DE3405176A1

DE3405176A1 - Fuer die ausnutzung von sonnenenergie eingerichtete, vorgefertigte aussenwandplatte fuer bauwerke

Info

Publication number: DE3405176A1
Application number: DE19843405176
Authority: DE
Inventors: Eugen 4600 Dortmund Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-08-22

Description

Andrejewsld, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine für die Ausnutzung der Sonnenenergie eingerichtete, vorgefertigte Außenwandplatte für Bauwerke, - mit aus Blech bestehender, als Wärmetauscherplatte eingesetzter Außenschale, zumindest einer Wärmedämmschicht sowie Innenschale, wobei zwischen Außenschale und Wärmedämmschicht sowie zwischen Innenschale und Wärmedämmschicht ein äußerer Konvektionsluftspalt angeordnet ist. - Bei der Außenwandplatte kann es sich um eine tragende oder um eine getragene Außenwandplatte handeln. Handelt es sich um eine getragene Außenwandplatte, so ist das Bauwerk z. B. als Skelettbauwerk auszuführen, welches die Außenwandplatten trägt. Vorzugsweise sind solche Außenwandplatten geschoßhoch. Insbesondere handelt es sich um eine Außenwandplatte für Wohnhäuser oder Bürohäuser.

Bei einer bekannten Ausführungsform (IKZ, 1976, S. 40, Bild 7), von der die Erfindung ausgeht und die in Praxis auch als vorgefertigte Wandplatte bekannt ist, ist zwischen Wärmedämmschicht und Innenschale ein weiterer Konvektionsluftspalt nicht angeordnet. Die Innenschale ist eine tragende Wand, die nicht als Wärmetauscherfläche ausgebildet ist. Durch den Konvektionsluftspalt strömt Außenluft von unten nach oben. Da die Außenschale von der Sonne bestrahlt ist, nimmt die durch den Konvektionsluftspalt strömende Luft bei Sonneneinstrahlung Sonnenenergie auf. Die durch den Konvektionsluftspalt strömende Luft wird einem Wärmetauscher zugeführt, der einer Wärmepumpenheizung angehört. Die bekannte Außenwandplatte des beschriebenen Aufbaus und der beschriebenen Zweckbestimmung ist als ein Hilfsaggregat für eine Wärmepumpenheizung anzusehen, wenn auch mit dem für Wärmepumpenheizungen vorteilhaften Wirkungsgrad.

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Außenwandplatte so weiter auszubilden, daß die Außenwandplatte als autogene Heizeinrichtung, ohne zusätzliche Energiezuführung, arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zwischen Wärmedämmschicht und Innenschale ein weiterer, innerer Konvektionsluftspalt angeordnet sowie auch die Innenschale als Wärmetauscherfläche aus Blech ausgebildet ist, daß der außenschalenseitige Konvektionsluftraum sowie der innenschalenseitige Konvektionsluftraum im Bereich des oberen Randes und des unteren Randes der Außenwandplatte über Kommunizierkanäle verbunden sind und daß die Kommunizierkanäle im Bereich des oberen Randes und/oder des unteren Randes durch Ventile steuerbar sind. - Die Begriffe oben und unten beziehen sich auf den montierten Zustand einer solchen Außenwandplatte. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Konvektionsluftspalte durch Einbauten und/oder an die Innenschale oder Außenschale angeformte Rippen in vertikale Konvektionskanäle unterteilt. Dadurch lassen sich die thermodynamischen Zusammenhänge optimieren. Zur Optimierung können die Bleche auch außenseitig und/oder innenseitig mit den Wärmeübergang fördernden Beschichtungen und/oder Ausbildungen versehen sein. Bei der erfindungsgemäßen Außenwandplatte sind die Ventile als Klappenventile, Schieberventile oder auch als Ventile ausgeführt, die als Ventilkörper einen Blähkörper aufweisen, wobei im letzten Falle die Ventile durch Aufblähen oder Abblähen des Blähkörpers gesteuert werden können.

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Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß in einer Außenwandplatte des beschriebenen Aufbaus bei Sonneneinstrahlung auf die Außenschale eine erhebliche Thermosyphonwirkung auftritt, mit dem Ergebnis, daß in dem Konvektionsluftspalt zwischen Außenschale und Wärmedämmschicht erzeugte erwärmte Luft nach oben steigt, die über die oben angeordneten Kommunizierkanäle in den Konvektionsluftspalt zwischen Innenschale und Wärmedämmschicht eintritt, wobei in diesem Konvektionsluftspalt die Luft nach unten fällt, weil sie ihre fühlbare Wärme an die Innenschale abgibt, die ihrerseits den anschließenden Innenraum erwärmt und im fortgesetzten Kreislauf über die unteren Kommunizierkanäle wieder in den außenschaligen Konvektionsluftraum überströmt und dort wieder erwärmt wird. Durch Betätigung der Ventile kann die so bewirkte autogene Heizung gesteuert oder auch geregelt werden. Im Bedarfsfall kann durch Schließen der Ventile sichergestellt werden, daß ein Wärmetransport von dem Innenraum des Bauwerkes, welches mit erfindungsgemäßen Außenwandplatten ausgerüstet ist, nach außen hin nicht stattfindet, wenn, z. B. im Winter, der Innenraum wärmer ist als die Außenatmosphäre und die Sonne nicht scheint. Insoweit wirkt die Außenwandplatte wegen ihrer Wärmedämmschicht insgesamt auch als Wärmedämmaggregat. Bei umgekehrten Temperaturverhältnissen, die im Sommer durch starke Erwärmung des Innenraums infolge Sonneneinstrahlung durch die Fenster entstehen, kann die raumklimatisch erwünschte nächtliche Auskühlung des Innenraumes herbeigeführt werden, indem die im Konvektionsluftspalt zwischen Innenschale und Wärmedämmschicht befindliche Luft über die Innenschale als Wärmetauscherfläche erwärmt wird und deshalb über die Kommunizierkanäle bei geöffneten Ventilen in den Konvektionsluftspalt zwischen Wärmedämmschicht und Außenschale strömt und übor letztere im ständigen Kreislauf die Wärmeenergie aus dem Innenraum in die kühlere Nachtluft überführt und dadurch eine Auskühlung

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des Innenraumes herbeiführt. Es versteht sich, daß bei tragender Ausbildung der Außenwandplatte auch die Wärmedämmschicht ein tragendes Skelett oder andere tragende Einbauten aufweisen kann. Sie kann auch aus Wärmedämmsteinen bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 ausschnittsweise einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Außenwandplatte, und zwar im Oberteil als Vertikalschnitt, im Unterteil als Horizontalschnitt,

Fig. 2 entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Außenwandplatte und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Außenwandplatte.

Die in den Figuren dargestellten Außenwandplatten sind für die Ausnutzung von Sonnenenergie eingerichtet. Die Sonnenenergie fällt in den Figuren von links in Richtung der eingezeichneten Pfeile ein. In den Fig. 1 bis 3 schließt sich rechts ein Innenraum an die montierten Außenwandplatten an. Es mag sich um tragende oder um getragene Außenwandplatten handeln. Regelmäßig werden solche Außenwandplatten bei Bauwerken eingesetzt, die Wohnhäuser, Bürohäuser oder dergleichen sind.

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Die Außenwandplatten besitzen eine aus Blech bestehende, als Wärmetauscherfläche eingesetzte Außenschale 1, im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine doppelte Wärmedämmschicht 2, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 eine einfache Wärmedämmschicht 2, sowie zwischen Außenschale 1 und Wärmedämmschicht 2 den äußeren Konvektionsluftspalt 3.

Zwischen der Innenschale 4 und der erwähnten Wärmedämmsicht 2 ist der innere Konvektionsluftspalt 5 angeordnet. Die doppelte Wärmedämmschicht 2 wird durch eine zwischen den Dämmschichthälften angeordnete Dichtungsschicht 12 aus einer Blechplatte oder Kunststoffplatte getrennt, die alle Undichtigkeiten zwischen den Konvektionsluftspalten 3 und 5 und damit Kurzschlußluftströmungen unterbindet.

Auch die Innenschale 4 ist als Wärmetauscher aus Blech ausgebildet. Der äußere Konvektionsluftspalt 3 sowie der innere Konvektionsluftspalt 5 sind im Bereich des oberen Randes sowie im Bereich des unteren Randes der montierten Außenwandplatte mit Hilfe von Kommunizierkanälen 6 verbunden. In den Figuren ist stets nur das Oberteil der Außenwandplatten dargestellt. Das Unterteil ist entsprechend dem gezeichneten Oberteil zu ergänzen und entsprechend auch mit Kommunizierkanälen ausgerüstet. Die Kommunizierkanäle 6 sind im Bereich des oberen Randes und/oder des unteren Randes der Außenwandplatten durch Ventile 7 steuerbar. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Ventile in Rohrleitungen 11 eingebaut, die ein Teil der Kommunizierkanäle sind und in den Figuren nicht dargestellt sind.

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Wie bereits erwähnt, zeigen die Figuren im Oberteil stets einen Vertikalschnitt, im Unterteil jedoch einen Horizontalschnitt. Man erkennt, daß im Ausführungsbeispiel die äußeren und inneren Konvektionsluftspalte 3, 5 durch Einbauten 8 in vertikale Konvektionskanäle unterteilt sind. Die Bleche können außenseitig und/oder innenseitig den Wärmeübergang fördernde Beschichtungen und/oder Ausbildungen aufweisen, was zeichnerisch nicht dargestellt wurde.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 handelt es sich bei den Ventilen 7 um solche, deren Ventilkörper 9 als Blähkörper ausgebildet ist. Es versteht sich, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die es erlauben, diesen Blähkörper aufzublähen oder abzublähen. Fig. 1 zeigt ausgezogen den aufgeblähten Zustand. Die Kommunizierkanäle 6 sind im aufgeblähten Zustand mit der schon erläuterten Wirkung verschlossen. Gestrichelt ist der abgeblähte Zustand gezeichnet worden. Die Kommunizierkanäle 6 können aber auch durch Klappenventile gesteuert sein, deren Klappen 10 in der Fig. 2 angedeutet worden sind. Fig. 3 zeigt, daß eine erfindungsgemäße Außenwandplatte zusätzlich zu der beschriebenen Ausbildung innenschalenseitig auch Rohrleitungen 11 als Kummunizierkanäle aufweisen kann, in die die Ventile eingebaut sind und beispielsweise durch einen Elektromagneten bewegt werden können. Die Rohrleitungen können beispielsweise auch von warmem Abwasser oder warmer Abluft oder von kaltem Abwasser oder kalter Abluft durchfließbar sein, zum Zweck der Verminderung der Temperaturdifferenz zur Innenluft und damit des Wärmeverlustes aus dem Innenraum in die Außenluft oder zum Zweck der Verminderung der Wärmeeinströmung aus warmer Außenluft in den Innenraum.

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Zur Beschleunigung der Luftströmung im Kreislauf vom äußeren Konvektionsluftraum über die Kommunizierkanäle und Rohrleitungen zum inneren Konvektionsluftraum kann auch ein Hilfsgebläse in die Rohrleitungen eingebaut werden.

In Fig. 4 ist die durch Sonneneinstrahlung erwärmte Außenschale 1 nur im oberen, als Attika ausgebildeten Teil der erfindungsgemäßen Außenwandplatte an einer Gebäudenordseite in einem Vertikalschnitt vorhanden. Der dahinterliegende äußere Konvektionsluftspalt 3 wird durch eine Trennplatte 13 von dem vor der Wärmedämmschicht 2 verlaufenden oberen Teil des Umströmungsluftspalts 15 getrennt.

In der Höhe der Gebäudedecke befinden sich Kommunizieröffnungen in der Trennplatte 13, durch die Luft von dem äußeren Konvektionsluftspalt 3 in den unteren Teil des Umströmungsluftspalts 15 und Luft von dem unteren Konvektionsluftspalt 5 in den oberen Teil des Umströmungsluftspalts 15 überströmen kann.

Die äußeren und inneren Konvektionsluftspalte 3 und 5 sowie der Umströmungsluftspalt 15 sind dazu, wie im Schnitt I-I dargestellt, in Höhe der Kommunizieröffnungen 14 durch Verschlußkeile 16 wechselseitig verschlossen. Bei geöffnetem Ventil 7 stellt sich dadurch im Konvektionsluftspalt 3 eine im Sinne des durch Sonneneinstrahlung erzeugten thermischen Auftriebs aufwärtsgerichtete Luftströmung ein, die über den oberen Umströmungsluftspalt 15 und über die Kommunizieröffnungen 14 in den unteren Konvektionsluftspalt 5 übergeführt wird, wo sie im Sinne des abwärtsgerichteten Konvektionsabtriebes durch Abkühlung an der kühleren Innenschale im beschriebenen 8-förmigen Kreislauf weiterfließt.

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte

Patentanmeldung
Eugen Bauer
Grenzweg 43
4600 Dortmund 30

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-lng. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 10 02

61 313/Ma- 16. Januar 1984

"Für die Ausnutzung von Sonnenenergie eingerichtete, vorgefertigte Außenwandplatte für Bauwerke"

Patentansprüche:

(lJFür die Ausnutzung von Sonnenenergie eingerichtete, vorgefertigte Außenwandplatten für Bauwerke, - mit

aus Blech bestehender, als Wärmeaustauschoberfläche eingesetzter Außenschale,

zumindest einer Wärmedämmschicht sowie Innenschale,

wobei zwischen Außenschale und Wärmedämmschicht ein äußerer Konvektionsluftspall angeordnet ist,

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wärmedämmschicht (2) und Innenschale (4) ein weiterer, innerer Konvektionsluftspalt (5) angeordnet sowie auch die Innenschale (4) als Wärmetauscherfläche aus Blech ausgebildet ist, daß der äußere Konvektionslufträum (3) sowie der innere Konvektionsluftraum (5) im Bereich des oberen Randes und des unteren Randes der Außenwandplatte über Kommunizierkanäle (6) verbunden sind und daß die Kommunizierkanäle (6) im Bereich des oberen Randes und/oder des unteren Randes durch Ventile (7, 10) steuerbar sind.
2. Außenwandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvektionsluftspalte (3, 5) durch Einbauten und/oder durch an die Innenschale oder Außenschale angeformte Rippen in vertikale Konvektionskanäle unterteilt sind.
3. Außenwandplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (1, 4) außenseitig und/oder innenseitig den Wärmeübergang fördernde Beschichtungen und/oder Ausbildungen aufweisen.
4. Außenwandplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (7) als Klappenventile, Schieberventile oder Ventile mit Ventilkörper (9) in Form eines Blähkörpers ausgebildet sind.
5. Außenwandplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die als Rohrleitungen ausgebildeten Kommunizierkanäle (11) ein Hilfsgebläse zur Beschleunigung des Luftkreislaufs eingebaut ist.