sind
die Temperaturen im Winter so niedrig, daß der wirtschaftliche Einsatz der Wärmepumpe
allein
nicht mehr gegeben ist, kann die konventionelle Heizung den weiteren Wärmebedarf
bereitstellen. Die für einen solchen Betrieb im Sommer benötigte elektrische Energie
ist gering und kann, wie einschlägige Untersuchungen zeigen, nicht wirkungsvoller
eingesetzt werden.
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Die Einsparungen von fossilen Brennstoffen für die Gebäudeheizung
in den Ubergangszeiten und für die Warmwasserbereitung im Sommer sind beträchtlich.
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Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen
2 bis 15 gekennzeichnet, wobei zu den als Verteiler- bzw. Sammelregister ausgebildeten
Vor- und Rücklaufregistern aus Metall oder Kunststoff und dem ebenfalls aus Metall
oder Kunststoff bestehenden Wärmetausch-und Wärmetransportband insbesondere noch
ein justierbares Leitprofil mit Kontakt streifen und Kondenswasserrinne hinzukommt,
das aus dem gleichen einbrennlackierten Bandmaterial wie die Wandbekleidungsplatten
der Fassade bestehen kann und insbesondere zur kostengünstigen Montage der Energiefassade
unter Verwendung der vorstehend erwähnten Leichtmetall fassaden beiträgt. Diese
Leitmetallfassaden können dadurch sowohl beim Neubau als auch bei Altbauten im Rahmen
von Verbesserungen des Wärme schutzes gleichermaßen vorteilhaft eingesetzt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen Fig. 1 eine Vorderansicht auf eine teilweise montierte Energiefassade,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Energiefassade während
der Montage,
Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Energiefassade
gemäß Schnittlinie III - III von Fig. 1, Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden weiteren
senkrechten Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Energiefassade,
Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung von Einzelheiten der Energiefassade gemäß
Schnittlinie V - V von Fig. 3, Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung von weiteren
Einzelheiten der Energiefassade gemäß Schnittlinie VI - VI von Fig. 3, Fig. 7 bis
11 verschiedene Ausführungsformen von AnschluB-, Verbindungs- und Endstopfen zur
Verwendung bei der Energiefassade, Fig. 12 bis 14 ein Leitprofil zur Montage von
Wärmetransportbändern an der Rückseite der Wandbekleidungsplatten des in Fig. 1
bis 4 und in Fig. 6 gezeigten Wandbekleidungssystems einmal in perspektivischer
Einzeldarstellung (Fig. 12), dann in Vorderansicht (Fig. 13) und ferner in Draufsicht
(Fig. 14), während in Fig. 15 ein Teilschnitt durch die Energiefassade gemäß Schnittlinie
XV - XV von Fig. 1 mit einer Solarzelle schematisch wiedergegeben ist.
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Die in der Zeichnung gezeigte Energiefassade besteht aus einem an
der Bauwerkswand 1 eines zu beheizenden Gebäudes oder dergleichen befestigten Wandbekleidungssystem
2 und aus einem zwischen dessen Rückseite und der Bauwerkswand 1 angeordneten Leitungssystem
3 für einen flüssigen Wärmeträger
mit Anschlußleitungen 4, 5 zu
Umwälzvorrichtungen und an Wärmetauscher zur Abgabe der aufgenommenen Energie in
das Gebäudeinnere, die in der Zeichnung nicht besonders dargestellt sind.
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Wie in der Zeichnung im einzelnen zu erkennen ist, besteht das Leitungssystem
3 der Energiefassade aus unteren und oberen Vor- bzw. Rücklaufregistern 6, 7, die
sich an der Bauwerkswand 1 in parallelem Abstand jeweils etwa horizontal erstrecken
und übereinander angeordnet sind. Zwischen den Vor- bzw. Rücklaufregistern 6, 7
befinden sich etwa senkrecht verlaufende Wärmetransportbänder 8, die an die Vor-
und Rücklaufregister 6, 7 angeschlossen sind und einen Durchfluß des Wärmeträgermittels
in einem geschlossenen Kreislauf durch das gesamte System ermöglichen.
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Wie Fig. 1 bis 6 weiterhin zeigen, weisen die Wärmetransportbänder
8 eine Vielzahl von parallel nebeneinander verlaufenden biegsamen, dünnwandigen
Durchflußröhrchen 9 für den flüssigen Wärmeträger auf, die im montierten Zustand
mit einem Teil ihres Umfanges im wesentlichen flächig an der Rückseite des Wandbekleidungssystems
2 anliegen oder daran so angeschmiegt sind, daß ein optimaler Wärmeübergang von
dem Wandbekleidungssystem 2 auf den flüssigen Wärmeträger gewährleistet ist.
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Die Durchflußröhrchen 9 der Wärmetransportbänder 8 können einen lichten
Durchmesser von z.B. 3mm haben und sind in einem Mittenabstand von z.B. 12,5 mm
in einer Anzahl von beispielsweise sieben Stück an einem gemeinsamen Trägerband
10 parallel nebeneinander angeordnet. Die Röhrchen 9 bestehen ebenso wie das Trägerband
10 aus einem flexiblen Kunststoff oder Metall und können von einer Vorratsrolle
abgezogen werden. Die Röhrchen 9 stehen außerdem mit einem Teil ihres Umfanges von
dem im wesentlichen flachen Trägerband
nach Art paralleler Längsrippen
und in einem solchen gegenseitigen Abstand einseitig hervor, daß sie mit entsprechenden
Anschlußstutzen 11, 12 an den unteren und oberen Vor- und Rücklaufregistern 6, 7
verbunden werden können.
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Wie Fig. 2 und 6 im einzelnen erkennen lassen, zeigt das Trägerband
10 im montierten Zustand zur Bauwerkswand 1 und ist dadurch gleichzeitig Trennstreifen
gegenüber einer daran befestigten Wärmeisolierung 13 oder dem Mauerwerk, so daß
die Luftkanäle 14 zwischen den parallelen Röhrchen 9 der Luftdrainage des Wandbekleidungssystems
2 dienen und durch das Trägerband 10 geschützt sind. Mehrere Wärmetransportbänder
8 werden nebeneinander im Mittenabstand der Wandbekleidungsplatten 15 des Wandbekleidungssystems
2 von z.B. 150 mm montiert, wodurch sich Energiebatterien von verschiedener Breite
und Höhe ergeben.
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Wie insbesondere Fig. 2, 3 und 6 zeigen, besitzen die Wandbekleidungsplatten
15 des in der Zeichnung dargestellten Wandbekleidungssystems 2 nach der DE-PS 26
42 999 einen nach drei Seiten steildachförmig geneigten Aufwölbungsbereich 16, an
den sich die Durchflußröhrchen 9 der Wärmetransportbänder 8 mit einem Teil ihres
Umfanges im wesentlichen flächig anschmiegen.
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Die Vor- und Rücklaufregister 6, 7, die im einzelnen in Fig. 2, 3,
4 und 5 gezeigt sind, bestehen ebenfalls aus Kunststoff oder Metall und haben an
einer ihrer Längsseiten eine Vielzahl von parallel nebeneinander angeordneten Anschlußstutzen
11, 12, auf die die Wärmetransportbänder 8 mit den Durchflußröhrchen 9 aufgeschoben
werden können.
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Die Vor- und Rücklaufregister 6, 7 haben einen im wesentlichen rechteckigen
Rohrquerschnitt, und die AnschluB-stutzen 11, 12 sind in Bezug auf den Rohrquerschnitt
asymmetrisch
entlang einer Profilkante 20 oder zumindest in unmittelbarer
Nähe davon angeordnet, so daß die Register 6, 7, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist,
wahlweise mit den Anschlußstutzen 11, 12 unmittelbar an der Bauwerkswand oder in
einem der Profilbreite entsprechenden Abstand davon montiert werden können.
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Die Anschlußstutzen 11, 12 sind mit einer Schwächungszone 21 zum Abtrennen
des verschlossenen Stutzenendes 22 ausgebildet, so daß bei der Montage der Energiefassade
nur diejenigen Stutzenenden geöffnet zu werden brauchen, an die ein Wärmetransportband
8 angeschlossen wird.
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Die kastenförmigen Rohrabschnitte der Vor- und Rücklaufregister 6,
7 sind demgegenüber endseitig offen, und es sind in die oeffnung der Rohrabschnitte
passende Verbindungs-, Ubergangs- und Endstücke 23, 24, 25, 26, 27 vorgesehen, die
in Fig. 7 bis 11 im einzelnen dargestellt sind und einen Anschlußstutzen 28 für
den AnschluS einer Zu- oder Ableitung 4, 5 größeren Querschnitte4 aufweisen können.
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Für einen engeren Kontakt zwischen den Wandbekleidungsplatten 15 und
dem Wärmetransportband 8 sorgt einmal der Gegendruck der an der Bauwerkswand 1 verlegten
Wärmeisolierung 13 oder des Mauerwerkes selbst. Im Auswölbungsbereich 16 der Wandbekleidungsplatten
15 ist dem Wärmetransportband 8 außerdem ein Leitprofil 30 hinterlegt, das in Fig.
1, 2, 3, 4 und 6 in Verbindung mit dem Wandbekleidungssystem 2 und in Fig. 12 bis
14 in Einzeldarstellung gezeigt ist.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist das Leitprofil 30 so ausgeformt,
daß es sich der Rückseite des Aufwölbungsbereiches 16 der Wandbekleidungsplatten
15 anpaßt und einen
Kontakt zwischen der Platte 15 und dem Wärmetransportband
8 bewirkt. Das Leitprofil 30 hat einen der Neigung des als Kontaktstreifen dienenden
Mittelteiles 16 der Wandbekleidungsplatten 15 folgenden, gegen die Senkrechte leicht
angekippten Mittelabschnitt 31 und besitzt außerdem davon beiderseits nach außen
und nach vorn weisende endseitige, im wesentlichen U-förmige Abkantungen 32, 33,
mit denen es die jeweilige Wandbekleidungsplatte 15 an deren beiden senkrechten
Längskanten 15a, 15b klammerartig umgreift.
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Bei der Montage der Wandbekleidungsplatten 15 wird das Leitprofil
30 von der Seite her hinter das Wärmetransportband 8 geschoben, bis es mit mindestens
einer hakenartigen Abbiegung 32a den seitlichen Rand 15a der Wandbekleidungsplatte
15 etwa in mittlerer Höhe des Aufwölbungsbereiches 16 umfaßt.
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Die Wandbekleidungsplatte 15 kann mit ihren senkrechten Xanten 15a,
1Sb zwischen die endseitigen Abkantungen 32, 33 des Leitprofiles 30 einrasten. Es
kann aber auch an der gegenüberliegenden senkrechten Kante 15b der Wandbekleidungsplatte
15 ein abgeknickter Schenkel 33a des Leitprofils 30 heraustreten, der dann noch
von Hand weiter umgebogen wird und einen ebensolchen Haken wie am gegenüberliegenden
Ende des Leitprofils 30 bildet. Das Wärmetransportband 8 ist dann zwischen dem Leitprofil
30 und der Wandbekleidungsplatte 15 derart eingeklemmt, daß die Durchflußröhrchen
9 für den Wärmeträger im wesentlichen flächig an der Rückseite der Wandbekleidungsplatten
15 anliegen. Durch Verschieben entlang den senkrechten Längskanten 15a, 15b der
Wandbekleidungsplatte 15 läßt sich das Leitprofil 30 so justieren, daß auf das Wärmetransportband
8 auch im Aufwölbungsbereich 16 der Wandbekleidungsplatte 15 ein optimaler Anpreßdruck
ausgeübt wird, Das Leitprofil 30 hat im Bereich des als Kontaktstreifen wirkenden
Mittelteils 31, durch den das Wärmetransportband 8
gegen die Wandbekleidungsplatte
15 angedrückt wird, außerdem eine untere horizontale Abkantung, die als Auffangrinne
34 für Kondenswasser dient und das Wärmetransportband 8 außerdem vor einer scharfen
Abknickung bewahrt.
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Die Wasserauffangrinne 34 hat eine solche Länge, daß ihre Enden im
Bereich der schräggestellten seitlichen Aufwölbungsbereiche 16a, 16b der jeweiligen
Wandbekleidungsplatte 15 liegen. An der Rückseite des Wärmetransportbandes 8 eventuell
ablaufendes Kondenswasser kann dadurch aufgefangen und jeweils nach links und rechts
über den Rand des Wärmetransportbandes 8 nach außen abgeleitet werden, wo es nach
unten abtropft, um am unteren Rand 15c der Wandbekleidungsplatte auf die Außenoberfläche
der Fassade auszutreten und somit unschädlich gemacht zu werden.
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Da sich das Leitprofil 30 im Bereich des als Stau- und Expansionskammer
dienenden Aufwölbungsbereiches 16 der Wandbekleidungsplatte 15 ohne Berührung mit
der wandseitigen Isolierung 13 oder dem Mauerwerk befindet, kondensiert der den
Taupunkt erreichende Wasserdampf insbesondere in dem an dieser Stelle vorhandenen
Luftpolster und schlägt sich auf der Rückseite des als Kontaktstreifen dienenden
Mittelteils 31 des Leitprofils 30 ebenso wie auf der Rückseite des betreffenden
Teiles der Wandbekleidungsplatte 15 nieder, so daß eine Durchfeuchtung der Isolierung
und der Bauwerkswand durch auftretendes Kondenswasser vermieden wird.
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Da unter bestimmten Bedingungen die Lage des Wärmetransportbandes
8 auf der Vorderseite der Wandbekleidungsplatten 15 durch feuchte Streifen sichtbar
werden kann, läßt sich auch nachträglich das Leitprofil 30 so justieren, daß ein
optimaler Wärmetausch erfolgt.
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Bei der Montage der Energiefassade kann auch das Wärmetransportband
8 genau wie die Wandbekleidungsplatten 15 mit einem Maß von 12,5 mm im Verband gestaucht
oder gezogen werden, um auf der Bauwerkswand 1 allen Abmessungen zu genügen.
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Da die Anschlußstutzen 11, 12 an den Vor- und Rücklaufregistern 6,
7 grundsätzlich als Blindstutzen vorhanden und vorzugsweise asymmetrisch entlang
einer Längskante 20 der Registerrohre angeordnet sind, können die Register je nach
Bedarf mit den Anschlußstutzen 11, 12 entweder unmittelbar parallel an der Bauwerkswand
1 oder im Abstand davon montiert werden. Erst wenn die Lage des Wärmetransportbandes
8 festgelegt ist, werden die Enden 22 der bis dahin verschlossenen Anschlußstutzen
11, 12 an den Schwächungszonen 21 abgetrennt, das Wärmetransportband 8 auf die Anschlußstutzen
11, 12 aufgesteckt und durch Klammern gesichert. Es werden nur diejenigen Stutzen
geöffnet, die auch tatsächlich benötigt werden.
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Wird das Wandbekleidungssystem 2 direkt auf eine nagelbare, genügend
wärmedämmende Außenwand, die aus Baustoffen wie Holzspanbeton, Gasbeton, Bims oder
dergleichen besteht, montiert, so werden die Register 6, 7 so angebracht, daß die
Anschlußstutzen 11, 12 an der Bauwerkswand 1 liegen (Fig. 4). Ein Flachdach-Abschlußprofil
19 schützt die Register oben und ein geeignetes Sockelblech unten.
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Erhält das Wandbekleidungssystem 2, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist,
eine Unterkonstruktion aus senkrechten Holzlatten 40 und einer unterlegten Wärmedämmung
13, wie sie auch besonders bei Altbauten zur Verbesserung des Wärmeschutzes eingesetzt
wird, so werden die Register 6, 7 so montiert, daß die Anschlußstutzen 11, 12 unmittelbar
an der Rückseite der Wandbekleidungsplatten 15 liegen. In diesem Falle liegen
die
Register 6« 7 hinter den Wandbekleidungsplatten 15 und brauchen nicht besonders
zusätzlich abgedeckt und geschützt zu werden. Die Zu- und Abflußleitungen 4, 5 sind
ebenfalls hinter den Platten 15 zu montieren.
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Für den Betrieb der Pumpen und der elektrischen Regelanlagen können
Solarzellen 41 dienen, die jeweils in den Aufwölbungsbereich 16 der Wandbekleidungsplatten
15 integriert sind. Diese Solarschindeln 15a (Fig. 1 und Fig. 15) sind an der Südseite
in der erforderlichen Menge im Verband an geeigneter Stelle anzubringen, so daß
eine ausreichende Aufladung der Batterien für den Nachtbetrieb und auch eventuell
für die Wärmepumpen gewährleistet ist. Die Verdrahtung der Solarzellen 41 erfolgt
hinter der Fassade beim Ansetzen der einzelnen Solarschindeln 15a.
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Wie Fig. 15 zeigt, sind die Solarzellen 41 im Aufwölbungsbereich 16
der Wandbekleidungsplatten 15a in einem Winkel von mindestens 15 bis 200 gegenüber
der Senkrechten nach oben hin schräggestellt.
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Der kombinierte Einsatz von Solarabsorbern und Solarzellen ermöglicht
eine weitgehende Unabhängigkeit von Fremdenergie.
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Er kann auch bei der Planung von z.B. Ferienhäusern von großer Bedeutung
sein.
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Die Energiefassade bietet somit vielfältige Einsatzmöglichkeiten zur
Deckung des Energiebedarfes unter Verwendung von einfachen und leicht zu montierenden
Bauelementen.