-
Außenwandsystem für Gebäude
-
Die Erfindung betrifft ein Außenwandsystem für Gebäude, mit einer
unter Ausbildung eines Luftspaltes im Abstand von einer ein Bauwerk nach außen abschließenden
Bauwerkswand angebrachten Außenhaut, insbesondere einer an und im Abstand vor einer
Außenwand angebrachten Vorhangfassade.
-
Unter Bauwerkswand im Sinne der vorliegenden Erfindung sind nicht
nur die Umfassungswände von Gebäuden, etwa Hochbauten, zu verstehen, sondern auch
oberseitige Bauwerksabschlüsse, wie Flach- oder Spitzdächer.
-
Bei Hochbauten hat es sich unter bauphysikalischen Gesichtspunkten
als vorteilhaft erwiesen, an und im Abstand
vor Außenwänden hinterlüftete
Vorhangfassaden vorzusehen und unmittelbar auf den Außenwänden Dämmstoffmatten,
etwa auf der Basis von Glasfasern oder Mineralwolle, anzubringen. Derartige Außenhautsysteme,
die auch als Kaltfassaden bezeichnet werden, vermitteln eine hervorragende Wärmedämmung
und sind den sog. "Vollh7ärmeschutzsystemen" insofern überlegen, als bei letzteren
formfeste Dämmstoffplatten aus beispielsweise Polystyrol mit den Außenwänden verklebt
und dann außenseitig überputzt werden, was zu Kondenswasserbildungen im Bereich
der Klebefugen zwischen den Dämmstoffplatten und den Bauwerkswänden und somit zu
einer unkontrollierbaren Verminderung der Wärmedämmung infolge Durchfeuchtung der
Bauwerkswände und/oder Dämmstoffplatten führen kann.
-
Ausgehend von den vorbekannten Systemen besteht die ir Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe in der Schaffung eines verbesserten Außenhautsystems, das es neben der erwünschten
Wärmedämmung ermöglicht, zumindest einen Teil der für Raumheizung oder sonstige
Zwecke benötigten Wärmeenergie aus der Lichtstrahlung (Globalstrahlung) einzufangen
und nutzbar zu machen.
-
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß bei einem Außenwandsystem
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Außenhaut zumindest teiltransparent
und damit für kurzwellige Solarstrahlung wenigstens teildurchlässig ist und daß
die Bauwerkswand außenseitig, also auf der zur Außenhaut hinweisenden Seite, mit
einer Absorberbeschichtung versehen ist.
-
Im Gegensatz zu-den vorbekannten Außenhautsystemen deren Außenhaut
aus nicht transparenten Bekleidungsplatten besteht, etwa aus auf einer Unterkonstruktion
a-u£genommenen Asbest-Zementplatten oder auch Natursteintafeln, ist für das erfindungsgemäße
Außenwandsystem die zumindest teiltransparente Ausbildung der Außenhut kennzeichnend,
so daß einfallende Solarstrahlung 1!11 wesentlichen ungehindert durch die Außenhaut
hinrhtreten kann und im Bereich der außenseitig auf i(i Bauwerkswand aufgebrachten
Absorberbeschichtung in Langwellige Wärmestrahlung umgewandelt wird. Die Erfindung
stellt mithin zielgerichtet darauf ab, kurz-W( ilige Solarstrahlung, bei der es
sich nicht nur um d;)l?kt einfallendes Sonnenlicht, sondern auch um diffusen Lichteinfall
handeln kann, in den Zwischenraum zwischen der Außenhaut und der Bauwerkswand eintreten
zu lassen und dann in langwellige Wärmestrahlung auf einem deren weitere Nutzung
ermöglichenden Temperaturniveau umzuwandeln. Dabei kann die Außenhaut ein vollflächig
transparentes Scheibensystem oder auch mit Einstrahlfenstern versehen und somit
teiltransparent sein.
-
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß'auf die Absorberbeschichtung der Bauwerkswand eine transsarente und lanawelliae
Wärmezur Bauwerkswand hin - v strafliery rerlextlerende BeschichtUng aurgebracht
ist, die eine Rückstrahlung der auf die Absorberbeschichtung auftreffenden Solarstrahlung
nach deren Umwandlung in langwellige Wärmestrahlen in den Zwischenraum zwischen
der Bauwerkswand und der Außenhaut begünstigt. Wärmed e verluste durch Außenhaut
hindurch können wirksam unterbunden werden, wenn nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal
der
Erfindung die zumindest teiltransparente Außenhaut auf der zur Bauwerkswand hinweisenden
Seite mit einer langwellige Wärmestrahlen reflektierenden Beschichtung versehen
wird.
-
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Luftspalt
durch sich zwischen der Bauwerkswand und der im Abstand von dieser angeordneten
Außenhaut erstreckende Wärmesperren in benachbarte Teilbereiche unterteilt ist,
und zwar dergestalt, daß beispielsweise im Bereich einer Bauwerksfassade die Wärmesperren
in vertikalem Abstand übereinander angeordnet sind und mithin die Teilbereiche des
Luftspaltes übereinanderliegen. Um eine Regulierung der in diesen Teilbereichen
des Luftspaltes auftretenden Temperaturen und erforderlichenfallslauch eine Kühlung
der Bauwerkswand zu ermöglicht ist es zweckmäßig, die den Luftspalt in benachbarte
Teilbereiche unterteilenden Wärme sperren mit absperrbaren Öffnungen auszurüsten,
die mit in Abhängigkeit von einer Thermostatsteuerung zwischen ihren Offnungs-und
Schließlagen betätigbaren Absperrmitteln versehen sein können.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die den Luftspalt in benachbarte Teilbereiche unterteilenden Wärmesperren zwischen
der Bauwerkswand und der Außenhaut in einem vorbestimmten Höhenmaß über den von
den jeweiligen Geschoßdecken des Bauwerks aufgespannten Ebenen angeordnet sind.
Diese Maßnahme führt dazu, daß unmittelbar unter den Wärmesperren die höchsten Temperaturen
auftreten und ein Wärmefluß infolge Transmission durch die Bauwerkswand hindurch
unmittelbar über der jeweiligen Geschoßdecke stattfindet, also Wärmeenergie in der
Nähe
des Fußbodens in einen von der Bauwerkswand nach außen abgeschlossenen
Raum hineinfließt.
-
Im Rahmen der Erfindung kann auch unter wenigstens einer der Wärme
sperren die Bauwerkswand von einer absperrbaren Öffnung zum Abführen eines konvektiven
Warmluftstroms aus dem Zwischenraum versehen sein und an diese öffnung kann sich
ein Kanalsystem zum Fortleiten des Warmluftstroms anschließen, so daß wahlweise
eine direkte Einleitung eines Warmluftstroms in einen Raum bzw. auch eine Abführung
zwecks Einleitung auf einer beispielsweise von der Sonneneinstrahlung entfernten
Seite möglich ist. Als besonders zweckmäßig hat sich dabei erwiesen, wenn die absperrbare
Öffnung, die die Bauwerkswand durchbricht, in dem Bereich zwischen einer Geschoßdecke
und der jeweils darüberliegenden Wärmesperre angeordnet ist. Bei einer derartigen
Anordnung gelingt es, einen konvektiven Warmluftstrom im Fußbodenbereich in einen
von der Bauwerkswand nach außen abgeschlossenen Raum einzuführen.
-
Ein anderes wichtiges Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor,
daß sich im Luftspalt zwischen der Bauwerkswand und der Außenhaut von einem Fluid
durchströmte Absorberrohre erstrecken, so daß infolge Erwärmung des in den Absorberrohren
strömenden Fluids, bei dem es sich beispielsweise um Brauchwasser handeln kann,
fortlaufend Wärme aus dem Luftspalt abgeführt werden kann. Dabei hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, die Absorberrohre im oberen Bereich des Luftspaltes zwischen
der Außenhaut und der Bauwerkswand anzuordnen, und zwar bei einer Unterteilung des
Luftspaltes in mehrere übereinanderliegende Teilbereiche unter den sich zwischen
der Außenhaut
und der Bauwerkswand erstreckenden Wärme sperren.
-
Demgemäß liegen die so verlegten Absorberrohre jeweils in Bereichen
höchster Temperatur.
-
Es kann aber auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß die
Absorberrohre in der Art von Wärmetauscherrohren in einer den Luftspalt nach oben
abschließenden Kammer in einer im Luftspalt aufsteigenden Konvexionsströmung liegend
anzuordnen. Eine derartige Ausgestaltung erweist sich dann als zweckmäßignund kostengünstige
Lctlang, wenn beispielsweise der gesamte Warmwasserbedarf eines Gebäudes aus Solarenergie
gedeckt werden soll. Dabei kann die die Absorberrohre auf nehmende Kammer längs
der Firstlinie eines das Bauwerks nach oben abschließenden Daches angeordnet sein,
wobei sich die Außenhaut unter Ausbildung des Luftspaltes gegenüber der Bauwerkswand
und einer inneren Dachhaut bis in den Firstbereich forterstreckt und in die Kammer
einmündet.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Außenhaut
zumindest im unteren Bereich der Bauwerkswand mit absperrbaren Zuluftöffnungen versehen
ist, durch die in dosierter Weise Außenluft in den Zwischenraum zwischen der Bauwerkswand
und der Außenhauteintreten und mithin eine Temperaturregelung bis hin zur Kühlung
der Bauwerkswand stattfinden kann. Zweckmäßigerweise sollten diese Zuluftöffnungen
mit in Abhängigkeit von einer Thermostatsteuerung zwischen ihren Offnungs- und Schließlagen
betätigbaren Absperrmitteln versehen sein. Auch können im Rahmen der Erfindung Mittel
zur Zwangsdurchlüftung des Luftspaltes zwischen der Bauwerkswand und der Außenhaut
vorgesehen sein.
-
Das erfindungsgemäße Außenwandsystem ermöglicht es, zumindest einen
wesentlichen Teil der für Heizungszwecke bei einem Bauwerk benötigten Wärme unmittelbar
aus Lichstrahlung zu gewinnen, wobei nicht nur aus direkter Sonneneinstrahlung,
sondern auch bei diffusem t Lichteinfall die Umwandlung der Lichtstrahlen in Wärme
und mithin deren Nutzbarmachung für Heizungszwecke cJeLingt. Die Bauwerkswand ist
dabei als Kurzzeitspeicher in das Wärmesystem einbezogen.
-
I.:;ne Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend z;nand der beigefügten
Zeichnung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen: E . 1 in einer vertikalen
Schnittansicht einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß ausgebildeten Außenwandsystem
eines mehrgeschoßigen Gebäudes, Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäß der Schnittlinie
II-II in Fig. 1 durch das Außenwandsystem, Fig. 3 die Ausbildung einer absperrbaren
Öffnung in einer den Luft spalt zwischen der Bauwerkswand und der Außenhaut in übereinanderliegende
Teilbereiche unterteilenden Wärmesperren in einer Schnittansicht gemäß Schnittlinie
III-III in Fig. 2 und Fig. 4 in einer Ansicht wie in Fig. 3 die absperrbare Öffnung
in der Wärme sperre mit dem Absperrmittel in der Öffnungsstellung.
-
Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Außenwandsystem 10 ist außenseitig
an und im Abstand vor einer Bauwerkswand 11 eines mehrgeschoßigen Gebäudes 12 eine
transparente
Außenhaut 14 angeordnet, bei der es sich um eine
vollverglaste Fassade handelt. Eine derartige Fassade kann beispielsweise aus in
einem gitterartigen Rahmenwerk aufgenommenen Scheiben bestehen, was jedoch ebenso
wenig dargestellt ist, wie die Verankerung eines derartigen Rahmenwerks bzw. der
Außenhaut an der als Verankerungsgrund anzusehenden Bauwerkswand.
-
Auf der Bauwerkswand 11 befindet sich außenseitig, also auf der zu
der Außenhaut 14 hinweisenden Seite, eine Absorberbeschichtung 15 und auf dieser
ist eine transparente und Wärme strahlen zu der Bauwerkswand hin reflektierende
Beschichtung 16 aufgebracht. Im übrigen ist der Zwischenraum 18 zwischen der Bauwerkswand
11 und der im Abstand vor dieser angeordneten Außenhaut 14 durch in vertikalem Abstand
voneinander angeordnete, horizontal verlaufende Wärmesperren 20 in übereinanderliegende
Bereiche unterteilt. Diese Wärme sperren 20 sind um ein vorbestimmtes Höhenmaß 21
über den durch die Geschoßdecke 22 des Gebäudes 12 aufgespannten Ebenen angeordnet.
Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, erstrecken sich durch diese Wärmesperren 20 vertikal
verlaufende Öffnungen 23 hindurch, denen zwischen einer Schließ- und Offnungslage
betätigbare Absperrorgane in Form von thermostatgesteuerten Schiebern 24 zugeordnet
sind. Fig. 3 zeigt ein derartiges Absperrorgan in einer eine Durchgangsöffnung 23
absperrenden Lage, während Fig. 4 die Offnungsstellung veranschaulicht. Im übrigen
erstrecken sich jeweils im Bereich unter den Zwischenwänden im Luftspalt horizontal
verlaufender Absorberrohre 25, durch Qie ein Fluid hindurchströmt.
-
Angesichts der transparenten Ausbildung der Außenhaut 14 treten einfallende
Lichtstrahlen durch die Außenhaut hindurch und treffen auf die außenseitig auf der
Bauwerkswand 11 angebrachte Absorberbeschichtung 15 auf wo sie in langwellige Wärmestrahlung
umgewandelt werden. Diese langwellige Wärme strahlung wird sodann teils in den Zwischenraum
18 und teils zur b werkswand 11 hin reflektiert. Insbesondere von der außenseitig
auf der Absorberbeschichtung 15 aufgebrachten transparenten Beschichtung 16 werden
Wärme-St jahlen in Richtung der Bauwerkswand reflektiert, so daß diese als Kurzzeitwärmespeicher
wirkt. Da aber auch ein Teil Wärmestrahlen in den Zwischenraum 18 zwischen ÜLt Bauwerkswand
11 und der Außenhaut 14 zurückgeworfen wird, tritt in dem Zwischenraum eine gegenüber
der Umgebung merklich erhöhte Temperatur auf. Ein Abfließen der durch Umwandlung
einfallender Lichtstrahlen in langwellige Wärmestrahlung in dem Luftspalt gewonnenen
Wärmeenergie durch die transparente Außenhaut 14 kann irl einfacher Weise dadurch
unterbunden werden, daß die Außenhaut in bekannter Weise innenseitig mit einer Beschichtung
versehen wird, die zwar kurzwellige Solarstrahlung im wesentlichen ungehindert durchtreten
läßt, aber langwellige Wärmestrahlen reflektiert.
-
Infolge der laufenden Umwandlung einfallender Schtstrahlung in langwellige
Wärmestrahlung wird dem Zwischenraum 18 zwischen der Bauwerkswand 11 und der Außenhaut
14 fortlaufend Wärmeenergie zugeführt, deren höchstes Temperaturniveau unter den
horizontal verlaufenden Wärmesperren 20 auftritt, in denen sich die von einem Fluid
durchströmten Absorberrohre 25 erstrecken. Demgemäß gelingt
es
mittels des als Wärmeträgermedium durch die Absorberrohre hindurchgeführten Fluids,
bei dem es sich beispielsweise um Wasser handeln kann, fortlaufend Wärme aus dem
Zwischenraum 18 abzuführen und einer im einzelnen hier nicht weiter interessierenden
Nutzung zugänglich zu machen. Darüber hinaus tritt insbesondere in den Bereichen
unter den jeweiligen Wärmesperren 20 angesichts des dort herrschenden hohen Temperaturniveaus
infolge Transmission Wärme durch die Bauwerkswand 11 hindurch und in dem unmittelbar
über der jeweiligen Geschoßdecke 22 liegenden Bereich in einen von der Bauwerkswand
nach außen abgeschlossenen Raum ein. Dies deuten die Pfeil 26 in Fig. 1 an. In diesen
Bereichen kann die Bauwerkswand 11 auch von öffnung zum Zuführen eines Warmluftstroms
zu einen Raum des Gebäudes durchbrochen sein. Auch können sich Kanalsysteme zum
Weiterleiten eines derartigen Warmluftstroms an derartige Öffnungen anschließen.
-
Es ist ersichtlich, daß bei der als Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellten Solarwand nicht nur eine den Erfordernissen genügende Wärmedämmung
umschlossener Räume gelingt, sondernaich einfallende Lichtstrahlung in langwellige
Wärmestrahlung umgewandelt wird, so daß die so gewonnene Wärmeenergie für vielfältige
Zwecke zur Verfügung steht, etwa für die Raumheizung oder die Zubereitung von Brauchwasser.
-
Da sich das unter Lichtstrahlung und der dadurch bedingten Umwandlung
in langwellige Wärme strahlung in dem Zwischenraum 18 zwischen der Bauwerkswand
11 und der Außenhaut 14 einstellende Temperaturniveau regelmäßig,
und
unter Umständen sogar merklich, über der Umgebungstemperatur liegt, ist auch jedweder
Abfluß von Raumwärme infolge Transmission durch die Bauwerkswand hindurch ausgeschlossen.
-
Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Außenwandsystem jedoch
auch eine Kühlung der Bauwerkswand, indem durch Betätigen der aus den Fig. 3 und
4 ersichtlichen Absperrorgane 24 die Öffnungen 23 in den Wärmesperren 20 und ggf.
die Bauwerkswand 11 durchbrechende Öffnungen freigegeben werden, was eine Abfuhr
der in den Teilbereichen des Zwischenraums 18 sich stauenden Wärmeenergie und bei
entsprechender Frischluftzufuhr von unten eine Kühlung der Bauwerkswand und damit
der von letzterer nach außen abgeschlossenen Räume des Gebäudes 12 zur Folge hat.
-
Die Kühlung kann durch eine Zwangsdurchlüftung des Zwischenraums,
-etwa unter Verwendung eines thermostatgesteuerten Ventilators, noch verbessert
werden.
-
Bei einer teiltransparenten Ausbildung der Außenhaut mit Einstrahlfenstern
ist es zweckmäßig, letztere in den Bereichen direkt unter den Wärmesperren 20 anzuordnen.
Daß die die Bauwerkswand 11 durchbrechenden Öffnungen zum Abführen eines Warmluftstroms
aus dem Zwischenraum 19 mit beispielsweise in Abhängigkeit von der Raumtemperatur
zwischen ihren Schließ- und Öffnungsstellungen befestigbare Absperrklappen versehen
sein können, versteht sich von selbst. Demgemäß ist durch die Erfindung eine Solarwand
geschaffen worden, mit der es in Abhängigkeit von beispieweise der Temperatur eines
Raumes gelingt, letzteren mit Solarenergie zu beheizen, oder auch im Bedarfsfalle
zu kühlen.