DE3222896A1 - Masonry block - Google Patents
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Abstract
Description
Mauerstein Brick
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf einen Mauerstein mit mehreren Kammern, von denen mindestens eine mit Gas gefüllt ist. Derartige Mauer- oder Ziegelsteine sind allgemein bekannt. Die mit Luft gefüllten Kammern bzw. Hohlräume dienen u.a. der Wärmeisolation, da Luft bekanntlich eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Aus diesem Grunde wird der Wärmedämmwert bzw. Description The invention relates to a brick with several chambers, at least one of which is filled with gas. Such wall or bricks are well known. The air-filled chambers or cavities serve, among other things, for thermal insulation, since air is known to have a low thermal conductivity owns. For this reason, the thermal insulation value or
k-Wert solcher Ziegelsteine auch sehr gelobt.The k value of such bricks is also highly praised.
Andererseits können solche herkömmlichen Ziegelsteine die einfallende Globalstrahlung, d.h. die direkte Sonnenstrahlung und die diffuse Himmelsstrahlung nur in sehr geringem Umfange aufnehmen und in das Innere eines Hauses weiterleiten, da einerseits ein beachtlicher Anteil der Globalstrahlung reflektiert und andererseits die absorbierte Globalstrahlung zum überwiegenden Teil nach außen wieder abgestrahlt wird.On the other hand, such conventional bricks can be the collapsing Global radiation, i.e. direct solar radiation and diffuse sky radiation take in only a very small amount and pass it on to the interior of a house, because on the one hand a considerable part of the global radiation is reflected and on the other hand the absorbed global radiation is for the most part re-radiated to the outside will.
Zusammenfassend ist als Nachteil herkömmlicher Ziegelsteine anzusehen, daß sie die einfallende Globalstrahlung nicht in spürbarem Ausmaß zur Erwärmung des Innern eines Hauses ausnutzen.In summary, the disadvantage of conventional bricks is that that they do not cause the incoming global radiation to warm up to any noticeable extent exploiting the interior of a house.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Mauerstein der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die einfallende Globalstrahlung zur Erwärmung des Innern des Hauses ausgenutzt wird.The object of the invention is therefore to provide the brick of the aforementioned Kind to the effect that the incident global radiation causes warming the interior of the house is exploited.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Außenwand des Mauersteines aus einem Material besteht, das für Solarstrahlung im wesentlichen durchlässig, für Wärmestrahlung dagegen im wesentlichen undurchlässig ist, daß benachbart zur Außenwand die mit Gas gefüllte Kammer angeordnet ist, welche durch eine Membran abgeschlossen ist, und daß zwischen-der der Kammer abgewandten Seite der Membran und der der Außenwand gegenüberliegenden Innenwand eine weitere Kammer gebildet ist, welche mit einem wärmespeichernden Medium gefüllt ist.This object is achieved according to the invention in that an outer wall of the brick consists of a material that is essentially suitable for solar radiation permeable, on the other hand, it is essentially impermeable to thermal radiation that is adjacent to the outer wall, the gas-filled chamber is arranged, which is covered by a membrane is completed, and that between-the side of the membrane facing away from the chamber and the inner wall opposite the outer wall forms a further chamber which is filled with a heat-storing medium.
Die Erfindung nutzt hierbei den bekannten "Glashauseffekt".The invention uses the well-known "greenhouse effect".
Bei einem Glashaus ist die Abdeckung durch Glas für solare Strahlung durchlässig, für terrestrische Strahlung nicht durchlässig. Die das Glas durchdringende, verhältnismäßig kurzwellige solare Strahlung, die im Bereich von 0,3 bis 5 Mm Wellenlänge liegt, erwärmt das Innere des Glashauses.In a glass house, the glass cover is for solar radiation permeable, not permeable to terrestrial radiation. The one penetrating the glass relatively short-wave solar radiation, which is in the range of 0.3 to 5 µm wavelength heats the interior of the glass house.
Die durch diese Erwärmung entstehende terrestrische bzw.The terrestrial resp.
Wärmestrahlung, die im Bereich von 4 bis 100 pm Wellenlänge liegt, wird durch das Glas am Austritt aus dem Glashaus gehindert.Thermal radiation, which is in the range of 4 to 100 pm wavelength, is prevented by the glass from exiting the glass house.
Die durch die Außenwand und die Membran gebildete und mit Gas, vorzugsweise Luft gefüllte Kammer wirkt hierbei als Glashaus. Diese Kammer steht über die Membran, die vorzugsweise ein geringes Reflexionsvermögen für Solarstrahlung aufweist und vorzugsweise schwarz ist, in thermischem Kontakt mit der weiteren Kammer, die ein wärmespeicherndes Medium, vorzugsweise Wasser enthält. Diese "WasserkammerN steht wiederum in thermischem Kontakt mit der zum Inneren des Hauses gerichteten Wand des Mauersteines, über welche dann die Wärmeenergie ins Innere des Hauses abgegeben wird.The one formed by the outer wall and the membrane and with gas, preferably The air-filled chamber acts as a glass house. This chamber stands over the membrane, which preferably has a low reflectivity for solar radiation and is preferably black, in thermal Contact with the other Chamber containing a heat-storing medium, preferably water. This "water chamberN is in turn in thermal contact with the one facing the interior of the house Wall of the brick, through which the heat energy is then released into the interior of the house will.
Vorzugsweise weist diese Innenwand zusätzlich Wärmetauscherrippen auf, welche die Funktion haben, die abstrahlende Oberfläche zu vergrößern.This inner wall preferably also has heat exchanger ribs which have the function of increasing the radiating surface.
Um die zu speichernde Wärmemenge an die klimatischen Verhältnisse anpassen zu können, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Membran zwischen Luft- und Wasserkammer verschiebbar ist, wofür die Seitenwände des Mauersteines paarweise im Abstand zueinander angeordnete Nuten aufweist. Durch Einsetzen der Membran in die entsprechenden Nuten kann somit die Größe der Wasserkammer im Verhältnis zur Luftkammer verändert werden.To adapt the amount of heat to be stored to the climatic conditions to be able to adapt is provided according to an advantageous embodiment of the invention, that the membrane between the air and water chamber can be moved, for which the side walls of the brick has grooves arranged in pairs at a distance from one another. By Inserting the membrane into the appropriate grooves can thus increase the size of the water chamber can be changed in relation to the air chamber.
Da der wirksame Fluß solarer Strahlung vom Cosinus des Einfallwinkels abhängt und letzterer wiederum sich mit dem täglichen und jahreszeitlichen Verlauf der Sonne ändert ist zur optimalen Ausnutzung der Solarstrahlung vorgesehen, daß die Membran von der Außenwand her gesehen konkav gebogen ist.Because the effective flux of solar radiation is from the cosine of the angle of incidence depends and the latter in turn with the daily and seasonal course the sun changes is intended for optimal use of solar radiation that the membrane is curved in a concave manner as seen from the outer wall.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in die Außenwand eine oder mehrere Vorsprünge in Form einer oder mehrerer optischer Linsen integriert. Wenn diese Linsen als Sammellinsen ausgebildet sind, ist ihr Brennpunkt vorzugsweise so gewählt, daß er auf der Oberfläche der Membran liegt. Hierdurch tritt eine noch intensivere Erwärmung der Membran auf.According to a further embodiment of the invention are in the outer wall one or more projections in the form of one or more optical lenses integrated. If these lenses are designed as converging lenses, their focal point is preferred chosen so that it lies on the surface of the membrane. As a result, another occurs more intensive heating of the membrane.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Mauersteines nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf einen Mauerstein nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.In the following the invention is illustrated by means of two exemplary embodiments described in more detail in connection with the drawing. It shows: Fig. 1 a perspective view of a brick according to a first embodiment the invention; and FIG. 2 shows a sectional plan view of a brick according to another embodiment of the invention.
Der Mauerstein der Fig. l hat im wesentlichen quaderförmige Gestalt und wird durch eine Innenwand 10, zwei Seitenwände 11 und 11', eine Rückwand 20 sowie nicht dargestellte Boden- und Deckenwände gebildet. Mit Ausnahme der Außenwand 20 besteht er aus Keramik, vorzugsweise glasierter Keramik. Die nach außen, d.h. zur Sonneneinstrahlung gerichtete Außenwand 20 besteht aus einem Material, das für Solarstrahlung (ca. 0,3 - 5 Wm Wellenlänge) im wesentlichen durchlässig, für Wärmestrahlung (ca. 4 - 100 Wm Wellenlänge) dagegen im wesentlichen undurchlässig ist. Vorzugsweise bietet sich hierfür Glas an. In besonders einfacher Weise ist die Außenwand 20 in entsprechende Nuten an der Innenseite der beiden Seitenwände 11 und 11' eingesetzt. Zusätzlich kann eine Dichtung in Form bekannter Dichtungsmassen wie z.B. Silikon vorgesehen sein. Der Hohlraum des Mauersteines ist durch eine Membran 30 in zwei separate Kammern 40 und 50 unterteilt, wobei die zwischen der Membran 30 und der Außenwand 20 liegende Kammer 40 mit Gas, vorzugsweise Luft gefüllt ist, während die zwischen der Innenwand 10 und der Membran 30 liegende Kammer 50 mit einem wärmespeichernden Medium, vorzugsweise Wasser, welches ggf. ein Frostschutzmittel enthalten kann, gefüllt ist. Die Membran 30 ist in ähnlicher Weise wie die Außenwand 20 in Nuten 14, 15 bzw. 16, welche an den Innenseiten der beiden Seitenwände 11 und 11' angeordnet sind, gehalten. Auch hier ist eine Dichtung mit herkömmlichen Dichtungsmitteln vorgesehen. Die Nuten 14, 15 und 16 liegen im Abstand zueinander, so daß die Membran 30 in verschiedenen Lagen eingesetzt werden kann, wodurch die eine Kammer (z.B. 50) vergrößert und die andere Kammer (z.B. 40) in gleichem Maße verkleinert werden kann und umgekehrt.The brick of Fig. 1 has a substantially cuboid shape and is made up of an inner wall 10, two side walls 11 and 11 ', a rear wall 20 as well as not shown floor and ceiling walls formed. With the exception of the outer wall 20 it consists of ceramic, preferably glazed ceramic. The outward, i.e. facing the solar radiation outer wall 20 consists of a material that for Solar radiation (approx. 0.3 - 5 Wm wavelength) essentially permeable for thermal radiation (approx. 4 - 100 Wm wavelength), on the other hand, is essentially impermeable. Preferably Glass is ideal for this. In a particularly simple manner, the outer wall 20 is shown in FIG corresponding grooves are used on the inside of the two side walls 11 and 11 '. In addition, a seal in the form of known sealants such as silicone be provided. The cavity of the brick is divided by a membrane 30 in two separate chambers 40 and 50 divided, the one between the membrane 30 and the Outer wall 20 lying chamber 40 is filled with gas, preferably air, while the chamber 50 located between the inner wall 10 and the membrane 30 with a heat-storing chamber Medium, preferably water, which may contain an anti-freeze agent, is filled. The membrane 30 is grooved in a manner similar to the outer wall 20 14, 15 and 16, which are arranged on the inner sides of the two side walls 11 and 11 ' are held. Here, too, a seal with conventional sealing means is provided. The grooves 14, 15 and 16 are located at a distance from each other, so that the Membrane 30 can be used in different positions, whereby the one chamber (e.g. 50) enlarged and the other chamber (e.g. 40) reduced in size to the same extent can be and vice versa.
Die nicht dargestellten Boden- und Deckelwände des Mauersteines sind dicht mit den Stoßkanten der Wände 10, 11, 11' und 20 verbunden. Zur besseren Abdichtung können auch diese Boden- und Deckelwände entsprechende Nuten für die Aufnahme der Membran 30 bzw. der Außenwand 20 aufweisen.The bottom and top walls of the brick are not shown tightly connected to the abutting edges of the walls 10, 11, 11 'and 20. For better sealing these bottom and top walls can also have corresponding grooves for receiving the Have membrane 30 or the outer wall 20.
Auch ist es möglich, eine dieser Wände wie z.B. die Bodenwand einstückig mit der Innen- und den Seitenwänden auszubilden, so daß nur noch di Deckelwand aufgesetzt und befestigt werden muB.It is also possible to have one of these walls, such as the bottom wall, in one piece to form with the inner and the side walls, so that only the top wall is attached and must be attached.
In Fig. 2 sind einige Modifikationen des Mauersteines der Fig. 1 dargestellt. Die Membran 30 ist in Fig. 2 in das mittlere Nutenpaar 15, 15' eingesetzt und geradlinig dargestellt. Mit 30' ist angedeutet, daß die Membran - von der Außenwand 20 her gesehen - auch konkav gebogen sein kann. Mit 30" ist eine ebenfalls gebogene Membran dargestellt, die zur Vergrößerung der Kammer 50 in das Nutenpaar 14, 14' eingesetzt ist. In ähnlicher Weise könnte die Membran - geradlinig oder gebogen - in das Nutenpaar 16, 16' eingesetzt sein.In Fig. 2 some modifications of the brick of Fig. 1 are shown. The membrane 30 is inserted into the middle pair of grooves 15, 15 'in FIG. 2 and is straight shown. With 30 'it is indicated that the membrane - from the outer wall 20 ago seen - can also be curved concavely. At 30 "there is also a curved membrane shown, which is used to enlarge the chamber 50 in the pair of grooves 14, 14 ' is. Similarly, the membrane could - straight or curved - in the pair of grooves 16, 16 'be used.
Weiterhin ist zu erkennen, daß die Innenwand 10 mehrere Vorsprünge 18 aufweist, welche als Wärmetauscherrippen, die die wirksame abstrahlende Oberfläche vergr'Pern, dienen.It can also be seen that the inner wall 10 has several projections 18, which, as heat exchanger fins, form the effective radiating surface enlarge, serve.
Weiterhin ist zu erkennen, daß die Außenwand 20 mehrere Vorsprünge 21 aufweist, welche als optische Linsen dienen.It can also be seen that the outer wall 20 has several projections 21, which serve as optical lenses.
Es sei betont, daß die gesamte Rückwand 20 auch als eine einzige optische Linse ausgebildet sein kann.It should be emphasized that the entire rear wall 20 as a single optical Lens can be formed.
Weiterhin weist der Baustein der Fig. 2 an seinen beiden Seitenwänden 11 und 11' Vorsprünge und Ausnehmungen 12'und 13 bzw. 13' und 12 auf, die spiegelsymmetrisch so gegeneinander versetzt sind, daß die Vorsprünge eines Mauersteines genau in die entsprechenden Ausnehmungen des benachbarten Mauersteines passen. Entsprechende Ausnehmungen und Vorsprünge können auch an den Boden- und Deckelwänden vorgesehen sein.Furthermore, the module of FIG. 2 has on both of its side walls 11 and 11 'projections and recesses 12' and 13 or 13 'and 12, which are mirror-symmetrical are offset against each other that the projections of a brick exactly into the corresponding recesses of the neighboring brick fit. Appropriate Recesses and projections can also be provided on the base and cover walls be.
Wie bereits eingangs erwähnt, nützt der Mauerstein nach der Erfindung den Glashauseffekt aus. Die durch die Außenwand 20 hindurchtretende Globalstrahlung, die die Summe aus direkter Summeneinstrahlung und diffuser Streustrahlung ist, wird von der Luft in der Kammer 40 und von der Oberfläche der Membran 30 absorbiert und in Wärmeenergie umgesetzt. Die Membran besteht hierbei aus Metall und ist zur Erhöhung des Absorptionsvermögens an ihrer zur Außenwand 20 hin gewandten Seite schwarz.As already mentioned at the beginning, the brick according to the invention is useful the greenhouse effect. The global radiation passing through the outer wall 20, which is the sum of direct total radiation and diffuse scattered radiation is absorbed by the air in the chamber 40 and by the surface of the membrane 30 and converted into thermal energy. The membrane is made of metal and is used to increase of the absorption capacity is black on its side facing the outer wall 20.
Aufgrund der guten Wärmeleitungseigenschaft der Membran besteht ein guter Wärmetausch zwischen der Luft in der Kammer 40 und dem Wasser in der Kammer 50. Die Abstrahlung der Wärmestrahlung wird durch die physikalischen Eigenschaften der Außenwand (d.h. des Glases) im wesentlichen verhindert. Zusätzlich wird eine Abstrahlung der Wärmestrahlung aus der Kammer 50 zur Kammer 40 hin durch das Reflexionsvermögen der Metallmembran verhindert. Eine Abstrahlung von Wärmeenergie nach außen, d.h. durch die Außenwand 20 hindurch ist somit weitestgehend unterbunden. Ein Wärmetausch mit der Umgebung, d.h. Due to the good thermal conductivity properties of the membrane, there is a good heat exchange between the air in the chamber 40 and the water in the chamber 50. The radiation of heat radiation is determined by the physical properties the outer wall (i.e. the glass) is essentially prevented. In addition, a Radiation of the thermal radiation from the chamber 50 to the chamber 40 through the reflectivity the metal membrane prevents. Radiation of thermal energy to the outside, i.e. through the outer wall 20 is thus largely prevented. A heat exchange with the environment, i.e.
mit der Außenseite der Außenwand 20 kann daher nur über Wärmeleitung erfolgen, was aufgrund der schlechten Wärmeleitungseigenschaften von Luft und Glas nur in geringem Umfange erfolgt. Insgesamt wird sich der Mauerstein nach der Erfindung bei direkter oder auch diffuser Lichtstrahlung durch Sonnenlicht deutlich erwärmen. Aufgrund der hohen Wärmekapazität des Wassers in der Kammer 50 kann hierdurch eine relativ große Wärmemenge gespeichert wer- den, welche über die Innenwand 10 und die Wärmetauscherrippen 18 in das Innere des Hauses abgegeben wird.with the outside of the outer wall 20 can therefore only via thermal conduction occur, which is due to the poor thermal conductivity properties of air and glass only to a small extent. Overall, the brick will be according to the invention Warm up significantly in the case of direct or diffuse light radiation from sunlight. Due to the high heat capacity of the water in the chamber 50, a relatively large amounts of heat can be stored those who have the Inner wall 10 and the heat exchanger fins 18 is released into the interior of the house.
Abschließend sei erwähnt, daß als Gas in der Kammer 40 auch Gemische von CO2, O3 usw. verwendet werden können, welche zusammenwirkend Absorptionsbanden über das gesamte Spektrum der Solarstrahlung haben. Aus Kostengründen ist allerdings Luft bevorzugt, zumal ihr Absorptionsvermögen als ausreichend angesehen werden kann. Statt Wasser können auch andere Stoffe mit hoher Wärmekapazität verwendet werden, wobei dem Wasser ebenfalls aus Kostengründen der Vorzug gegeben wird.Finally, it should be mentioned that the gas in the chamber 40 also includes mixtures of CO2, O3 etc. can be used, which cooperate absorption bands across the entire spectrum of solar radiation. For cost reasons, however Air is preferred, especially since its absorption capacity can be considered sufficient. Instead of water, other substances with a high heat capacity can also be used, water is also preferred for reasons of cost.
Schließlich sei noch erwähnt, daß die Membran 30 nicht unbedingt lotrecht verlaufen muß. Vielmehr kann sie auch schräg eingesetzt sein (wobei die Nuten 14, 15 bzw. 16) dann entsprechend schräg verlaufen, so daß im Winter die Sonneneinstrahlung möglichst senkrecht auf die Membran 30 erfolgt. Der Neigungswinkel der Membran gegenüber der Lotrechten wird dann je nach geographischer Breite gewählt.Finally, it should be mentioned that the membrane 30 is not necessarily perpendicular must run. Rather, it can also be inserted at an angle (with the grooves 14, 15 or 16) then run correspondingly at an angle, so that the sunlight in winter takes place as perpendicular to the membrane 30 as possible. The angle of inclination towards the membrane the perpendicular is then selected depending on the geographical latitude.
Für eine geographische Breite von 500 Nord und bei einer maximalen Abweichung der Sonne im Winter von 21,40 Süd ergibt sich beispielsweise ein Neigungswinkel von 18,5° gegenüber der Lotrechten für die Membran 30.For a latitude of 500 north and a maximum For example, if the sun deviates from 21.40 south in winter, there is an angle of inclination of 18.5 ° with respect to the perpendicular for the membrane 30.
Sämtliche in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the claims and the drawing The technical details shown can be used both on their own and in any Combination with one another be essential to the invention.
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DE19823222896 Withdrawn DE3222896A1 (en) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | Masonry block |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3222896A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2670875A1 (en) * | 1990-12-21 | 1992-06-26 | Djelouah Myriam | SOLAR WATER HEATER, COOLING AND AIR CONDITIONING APPARATUS OR DESALINATION OF SEA WATER. |
CZ307251B6 (en) * | 2009-03-02 | 2018-05-02 | Radek Soušek | A method of producing a glass block with a reduced overall heat transfer coefficient |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1982
- 1982-06-18 DE DE19823222896 patent/DE3222896A1/en not_active Withdrawn
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