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Heizeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für ein Gebäude, das Wandungen
aus Stahlbeton-Fertigteilen aufweist, in welchem Leitungen für ein Wärmemedium verlegt
sind, die an eine Wärmepumpenheizung angeschlossen sind.
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Es ist bekannt, Gebäude mit Wärmepumpenheizungen zu beheizen.
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Dabei ist es auch bekannt, die Außenwände von Gebäuden aus Stahlbeton-Fertigteilen
herzustellen, in die ein Rohrleitungssystem mit dem Wärmemedium integriert ist.
Die die Rohrleitungen enthaltende Absorberschicht muß außen liegen. Sie kann nicht
zugleich Bestandteil des Tragwerkes des Gebäudes sein, weil
sonst
die aufliegenden Decken ebenfalls entwärmt würden. Bei den bekannten Bauarten ist
deshalb die Absorberfläche mit den Rohrleitungen eine zusätzliche, außen angeordnete
relativ dünne Platte oder Schicht. Diese Stahlbeton-Sandwich-Platten haben somit
eine nur wenig speichernde Absorberschicht. Sie sind schwierig in den normalen Ablauf
eines Rohbaues zu integrieren und schwierig untereinander zu verbinden.
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Ebenso ist es bekannt, die Dachkonstruktion eines Gebäudes mit einer
Absorberschicht zu versehen, die ein Rohrleitungssystem für ein Wärmetauschmedium
enthält. Dabei werden als Absorberschichten vorzugsweise Metallplatten vorgesehen.
Hier handelt es sich um aufwendige und teure Sonderkonstruktionen, die den Herstellungsaufwand
für das Gebäude in einem ungünstigen Verhältnis zum erwarteten Nutzen durch die
Wärmepumpenheizung erhöhen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die die Absorberschicht enthaltenden
Stahlbeton-Fertigteile einfach und preiswert hergestellt werden können. Diese Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß die Stahlbeton-Fertigteile als Dachplatten gestaltet sind,
die eine außenliegende tragende Schicht aus Stahlbeton mit eingegossenen Leitungen,
eine Zwischenschicht aus Dämmstoff und eine innenliegende Schicht aus Beton aufweisen.
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Die erfindungsgemäßen Dachplatten, die vollständig in einem Stahlbeton-Fertigteilwerk
hergestellt werden können, erfordern einen nur durch das Verlegen der Rohrleitungen
innerhalb der äußeren Stahlbetonschicht geringfügig gegenüber üblichen Konstruktionen
erhöhten Aufwand, der in einem günstigen Verhältnis zu dem durch die Wärmepumpenheizung
erzielbaren Nutzen steht. Die tragende äußere Stahlbetonschicht, die gleichzeitig
als Absorberschicht dient, hat einen relativ großen Querschnitt
und
damit eine große Masse, so daß eine sehr gute Speicherwirkung erhalten wird. Da
die äußere Stahlbetonschicht, die bei dem Betrieb der Wärmepumpenheizung entwärmt
wird, mit einer Wärmedämmschicht gegenüber den übrigen Gebäudeteilen geschützt ist,
wird die Gefahr vermieden, daß sonstige Teile der Tragkonstruktion im Betrieb der
Wärmepumpe mit entwärmt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
in der Stahlbetonschicht der Dachplatten Hülsen verankert sind, alte die Zwischenschicht
und die Schicht aus Bekleidungsmaterial durchdringen und die zur Aufnahme von Gewindebolzen
dienen, auf die Muttern aufgeschraubt sind, auf denen sich der Rand der Hülsen abstützt.
Dadurch wird eine sehr einfache Verbindungsmöglichkeit zu der übrigen Gebäudekonstruktion
geschaffen, insbesondere zu den tragenden Wänden, die ein einfaches Montieren und
vor allen Dingen auch ein genaues Justieren der Dachplatten erlaubt. Die Gefahr
von Wärmebrücken zwischen der tragenden Stahlbetonschicht der Dachplatten und den
Gebäudewänden wird durch diese Art der Abstützung in praktischer Weise vermieden,
da die Abstützung auf wenige Punkte beschränkt wird. Die Hülsen sind dabei innerhalb
der äußeren Betonschicht so verankert, daß sie zwar die Zwischenschicht und die
innenliegende Schicht durchdringen, diese jedoch nicht überragen. Dadurch wird eine
liegende Fertigung der Stahlbeton-Fertigplatte möglich, wobei die äußere oder innere
Stahlbetonschicht auf einem Schaltisch zu liegen kommt. Damit kann die Außenfläche
in einer bestimmten Struktur mit Hilfe einer auf dem Schaltisch liegenden Matrize
oder bei oben liegender äußerer Stahlbetonschicht durch eine handwerkliche Bearbeitung
hergestellt werden. Eine Fertigung in Batterieschalungen ist ohne weiteres möglich.
Da die Hülsen nicht aus der Fertigbetonplatte herausragen, ist eine stehende oder
liegende Zwischenlagerung im Werk und an der Baustelle ohne Gefährdung der Hülsen
oder anderer Teile ohne weiteres möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Leitungen
in den Dachplatten in Form von Registern verlegt sind, die eine Vorlaufsammelleitung
und eine Rücklaufsammelleitung
aufweisen. Die Vorlaufsammelleitung
und die Rücklaufsammelleitung können innerhalb der tragenden, außenliegenden Stahlbetonschicht
verlegt werden, so daß zwischen den Platten nur handelsübliche Verbindungselemente
vorgesehen werden brauchen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Vorlaufsammelleitungen
und die Rücklauf sammelleitungen der einzelnen Dachplatten über Verbindungselemente
miteinander verbunden sind, die ein Absperrorgan enthalten. Dadurch wird es möglich,
die Leitungen einzelner Dachplatten unabhängig von anderen einer Prüfung zu unterziehen.
Zweckmäßig ist es auch, wenn jede Dachplatte für die in ihr verlegten Leitungen
mit einer Entlüftungseinrichtung versehen ist. Diese Entlüftungseinrichtung, die
zweckmäßigerweise an der höchsten Stelle der innerhalb der Dachplatte verlegten
Leitungen angeordnet wird, stellt sicher, daß die Leitungen jeder Dachplatte auch
tatsächlich gefüllt sind.
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Bei einer vorteilhaften Konstruktion, die für die Ausbildung von schrägen
Dächern geeignet ist, überragen die Dachplatten einer Dachseite im Bereich des Dachfirstes
die Dachplatten der anderen Dachseite, wobei in dem dadurch geschaffenen Raum oberhalb
des Firstes die Verbindungselemente und/oder Entlüftungsleitungen untergebracht
sind. Durch die die anderen Dachplatten überragenden Dachplatten wird ein Raum geschaffen,
der außerhalb des Daches lieat, in welchem alle Armaturen und ggf. auch die Vorlaufsammler
und die Rücklaufsammler untergebracht werden können, so daß sie jederzeit für eine
Inspektion und/oder eine Reparatur zugänglich sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Fugen
zwischen zwei nebeneinander angeordneten Dachplatten durch ein in Aussparungen der
einander gegenüberliegenden Ränder der Stahlbetonschicht eingeschobenes Profil und
eine zwischen diesen Rändern angebrachte dauerelastische Einlage abgedichtet
sind.
Dadurch wird eine doppelt wirkende Dichtung geschaffen, die ein einfaches Montieren
gestattet und die in Kombination miteinander absolut wasserdicht sind.und bleiben.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen und den Unteransprüchen.
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Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Dach mit schrägen Dachflächen,
das mit als Stahlbeton-Fertigteilen ausgebildeten Dachplatten gebildet ist, Fig.
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 in größerem Maßstab und Fig.
3 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildung eines schrägen Daches, bei welchem
die Stahlbetonschicht der Dachplatten einer Seite die Dachplatten der anderen Seite
im Firstbereich überragt, so daß dort ein zum Unterbringen von Armaturen geeigneter
Raum geschaffen wird.
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In Fig. 1 ist eine Dachkonstruktion aus als Dachplatten 1 gestalteten
Stahlbeton-Fertigteilen dargestellt, die ohne weitere Hilfskonstruktionen auf den
Mauerkronen 20 und 21 eines Gebäudes abgestützt ist. Die Dachplatten 1 bestehen
aus einer außenliegenden tragenden Stahlbetonschicht 2, auf der innen eine Schicht
4 aus dem Stoff, beispielsweise einem Kunststoffschaum aufgebracht ist. Die Zwischenschicht
4 ist durch eine als Dampfsperre dienende Folie 6 abaedeckt, auf die eine innenliegende
Schicht 5, ebenfalls aus Stahlbeton, folgt, Die Dachplatten 1 werden als sogenannte
Sandwich-Platten in dieser Form als Stahlbeton-Fertigteile hergestellt. Innerhalb
der tragenden Stahlbetonschicht 2 sind Leitungen 3 in der Form
von
Registern verlegt, die mit ebenfalls innerhalb der Stahlbetonschicht 2 verlegten
Vorlaufsammelleitungen 12 und Rücklaufsammelleitungen 13 verbunden sind. An den
höchsten Stellen der Leitungen 3, d.h. im Bereich des Firstes der Dachkonstruktion
sind an die Leitungen 3 automatische Entlüftungseinrichtungen 15 angeschlossen.
Die Vorlaufsammelleitungen 12 und die Rücklaufsammelleitungen 13 sind in nicht näher
dargestellter Weise an eine an sich bekannte Wärmepumpenheizung angeschlossen, wobei
die tragende Stahlbetonschicht 2 der Dachplatten als sogenannter Kaltspeicher dient.
Aufgrund der wegen der sich durch die freitragende Konstruktion ergebenden Wandstärken
für die Stahlbetonschicht 2 wird ein Kaltspeicher mit großem Speichervolumen erhalten.
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Die Dachplatten 1 der geschilderten Konstruktion werden als Stahlbeton-Fertigteile,
beispielsweise in einer liegenden Fertigung hergestellt, wobei die Außenseite der
Stahlbetonschicht 2 auf dem Schaltisch liegt, so daß sie eine dem Schaltisch entsprechende
Oberflächenstruktur erhalten kann, die nachher zur sichtbaren Oberfläche des Daches
wird. Zweckmäßigerweise wird der Beton, der die Stahlbetonschicht 2 bildet, mit
einer dunklen Farbe eingefärbt. Die Dachplatten 1 können auch so hergestellt werden,
daß die innenliegende Stahlbetonschicht 5 auf dem Schaltisch zu liegen kommt. Es
ist dann möglich, die Außenseite der äußeren Stahlbetonschicht 2 durch handwerkliches
Bearbeiten, beispielsweise mit einem Richtscheit mit einer Struktur zu versehen.
Bei der Herstellung der als Sandwich-Platte ausgebildeten Dachplatte 1 werden bereits
mit dieser die zur Abstützung auf den Mauerkronen 20 und 21 erforderlichen Abstützelemente
angebracht. Hierzu werden an der Stahlbetonschicht 2 Kopfplatten 22 eingegossen,
die mit Ankern 23 in der Stahlbetonschicht 2 verankert sind. An diese Kopfplatten
22 sind innen glatte Hülsen 7 angeschweißt, die von der Stahlbetonschicht 2 abragen
und die Zwischenschicht 4 und die innenliegende Schicht 5 sowie die Folie 6 durchdringen.
Ihre Länge ist jedoch so gewählt, daß sie mit der innenliegenden Schicht 5 bündig
abschließen. Zum Ausgleich von Wärmeausdehnungen und zur Wärmedämmung sind die Hülsen
7 mit einer Ummantelung 10 aus einem gummielastischen Material umhüllt, beispielsweise
einem
Schaumstoff.
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Bei der Montage der Dachplatten 1, aus denen ohne Hilfskonstruktionen
ein selbsttragendes Dach gebildet wird, werden in die Hülsen 7 Gewindebolzen 8 eingesteckt,
auf die Muttern 9 aufgeschraubt sind, auf denen sich die Ränder der Hülsen 7 abstützen.
Die Gewindebolzen 8 stützen sich ihrerseits über Fußplatten 11 direkt auf der Mauerkrone
bzw. über eine zwischengefügte Kunststoffplatte, beispielsweise aus dem unter dem
Handelsnamen Neopren bekannten Kunststoff, auf der Mauerkrone 20 und 21 ab. Durch
Verstellen der Muttern 9 auf den Gewindebolzen 8 lassen sich die Dachplatten sehr
genau bei der Montage untereinander und gegenüber den Mauerkronen 20 und 21 justieren.
Zweckmäßigerweise wird dabei vorgesehen, daß die Gewindebolzen 8 erst bei der Montage
nach dem Justieren der Dachplatten 1 mit den Fußplatten 11 verschweißt werden. Die
Fußplatten 11 liegen, wie bereits erwähnt, auf einer Kunststoffplatte 24 lose auf,
um ein bewegliches Lager zu bilden, oder sie sind mit der Mauerkrone 21 über Anker
25 fest verbunden, um ein Festlager zu bilden.
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Zusätzlich ist eine Verbindung der Dachplatten 1 untereinander vorgesehen,
wozu in die stirnseitigen, dem First des Daches zugekehrten Ränder der einen Platte
eine Ankerschiene 26 eingegossen ist, an die ein Winkelprofil 27 angeschraubt ist,
das von dieser Dachplatte 1 mit einem horizontalen Schenkel absteht, auf welchem
die Dachplatten 1 der anderen Seite mit einem entsprechenden Absatz 28 aufliegen.
Zweckmäßigerweise wird zwischen diesem horizontalen Schenkel der Profilschiene 27
und dem Absatz 28 eine Sicherung gegen seitliches Verschieben mit Nasen und Vertiefungen
vorgesehen. Nach der Montage der Dachplatten 1 wird der zwischen den Mauerkronen
20 und 21 und der innenliegenden Schicht verbleibende Raum beispielsweise durch
Zumauern ausgefüllt.
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Die Zwischenschicht 4 und die innenliegende Schicht 5 sowie die dazwischenliegende
Folie 6 enden über den Außenwänden des Gebäudes (Fig. 1 links), während die tragende
Stahlbetonschicht 2 der Dachplatten 1 nach außen über die Außenwände überkragend
einen Dachvorsprung bildet.
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An ihrem Rand sind sie zweckmäßigerweise mit einer Regenrinne 29 versehen.
Die Vorlaufsammelleitungen 12 und die Rücklaufsammelleitungen 13 sind in die Stahlbetonschicht
2 einbetoniert, wobei ihre Enden innerhalb von nach unten offenen Aussparungen 30
innerhalb des überkragenden Bereiches der Stahlbetonschicht 2 zu liegen kommen.
Sie sind somit geschützt angeordnet, so daß die Gefahr von Beschädigungen bei einem
Transport oder einer Lagerung o.dgl. vermieden wird. Die Verbindung der Vorlaufsammelleitungen
12 und der Rücklaufsammelleitungen 13 kann durch einfache handelsübliche Fittings
und Verbindungselemente vorgenommen werden, die innerhalb der Aussparungen 30 angeordnet
werden. Diese Verbindungselemente liegen dann auf der außerhalb der Gebäudewände
befindlichen überkragenden Unterseite, so daß sie für eine Wartung und Inspektion
ohne weiteres jederzeit zugänglich sind. Bei der Ausführungsform nach Fig 2 sind
an den Vorlaufsammelleitungen 12 Anschlußstutzen 31 angebracht, die mit einem Außengewinde
versehen sind. In diese Anschlußstutzen 31 sind Verbindungsleitungen 32 eingesteckt,
die mit Schraubmuffen 33 auf den Anschlußstutzen gesichert sind. Dabei ist ein elastisches
Dichtungselement3twischen den Schraubmuffen 33, den Verbindungsleitungen 32 und
den Anschlußstutzen 31 zur Abdichtung vorgesehen. Zwischen den Verbindungsleitungen
32 ist ein Absperrorgan 14 angeordnet, beispielsweise ein Handventil. Dabei ist
es zweckmäßig, wenn eine der Verbindungsleitungen 32 als ein elastisch nachgiebiger
Schlauch ausgebildet ist, so daß die Möglichkeit eines Ausgleichs von Ungenauigkeiten
und/oder von Wärmeausdehnungen gegeben ist.
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Jede der beiden Dachseiten besteht aus mehreren nebeneinander angeordneten
Dachplatten 1, zwischen denen Fugen belassen sind, die abgedichtet werden. Diese
Abdichtung erfolgt entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch, daß die
einander gegenüberliegenden Ränder der Stahlbetonschicht 2 mit Aussparungen 17 versehen
sind, in die Profilschienen 35 eingesetzt sind. In diese Profilschienen wird dann
eine Dichtungsleiste 18 eingeschoben,
die mit Profilierungen versehen
ist, die sich beidseits von Vorsprüngen der Profilschienen 35 erstrecken. Eine derartige
Dichtung ist als sogenannte Fassadendichtung bekannt.
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Um eine völlige Dichtheit zu gewährleisten, wird zusätzlich vorgesehen,
daß in die Fuge eine Einlage 19 aus einem dauerelastischen Material eingebracht
wird, beispielsweise einem dauerelastischen Kitt oder ein-bituminiertes Schaumstoffband.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 überragen die Stahlbetonschichten
2 der Dachplatten 1 einer Dachseite im Bereich des Dachfirstes die Dachplatten 2
der anderen Seite, so daß dadurch ein außerhalb der Dachfläche befindlicher nach
oben durch die überkragende Dachplatte 1 abgedeckter Raum 16 entsteht, in welchem
in diesem Falle die Armaturen und auch die Vor- und Rücklaufsammler 13a untergebracht
sind. Dieser außerhalb der Dachfläche liegende Raum 16 ist für Wartungsarbeiten
relativ einfach zugänglich.
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Er wird zweckmäßigerweise durch eine Abdeckung 37 aus Blech o.dgl.
nach außen abgeschlossen. In diesem Falle sind nur die Leitungen 3 innerhalb der
Stahlbetonschicht 2 der Dachplatten 1 verlegt, die dann über Anschluß leitungen
38 und Anschlußmuffen 39 mit den Vor- und Rücklaufsammlern verbunden werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ferner vorgesehen, daß die
Stahlbetonschichten 2 der Dachplatten 1 der beiden Dachseiten des schrägen Daches
direkt miteinander verbunden sind.
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Hierzu ist die nach oben überkragende Stahlbetonschicht 2 mit einem
eine horizontale Fläche 40 bildenden durchlaufenden Vorsprung versehen, dem eine
entsprechende, ebenfalls eine horizontale Fläche 41 aufweisende durchlaufende Aussparung
der Stahlbetonschicht 2 der anderen Dachplatte 1 zugeordnet ist.
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