DE3036889A1

DE3036889A1 - Energiefassade

Info

Publication number: DE3036889A1
Application number: DE19803036889
Authority: DE
Inventors: Manfred Helfrecht; Josef 8598 Waldershof Schmidt
Original assignee: HELFRECHT MANFRED FA
Current assignee: HELFRECHT MANFRED FA
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE3036889C2

Description

Energiefassade -
Die Erfindung betrifft eine Energiefassade mit einem ton der Luft umspülten als Wärmetauscher wirksamen und auf einer W@rmedämmung@verlegten Rohrsystem,@in welchem ein Wärmetauscher-Medium in mit Conektorblec-hen-rersehenen Absorberrohren umgewälzt wird.
Ebenso wie große Dachflächen können auch Fassaden flächen zur Energiegewinnung herangezogen werden, indem die Fassade als Absorbersystem aufgebaut wird, um in der Umwelt enthaltene Wärmeenergie über eine Wärmepumpe nutzbar zu machen. Da sich bei einer Energiefassade währendder Wärmegewinnung unweigerlich Kondenswasser bildet, unterliegen organische Montage-Baustoffe einer raschen Verrottung, was jedoch unerwünscht ist. Der Aufbau einer: auf dem Absorber bzw. Luftkollektorprinzip bestehenden Fassade führt bisher, wie die Erfahrung lehrt, zu Energiefassaden, deren Wirkungsgrad gegenüber den theoretisch errechenbaren Werten zu wünschen übrig läßt. In der Regel werden dabei-die Fassaden derart aufgebaut, daß Absorberrohre in die Fassadenelemente elemente integriert sind und die Wärmeaui-nahme über die Fassadenflächen sowohl durch Einstrahlung als auch durch die Einwirkung der Umgebungsluft erfolgt. Der zwischen den als Absorber ausgebildeten Fassadenelementen und der Dämmung vorgesehene Zwischenraum dient lediglich der Bclüftung, um eine Durchfeuchtung der Wärmedämmung zu verhindern. Dabei baut sich auf Grund der Kaminwirkung in diesem Zwischenraum zwischen Wärmedämmung und Fassadenelementen eine Strömung auf, die eine verhältnismäßig hohe Luftbewegung hat und den Wirkungsgrad dadurch nachteilig beeinflußt, daß die sich am Anfang der Luftströmung abkühlende Luftmasse noch über eine verhältnismäßig lange Wegstrecke an der Rückseite des Absorbers entlangfließt, ohne dabei noch Wärme abgeben zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zug.unde, eine Energiefassade zu schaffen, bei der ein möglichst gleichmäßiger Luftaustausch über die gesamte Fassadenfläche stattfindet, sodaß eine große Luftmenge auf verhältnismäßig kurzer egstrecke an Absorberflächen mit geringerer Luftbewegung vorbeigeführt werden kann und dadurch ein intensiver ärmeaustausch stattfindet, wobei die abgekühlte Luft wieder austrcton kann und nicht uber @in@ iangc Wegstrecke an den Absorberflächen vorbeifließen muß. Dabei soll eine Durchfeuchtung des Mauerwerks sicher verhindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmedämmung aus an den Stoßkanten stuf@nförmig oder falzartig ineinandergreifenden Wärmeabdeckplatten besteht, welche wasserundurchlässig sind, daß durch die Wärmedämmplatten greifende und am Mauerwerk verankerte Bügel mit einem Aufnahmeprofil für mit Konvektorflächen versehene Absorberrohre ausgestattet sind, und daß an den Bügeln die rassadenkonstruktion eingehängt ist, welche Fassadenelemente mit über die gesamte Fassade verteilten EintrittsöFfnungen oder -schlitzen für die Luft trägt.
Eine Eine derartige Ausgestaltung der Energiefassade gestattet den Austausch einer verhältnismäßig großen Luftmenge über die gesamte Fassadenfläche - ohne daß hohe Strömungsgreschwindigkeiten entstehen - welche sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirken könnten.
Um der Ableitung von tieferen Temperaturen über den Bügel ins Mauerwerk entgegenzuwirken, ist ferner vorgesehen, daß das Aufnahmeprofil im Bereich des in den Luftraum zwischen Wärmedämmplatte und Fassade greifenden Abschnittes mit einer Wärmeisolierung versehen ist. Diese Wärmeisolierung kann aus zwei U-förmigen, von zwei Seiten aufsteckbaren Dämmstreifen bestehen.
Die Fassadenunterkonstruktion besteht vorzugsweise aus Rechteckschienen und/oder U-Profilschienen, welche mit Klemmbägel am vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils gchalten sind. Im Interesse des Luftaustausches ist ferner vorgesehen, daß die Fassadenelemente als Profilbahnen ausgebildet sind, welche in Querrichtung verlaufend mit Eintrittsöffnungen oder -schlitzen versehen sind.
Eine derartige Energiefassade ist als Luftkollektor zu betrachten, bei welchem durch den Luftaustausch über die ganze Fassadenfläche das Rohrsystem intensiv umspült wird und die wärme aus der Luft über die Konvektorfläche und das Absorberrohr aufnimmt. Da die Temperatur des Mediums in dem Rohrsystem bei der Verwendung einer Wärmepumpe wesentlich niedriger als die Lufttemperatur ist, kann wegen der verhältnismäßig großcn immer wieder zuströmenden Luftmenge dieser die Wärmeenergie sehr wirtschaftlich entnommen werden.
Bei der Verwendung von Fassadenelementen, z.B. in Form von Profilbahnen aus gut wärmeleitendem Material,wird von diesen bei einer direkten Sonneneinstrahlung auch Wärme an die vorbei strömende beiströmende Luft abgegeben, wodurch sich der Wirkungsgrad@ weiter verbessern läßt. I)a die Wärmedämmplatten stufenformig oder falzartig ineinandergreifen und überdies wasserundurchlässig sind, wird mit Sicherheit dafür gcsorgt, daß das am Rohrsystem entstehende Kondenswasser nicht an das Mauerwerk gelangen kann.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den Aufbau einer Energiefas-Sade für zwei unterschiedliche Fassadenelemente Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 Fig. @ einen Schnitt durch den Aufbau einer Energiefassadc it einem Druckerteilungsprofil im Bereich des Aufnahmeprofils und einer anderen Ausgestaltung der Eintrittsöffnung an den Profilbahnen der Fassadenelemente.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die am Mauerwerk 10 befestigte Energiefassade Bügel 11, welche im Mauerwerk verankert sind. Diese Bügel 11 verlaufen durch die Stoßfuge von ebenfalls am Mauerwerk befestigten Wärmedämmplatten 12, wobei die Stirnflächen der Wärmedämmplatten stufenförnig odr falzartig ineinandergreifen, um eine geschlossene Wasserführung von oben nach unten auf der Außenseite der Wärm@@ämmung sicherzustellen. Die Wärmed<-tmmplatten selbst sind aus einem wasserundurchlässigen Material, wic z.R. einem auffgeschäumten Styrolpolymerisat, hergestellt. Derartige Wärmedämmplatten sind für wärmedämmende Unterdächer bereits kommerziell erhältlich und können ohns Schwierigkeiten für eine Energiefassade verwendet werden.
Der Der entsprechend der Formgebung der Stirnfläche der einzelnen Wärmedämmplatten durch diese verlaufende Bügel 11 ist im Bereich des in den Luftraum zwischen denWärr..edämmplatten und der Fassade greifenden Abschnittes als Aufnahmeprofil für ein Absorberrohrsystem gestaltet, welches aus einem Absorberrohr mit darauf angeordneten Konvektorblechen besteht. Die Konektorbleche können entweder rund oder rechteckförmig sein, sodaß das Aufnahmeprofil entsprechend zu gestalten ist. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein rechteckiges gebogenes Aufnahmeprofil 16 dargestellt.
Im Bereich des in den Luftraum zwischen die Wärmedämmplatte. und die Fassade greifenden Abschnittes ist das Aufnahmeprofil mit einer Wärmeisolierung überzogen, welche aus zwei U-förmigen, von zwei Seiten aufsteckbaren Dämanstreifen 18 besteht. Dadurch soll vermieden werden, daß tiefe Temperaturen im Bereich des Aufnahmeprofils über den Bügel in den Wandbereich übertragen werden und dort zu einer Kondensatbildung im Wandbereich führen können. Zu diesen Zweck greifen die Dämmstreifen 18 in den Stirnflächen-Bereich der Wärmedämmplatten ein, um eine direkte Abkühlung des Bügels zu verhindern.
Die Bügel 11 werden in eine solchen Abstand am Mauerwerk befestigt, daß sie in der Lage sind, das Gesamtgewicht sowohl des Absorberrohrsystems 14 als auch der daran abgehängten Fassade aufzunehmen.
Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, besteht die Fassade aus einer Fassadenunterkonstruktion, welche aus senkrecht oder quer verlaufenden Schienen besteht, In Fig. 2 ist eine Rechteckschiene 2() und in Fig. 3 eine U-Profilschienc 22 dargestellt. Diese Schienen 20~bzw. 22 werden lnit Klemmbügel 24 bzw. 26 an dem vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils befestigt, wobei der Wärmedämmstreifen 18 dafür sorgt, daß keine kcine unmittelbare Wärm@brücke zwischen der Passadenunterkonstruktion und dem Bügel 11 entsteht. An den Rechtcckschienen bzw. U-Profilen sind die eigenti ichen Fassadenelemente 28 und 30 befestigt.
Um einen möglichst über die ganze Fläche der Fassade sich erstreckenden Luftaustausch sicherzustellen, werden die plattenförmigen Fassadenelemente 28 derart verlegt, daß zwischen den Stirnkanten ein größerer Abstand D verbleibt, über welchen ein Luftaustausch mit der Rückseite der Fassade im gesamten Fassadenbereich möglichst gleichmäßig erzielt wird. Dadurch soll der Wirkungsgrad der Energiefassade verbessert werden, indem lange, kaminartige Luftströmungen hinter der Fassade mit einer fortl.iufenden Unterkühlung dieser Strömung verhindert werden, iidem hinter die Fassade immer wieder Luft mit höhercr Temperatur zugeführt wird und dadurch ein ausreichend hohes Temperaturgefälle zwischen die das Absorberrohrsystem umströmende Luft in allen Eereichen hinter der Fassade gewährieistet ist. Es hat sich nflmlich herausgestellt, daß bei einer geschlossenen oder weitgehendst geschlossenen Fassade die Luft sehr -rasch eine Abkühlung auf die Temperatur dcs Abcorberrohr systems erfährt und dadurch wesentliche Bereiche der Energiefassade zur eigentlichen Energiegewinnung nicht optimal beitragen.
Die Ausgestaltung der einzelnen Fassadene emente kann in weiten streichen beliebig sein, solange dieser über die gesandte Oberfläche der Fassade notwendige Luftaustausch gewährleistet ist. Im unteren Teil der Fil. 1 ist ein bandförmiges Fassadenelement dargestellt, welches vorzugsweise aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, wie z.B.
Kupfer besteht, und in Querrichtung verlaufende Eintrittsöffnungen bzw. Eintrittsschlitze für den Luftdurchtritt hat. Durch die Querschnittsvergrößerung des Luftraumes wischen zwischen den Wärmeplatten und dem Fassadenelement hinter der Eintrittsöffnung bzw. dem Eintrittsschlitz ergibt sich eine gewisse Verwirbelung der Luft, sodaß sie mit der hinteren Fläche des Fassadenelementes intensiv in Berührung kommt und weitere Wärme von dem bei Sonneneinstrahlung auf höherer Temperatur sich befindlichen Fassadenelementen übernehmen kann. Die Abstände der cinzelnen Absorber des Absorberrohrsystems ergeben sich aus einem Optimierungsprozeß, bei welchem die Art der Fassadenelemente und die Art des Luftaustausches mit eingeht. Da das Absorberrohrsystern mit verhältnismäßig geringem Abstand von beispielsweise 25 bis 35 cm verlegt werden kann, ergeben sich sehr große Absorberflächen, die bei der durch den Luftaustausch über die gesamte Fassadenfläche beteiligten großen Luftmenge einen sehr hohen Wirkungsgrad der Wärmegewinnung sicherstellen.
Gemäß Fig. 4 ist über dem Wärmedämmstreifen 18 ein Druckvertellungsprofil 34 verlegt, welches den Wärmedämmstreifen U-förmig umgreift und sich auch im Bereich des waagrecht zum Mauerwerk verlaufenden Schenkels sowie auf der oberen Stirnseite des das Fassadenelement tragenden Schenkels des Aufnahmeprofils 16 auf dem Wärmedämmstreifen 18 abstutzt Die Befestigung von Fassadenelementen in Form von Profilbahnen 40 aus wärmeleitendem Material an der Fassadenunterkonstruktion erfolgt über Abstandselemente 42, womit über die ganze Fassade verteilt eine ausreichende Anzahl von Lufteintrittsöffnungen gewährleistet sind. Es ist zweckmßig, mit Hilfe einer Optimierungsmaßnahme die jeweils günstigsten Offnungsquerschnitte zu bestimmen, damit die Kaminwirkung hinter der Fassade nicht verloren geht und ein optimaler Energieaustausch erhalten wird.
Anstelle der in der Zeichnung dargestellten Absorberrohre mit Konvektorblechen können auch Kunststoffrohre verlegt werden.
In diesem Fall ist das Aufnahmeprofil der Bügel rund ausgebildet. Wegen der geringen Wärmetauscherfläche bei einfachen Rohren werden diese in einem engeren Abstand verlegt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Energiefassade mit einem von der Luft umspülten als Wärmetauscher wirksamen und auf einer Wärmedämmung verlegten Rohrsystem, in welchem ein Wärmetauschermedium umgewälzt wird, d.a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wärmedämmung (12) aus an den Stirnflächen stufenförmig oder falzartig ineinandergreifenden Wärmedämmplatten besteht, welche wasserundurchlässig sind, daß durch die Wärmedämmplatten greifende und am Mauerwerk (10) verankerte Bügel t11) mit einem Aufnahmeprofil (16) für ein - Absorberrohrsystem (14) ausgestattet sind und daß an den vorderen Schenkel der Aufnahmeprofile (12) die Fassadenunterkonstruktion eingehängt ist, welche Fassadenelemente .it über die gesamte Fassade verteilten Eintrittsöffnungen oder -schlitzen für die Luft trägt.
2. Energiefassade 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 das Autnahmeprofil (16) im Bereich des in den Luftraum zwischen Wärmedämmplatte (12) und Fassade (20 bis 30) greifenden Abschnitts mit einer Wärmeisolierung überzogen ist.
3. Energiefassade nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n , e i c h n e t , daß die Wärmeisolierung aus zwei U-förmigen von zwei Seiten aufsteckbaren Dämmstreifen (18) besteht.
4. Energiefassade nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fassadenunterkonstruktion aus Rechteckschienen (20) und/oder U-Profilschienen (22)-besteht, welche mit Klemmbügeln (24, 26) am vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils (16) gehalten sind.
5. EnergiefassadeXnach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n X e i c h n e t , daß die Fassadenelemente als Profilbahnen aus gut wärmeleitenden Materialien ausgebildet sind, welche in Querrichtung verlaufend mit den Eintrittsöffnungen oder Eintrittsschlitzen versehen sind.
6. Energiefassade nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, - daß über den Dämmstreifen (18) im Bereich des Aufnahmeprofils (16) ein Druckverteilungsprofil (34) verlegt ist, welches U-förmig die Dämmstreifen umgreift.
7. Energiefassade nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, e1 a d u r c h g e k e n n z e i c h n c t, - daß das Absorberrohrsystem aus mit Konvektorblechen versehenen Rohrleitungen besteht.
8. Energiefassade nach einem oder mehreren 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 das Absorberrohrsystem aus Kunststoffrohren besteht.