DE3036889C2

DE3036889C2 - Wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion

Info

Publication number: DE3036889C2
Application number: DE3036889A
Authority: DE
Inventors: Manfred Helfrecht; Josef 8598 Waldershof Schmidt
Original assignee: FA MANFRED HELFRECHT 8598 WALDERSHOF DE
Current assignee: FA MANFRED HELFRECHT 8598 WALDERSHOF DE
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE3036889A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion für ein Bauwerk mit einem in einem Luftraum angeordneten, als Wärmetauscher wirksamen Rohrsystem, in welchem ein Wärmetauschermedium umgewälzt wird, und mit einer wasserundurchlässigen Wärmedämmung.

Bei dieser durch die Zeitschrift »Die Bautechnik«, Heft 7/1980, S. 236—247 bekannten von Wasser durchströmten Fassadenkonstruktion kann Energie aus der direkten und indirekten Sonneneinstrahlung bzw. Umgebungswärme gewonnen werden. Dabei kann das wasserführende Rohrsystem entweder unmittelbar hinter einer Witterungsschale angebracht oder diese Witterungsschale als vom Wasser durchströmter Sonnenkollektor ausgebildet sein. Hinter dem Rohrsystem bzw. dem Sonnenkollektor ist vorgesehen, PU-Schaum als Wärmedämmung vor einer raumseitigen Leichtbauwand in einem Abstand vorzusehen, so daß in dem dadurch entstehenden Zwischenraum ein weiteres der Raumklimatisierung dienendes Rohrsystem verlegt werden kann. Dieser Aufbau ist wegen der Leichtbauweise äußerst aufwendig und aufgrund der Verwendung von Holz nicht sehr haltbar, da sich in der Fassadenkonstruktion während der Wärmegewinnung unweigerlich Kondenswasser bildet und organische Montage- sowie Baustoffe einer raschen Verrottung unterliegen. Es ist jedoch wünschenswert, eine wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion auch an Mauerwerkswänden anzubringen, wobei der Vorteil der Speicherwirkung des Mauerwerks für die Raumklimatisierung ausgenutzt wird. Der Aufbau einer auf dem Absorber- bzw. Luftkollektorprinzip beruhenden Fassadenkonstruktion, welche das Mauerwerk großflächig verkleidet, führt zu einem Wirkungsgrad, der gegenüber den theoretisch errechenbaren Werten zu wünschen übrig läßt. In der Regel werden dabei die Fassaden derart aufgebaut, daß Absorberrohre in die Fassadenelemente integriert sind und die Wärmeaufnahme 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 Belüftung, um eine Durchfeuchtung der Wärmedämmung zu verhindern. Dabei baut sich aufgrund 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 zugrunde, eine wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion zu schaffen, bei der ein möglichst gleichmäßiger Luftaustausch über die gesamte Fassadenfläche stattfindet, so daß eine große Luftmenge auf verhältnismäßig kurzer Wegstrekke an Absorberflächen mit geringerer Luftbewegung vorbeigeführt werden kann und dadurch ein intensiver Wärmeaustausch stattfindet, wobei die abgekühlte Luft wieder austreten kann und nicht über eine lange Wegstrecke an den Absorberflächen vorbeifließen muß. Dabei soll eine Durchfeuchtung des Mauerwerks sicher verhindert und eine möglichst unterbrechungsfreie Wärmedämmschicht geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Luftraum zwischen Wärmedämmung und Fassade angeordnet ist, daß die Wärmedämmung aus an den Stirnflächen stufenförmig oder falzartig ineinandergreifenden Wärmedämmplatten besteht, daß durch die Wärmedämmung hindurchragende und am Mauerwerk verankerte Bügel mit einem Aufnahmeprofil für ein Absorberrohrsystem ausgestattet sind, und daß an dem dem Mauerwerk abgewandten vorderen Schenkel des

Aufnahmeprofils die Fassadenunterkonstruktion eingehängt ist, die Fassadenelemente mit Lufteintrittsöffnungen oder -schlitzen zum Luftraum trägt

Eine derartige Ausbildung der Fassadenkonstruktion gestattet den Austausch einer verhältnismäßig großen Luftmenge über die gesamte Fassadenfläche, ohne daß hohe Strömungsgeschwindigkeiten entstehen, welche sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirken könnten. Die Fassadenkonstruktion 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 Absorberrohrsystem aufnimmt. Da die Temperatur des Mediums in dem Rohrsystem bei der Verwendung einer Wärmepumpe wesentlich niedriger als die Lufttemperatur ist, kann wegen der verhältnismäßig großen, immer wieder zuströmenden Luftmenge dieser die Wärmeenergie sehr wirtschaftlich entnommen werden.

Um der Ableitung von tieferen Temperaturen über den Bügel ins Mauerwerk entgegenzuwirken, ist ferner vorgesehen, daß das im Bereich des Luftraumes befindliche Aufnahmeprofil mit einer Wärmeisolierung überzogen ist.

Die Fassadenunterkonstruktion besteht vorzugsweise aus Rechteckschienen und/oder U-Profilschienen, welche mit Klemmbügeln am vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils gehalten sind. Im Interesse des Luftaustauschers ist ferner vorgesehen, daß die Fassadenelemente als Profilbahnen ausgebildet sind, welche mit in Querrichtung verlaufenden Lufteintrittsöffnungen oder -schlitzen versehen sind. Bei d-sr Verwendung solcher Fassadenelemente wird von diesen bei einer direkten Sonneneinstrahlung auch Wärme an die vorbeiströmende Luft abgegeben, wodurch sich der Wirkungsgrad weiter verbessern läßt. Da die Wärmedämmplatten stufenförmig oder falzartig ineinandergreifen und überdies wasserundurchlässig sind, wird mit Sicherheit dafür gesorgt, daß das am Rohrsystem entstehende Kondenswasser nicht an das Mauerwerk gelangen kann.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Aufbau einer wärmeabsorbierenden Fassadenkonstruktion für zwei unterschiedliche Fassadenelemente,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie 111-111 dtr Fig. 1,

Fig.4 einen Schnitt durch den Aufbau einer wärmeabsorbierenden Fassadenkonstruktion mit einem Druckverteilungsproiii im Bereich des Aufnahmeprofils und einer anderen Ausgestaltung der Eintrittsöffnung an den Profilbahnen der Fassadenelemente.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die am Mauerwerk IO befestigte wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion Bügel 11, welche im Mauerwerk verankert sind. Diese Bügel 11 verlaufen durch die Stoßfuge einer ebenfalls am Mauerwerk befestigten, aus Platten aufgebauten Wärmedämmung 12, wobei die Stirnflächen der Wärmedämmplatten stufenförmig oder falzartig ineinandergreifen, um eine geschlossene Wasserführung von oben nach unten auf der Außenseite der Wärmedämmung sicherzustellen. Die Wärmedämmung 12 ist aus einem wasserundurchlässigen Material, wie z. B. einem aufgeschäumten Styrolpolymerisat, hergestellt. Eine derartige Wärmedämmung ist für wärmedämmende Unterdächer bereits kommerziell erhältlich und kann ohne Schwierigkeiten für eine wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion verwendet werden.

Der entsprechend der Formgebung der Stirnfläche der einzelnen Wärmedämmplatten durch diese verlaufende Bügel U ist im Bereich des in den Luftraum zwischen den Wärmedämmplatte» und der Fassade greifenden Abschnittes als Aufnahmeprofil für ein Absorberrohrsystem gestaltet, welches aus einem Absorberrohr mit darauf angeordneten Konvektorble- !o chen besteht. Die Konvektorbleche können entweder rund oder rechteckförmig sein, so daß das Aufnahmeprofil entsprechend zu gestalten ist In F i g. 1 ist ein rechteckig 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 Dämmstreifen 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 diesem Zweck greifen die Dämmstreifen 18 in den Stirnflächenbereich der Wärmedämmplatten ein, um eine direkte Abkühlung des Bügels zu verhindern.

Die Bügel 11 werden in einem solchen Abstand am Mauerwerk befestigt, daß sie in der Lage sind, das Gesamtgewicht sowohl des Absorberrohrsystems 14 als auch der daran angehängten Fassade aufzunehmen. J" Wie aus den Fig.2 und 3 hervorgeht besteht die Fassade aus einer Fassadenunterkonstruktion, welche aus senkrecht oder quer verlaufenden Schienen besteht. In F i g. 2 ist eine Rechteckschiene 20 und in F i g. 3 eine U-Profilschiene 22 dargestellt. Diese Schienen 20 bzw. -)■> 22 werden mit Klemmbügel 24 bzw. 26 an dem vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils befestigt, wobei der Wärmedämmstreifen 18 dafür sorgt, daß keine unmittelbare Wärmebrücke zwischen der Fassadenunterkonstruktion und dem Bügel 11 entsteht. An den ■to Rechteckschienen bzw. U-Profilen sind die eigentlichen 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 wärmeabsorbierenden Fassadenkonstruktion verbessert werden, indem lange, kaminartige Luftströmungen hinter der Fassade mit einer fortlaufenden Unterkühlung dieser Strömung dadurch verhindert werden, daß hinter die Fassade immer wieder Luft mit höherer Temperatur zugeführt wird und dadurch ein ausreichend hohes Temperaturgefälle zwischen die das Absorberrohrsystem umströmende Luft in allen Bereichen hinter der Fassade gewährleistet ist Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einer geschlossenen oder weitgehendst geschlossenen Fassade die Luft sehr rasch eine Abkühlung auf die Temperatur des Absorberrohrsystems erfährt und dadurch wesentliche Bereiche der wärmeabsorbierenden Fassadenkonstruktion zur eigentlichen Energiegewinnung nicht optimal beitragen. <" Die Ausgestaltung der einzelnen Fassadenelemente kann in weiten Bereichen beliebig sein, solange dieser über die gesamte Oberfläche der Fassade notwendige Luftaustausch gewährleistet ist. Im unteren Teil der

Fig. 1 ist ein bandförmiges Fassadenelement dargestellt, welches vorzugsweise aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, wie z. B. Kupfer besteht, und in Querrichtung verlaufende Lufteintrittsöffnungen bzw. -schlitze für den Luftdurchtritt hat. Durch die Querschnittsvergrößerung des Luftraumes zwischen den Wärmeplatten und dem Fassadenelement hinter der Lufteintrittsöffnung bzw. dem -schlitz ergibt sich eine gewisse Verwirbelung der Luft, so daß 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 einzelnen Absorber des Absorberrohrsystems ergeben sich aus einem Optimierungsprozeß, bei welchem die Art der Fassadenelemente und die Art des Luftaustausches mit eingeht. Da das Absorberrohrsystem 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 Druckverteilungsprofil 34 verlegt, welches den Wärmedämmstreifen U-förmig untergreift und sich auch im Bereich des waagerecht zum Mauerwerk verlaufenden Schenkels sowie auf der oberen Stirnseite ■i des das Fassadenelement tragenden Schenkels des Aufnahmeprofils 16 auf dem Wärmedämmstreifen 18 abstützt.

Die Befestigung von Fassadenelementen in Form von Profilbahnen 40 aus wärmeleitendem Material an der κι Fassadenunterkonstruktion erfolgt über Abstandselemente 42, womit über die ganze Fassade verteilt eine ausreichende Anzahl von Lufteintrittsöflnungen gewährleistet sind. Es ist zweckmäßig, mit Hilfe einer Optimierungsmaßnahme die jeweils günstigsten öffnungsquerschnitte 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 engen Abstand verlegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeabsorbierende Fassadenkonstruktion für ein Bauwerk mit einem in einem Luftraum angeordneten, als Wärmetauscher wirksamen Rohrsystem, in welchem ein Wärmetauschermedium umgewälzt wird, und mit einer wasserundurchlässigen Wärmedämmung, dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftraum zwischen Wärmedämmung (12) ι ο und Fassade (20; 30) angeordnet ist,
daß die Wärmedämmung (12) aus an den Stirnflächen stufenförmig oder falzartig ineinandergreifenden Wärmedämmplatten besteht,
daß durch die Wärmedämmung (12) hindurchragende und am Mauerwerk (10) verankerte Bügel (11) mit einem Aufnahmeprofil (16) für sin Absorberrohrsystem (14) ausgestattet sind,

und daß an dem dem Mauerwerk abgewandten vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils (16) die Fassadenunterkonstruktion eingehängt ist, die Fassadenelemente mit Lufteintrittsöffnungen oder -schlitzen zum Luftraum trägt

2. Fassadenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Bereich des Luftraumes befindliche Aufnahmeprofil (16) mit einer Wärmeisolierung überzogen ist.

3. Fassadenkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung aus zwei im Querschnitt U-förmigen von zwei Seiten auf das Aufnahmeprofil (16) aufsteckbaren Dämmstreifen (18) besteht

4. Fassadenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassadenunterkonstruktion aus Rechteckschienen (20) und/oder U-Profilschienen (22) besteht, welche mit Klemmbügel (24,26) am vorderen Schenkel des Aufnahmeprofils (16) gehalten sind.

5. Fassadenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassadenelemente als Profilbahnen aus wärmeleitenden Materialien ausgebildet sind, welche mit in Querrichtung verlaufenden Lufteintrittsöffnungen oder -schlitzen versehen sind.

6. Fassadenkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Dämmstreifen (18) ein Druckverteilungsprofil (34) verlegt ist, welches im Querschnitt U-förmig die Dämmstreifen (18) umgreift.

7. Fassadenkonstruktion nach einem der Ansprüehe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberrohrsystem aus mit Konvektorblechen versehenen Rohrleitungen besteht.

8. Fassadenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberrohrsystem, wie bereits bekannt, aus Kunststoffrohren besteht.