DE3710388A1

DE3710388A1 - Konstruktionselement

Info

Publication number: DE3710388A1
Application number: DE19873710388
Authority: DE
Inventors: Paul Couwenbergs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-03-28
Publication date: 1988-07-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Konstruktionselement und dessen Verwendung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein als Fertig teil herstellbares Konstruktionselement zu schaffen, das zu Temperierungszwecken geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Konstruktionselement mindestens eine Betonplatte mit einer Vielzahl von parallel durch die Betonplatte verlaufenden Kanälen für die Durchleitung eines Wärmeüberträgers ent hält.

Das erfindungsgemäße Konstruktionselement kann in vielfäl tiger Weise so ausgestaltet werden, daß in der Betonplatte gespeicherte Wärmeenergie genutzt werden kann, beispiels weise zu Zwecken der Erwärmung von Behältern z. B. zur Pflanzenzüchtung oder zu Zwecken der Raumheizung. Darüber hinaus erbringt das erfindungsgemäße Konstruktionselement eine erhebliche Gewichtsersparnis und besitzt eine be trächtlich erhöhte Schallabsorption.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Konstruktions elementes und seiner Verwendung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszei chen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Konstruktionsele mentes;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Konstruktionsele ment nach Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kon struktionselementes und ein Ausführungsbeispiel seiner Verwendung;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kon struktionselementes;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kon struktionselementes;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Teil des Kon struktionselementes nach Fig. 5;

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Teil eines fünf ten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Konstruktionselementes;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Konstruktionsele mentes nach Fig. 5 und eines Ausführungsbei spiels seiner Verwendung;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines sechsten Ausfüh rungsbeispiels des Konstruktionselementes nach der Erfindung und ein erstes Ausführungsbei spiel seiner Verwendung; und

Fig. 10 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 9 und eines zweiten Ausführungsbeispiels der Ver wendung des Konstruktionselementes nach Fig. 9.

Das in Fig. 1 und 2 in Draufsicht bzw. im Querschnitt dargestellte Konstruktionselement besteht aus einer vorge fertigten Betonplatte 1, die in ihrem lnneren von einer Vielzahl parallel verlaufender Kanäle 2 durchsetzt ist. Ein solche Betonplatte mit den Kanälen 2 kann beispiels weise nach dem Verfahren erhalten werden, das in der In ternationalen Anmeldung, Veröffentlichungsnummer WO 86/05 229 beschrieben ist. Die Betonplatte 1 ist mit ei ner Vielzahl von parallelen Reihen von Armierungselementen 3 versehen, die jeweils einem der Kanäle 2 zugeordnet sind.

Die Betonplatte 1 enthält weiterhin eine Vielzahl von pa rallelen Reihen von durchgehenden Löchern 4, wobei die Ka näle 2 und die Reihen von durchgehenden Löchern 4 abwech selnd angeordnet sind. Durch die durchgehenden Löcher 4 wird der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeüberträger 2 in den Kanälen 2 und der Umgebung der Betonplatte 1 erheblich begünstigt.

Die durchgehenden Löcher 4 können unterschiedliche Formen besitzen, z. B. zylinderförmig oder kegelstumpfförmig aus gebildet sein; kegelstumpfförmige durchgehende Löcher 4 a können auch mit einer Doppelwand ausgeführt sein. Der durch die Doppelwand bestimmte Hohlraum wird mit einem hochwärmeleitenden Material wie Aluminium- oder Kupfergra nulat gefüllt. Die durchgehenden Löcher 4 und 4 a können runden, ovalen, drei-, vier- oder vieleckigen Querschnitt haben.

Zusätzliche Kanäle 5 sind wenigstens an zwei gegenüberlie genden Rändern der Betonplatte 1 vorgesehen und dienen zur Aufnahme von Stahldrähten oder dergleichen zur Verbindung oder Verspannung nebeneinander angeordneter Beton platten 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Konstruktionselement kann in vielfältiger Weise eingesetzt werden, da durch die Kanäle 2 ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger geleitet wer den kann, z. B. zu Heiz- oder Kühlzwecken. Der Wärmeüber träger kann aber auch entsprechend Fig. 3 geeignete Me tall- oder Kunststoffleitungen durchströmen, die sich durch die Kanäle 2 erstrecken. Insbesondere lassen sich solche Konstruktionselemente zum Einbau von Fußbodenhei zungen verwenden, wobei die Betonplatte 1 zweckmäßigerwei se über Abstandshalter 6 einer lsolier- oder Dämmplatte 7 oder einer Aluminiumfolie auf dem Boden aufliegt und an der Oberseite durch eine gummierte Schwarzblechplatte 8 rutschsicher abgedeckt ist.

Das perspektivisch in einer Teilansicht in Fig. 3 darge stellte zweite Ausführungsbeispiel, nämlich das Konstruk tionselement 10, besteht aus einer Betonplatte 11, die in gleicher Weise wie die Betonplatte 1 mit Kanälen 12, durchgehenden Bohrungen 14 und zusätzlichen Kanälen 15 versehen ist. Durch die Kanäle 12 erstrecken sich Leitun gen 16, die aus Kunststoff oder einem Metall wie Kupfer bestehen können und durch die ein flüssiger oder gasförmi ger Wärmeüberträger geleitet wird. Die einzelnen Leitungen 16 können dabei getrennt angeschlossen werden; benachbarte Leitungen 16 können auch zu Schleifen oder mäanderförmig miteinander verbunden werden.

In Fig. 3 ist ebenfalls eine besondere Verwendungart der beheizbaren Betonplatte dargestellt. Dabei sind in die durchgehenden Löcher 14 Behälter 17 eingesetzt, die z. B. Pflanzenkulturen aufnehmen können. Die für die Pflanzen züchtung erforderliche Wärme läßt sich auf diese Weise be sonders günstig und gleichmäßig über eine größere Fläche verteilen, so daß mit dieser Anordnung bestimmte Wachs tumsbedingungen sehr genau eingestellt und eingehalten werden können. Das Konstruktionselement 10 läßt sich in entsprechender Weise auch für viele andere Zwecke einset zen, bei denen es auf die genaue Einstellung und Einhal tung der Temperaturbedingungen für das in den Behältern 17 enthaltene Material ankommt.

Das Konstruktionselement 10 bzw. die vorstehend beschrie bene Betonplatte 1 kann nach güngigen Fertigungsmethoden in jeder gewünschten Abmessung entsprechend den jeweiligen Statik-Anforderungen hergestellt werden und kann bei spielsweise zum Einbau einer Fußbodenheizung im lnnenaus bau Verwendung finden. Es können auch mehrere Betonplatten 1 oder 11 in gegenseitigem Kontakt gestapelt werden, wobei je nach Anwendungsfall ein Kälte- oder Wärmespeicherkern gebildet wird. Die Verwendung dieser Konstruktionselemente 1 oder 11 ist darüber hinaus vorteilhaft, weil die Anwe senheit der Kanäle 2, 12 und der durchgehenden Löcher 4, 14 eine beträchtliche Gewichtsersparnis ohne wesentlichen Festigkeitsverlust und gleichzeitig eine erhebliche Ver stärkung der Schallapsorbtion mit sich bringt.

Die Konstruktionselemente können bei entsprechender Ab wandlung auch zur Speicherung oder Nutzung von Sonnenener gie verwendet werden. Eine solche Anwendung ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 dargestellt. Darin befindet sich das Konstruktionselement 21 auf einer Trä gerkonstruktion 20 a, z. B. auf einem Dach. Das Konstruk tionselement 20 enthält eine Betonplatte 21, die in ähnli cher Weise wie die Betonplatte 11 in Kanälen 22 mit Lei tungen 26 für einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeüber träger und mit durchgehenden Löchern 24 ausgebildet ist. Darin ist jedes durchgehende Loch 24 vorteilhafterweise kegelstumpfförmig und doppelwandig ausgeführt, wobei der durch die Doppelwand gebildete Hohlraum mit einem hochwär meleitenden Material wie Aluminium- oder Kupfergranulat gefüllt ist. Die Betonplatte 21 ist zur Erhöhung der Strahlungsabsorption schwarz eingefärbt. Die der Sonne zu gewandte Seite der Betonplatte 21 kann statt dessen auch mit einer wärmeabsorbierenden Beschichtung der weiter un ten beschriebenen Art versehen sein. Weiterhin ist die Be tonplatte 21 an ihrer Außenseite mit einer transparenten, wärmedämmenden Beschichtung 27 abgedeckt, die aus Glas oder einem UV-beständigen Kunststoff besteht und gegebe nenfalls mit einer wetterfesten Abdeckung versehen ist.

Fig. 5 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel im Quer schnitt ein Konstruktionselement 30, das unmittelbar in einen Baukörper eines Gebäudes eingebaut werden kann oder aus dem ein Teil des Baukörpers eines Gebäudes errichtet werden kann, insbesondere der der Sonne zugekehrte Teil des Baukörpers. Eine Betonplatte 31 ist von einer Reihe parallel verlaufender Kanäle 32 durchsetzt, die in Längs richtung oder Querrichtung des Baukörpers verlaufen. An der Außenseite ist die Betonplatte 31 mit einer transpa renten, wärmendämmenden Beschichtung 33 versehen, die bei spielsweise aus Kunststoff wie geschäumtem Acrylharz oder einer Kapillarrohrplatte besteht und außenseitig mit einer wetterfesten Abdeckung 34 abgedeckt ist. An der Innenseite ist die Betonplatte 31 mit einer Verkleidung 35 versehen, die beispielsweise aus Gips, Blech, Faserzement oder der gleichen gebildet ist. Gegebenenfalls kann zwischen der Innenseite der Betonplatte 31 und der Verkleidung 35 eine Dämmschicht 36 beispielsweise aus Hartschaum, Mineralwolle oder dergleichen vorgesehen sein.

In der Längsschnittdarstellung von Fig. 6 erkennt man, daß das Konstruktionselement 30 bzw. eine Reihe von mit einander in Verbindung stehenden Konstruktionselementen 30 an einer Querseite 37 mit einer Durchtrittsöffnung 38 ver sehen ist, die zu einem quer zu den Kanälen 32 verlaufen den und an die Kanäle 32 angeschlossenen Verbindungskanal 39 führt. An der Durchtrittsöffnung 38 sind in bekannter und daher nicht im einzelnen dargestellter Weise konven tionelle strömungserzeugende Mittel wirksam, durch die ein Luftstrom durch den Verbindungskanal 39 und die Kanäle 32 erzeugt wird, der zur Wärmeübertragung dient. Der Luft strom führt die in der Betonplatte 31 gespeicherte Wärme ab. Dabei wirkt die transparente, wärmedämmende Beschich tung 33 so, daß Wärmeverluste nach außen an die Umgebung auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Das Konstruktionselement 30 wird überwiegend auf der Son nenseite des Baukörpers eingebaut. Die Strahlungsabsorp tion und die Wärmespeicherung in der Betonplatte 31 können zusätzlich dadurch vergrößert werden, daß entsprechend dem in Fig. 7 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel das Konstruktionselement 40 zwischen einer transparenten, wärmedämmenden Beschichtung 43 und der dieser zugekehrten Seite einer Betonplatte 41 eine absorbierende Beschichtung 47 üblicher Art aufweist, mittels derer die Absorption von Strahlungsenergie in der Betonplatte 41 beträchtlich er höht werden kann. Im übrigen ist das Konstruktionsele ment 40 ähnlich wie das Fig. 5 und 6 dargestellte Kon struktionselement 30 aufgebaut und enthält in der Beton platte 41 Kanäle 42, die außenseitige transparente, wärme dämmende Beschichtung 43 und eine wetterfeste Abdeckung 44 sowie eine innenseitige Dämmschicht 46 mit einer Verklei dung 45.

Eine konstruktive Möglichkeit zur Verwendung des Konstruk tionselementes 30 oder 40 zur Raumheizung ist in Fig. 8 für das Konstruktionselement 30 dargestellt. Darin endet das Konstruktionselement 30 auf einer Decken- bzw. Boden konstruktion 50 und die Durchtrittsöffnung 38 mündet ober halb dieser Decken- bzw. Bodenkonstruktion 50 unmittelbar in dem zu beheizenden Raum 51. Bei dieser Verwendungsweise des Konstruktionselementes 30 wird daher die durch die Strahlungsabsorption der Betonplatte 31 gespeicherte Wär meenergie unmittelbar zur Beheizung des Raumes 51 ausge nutzt.

Eine weitere Konstruktionsmöglichkeit zur Verwendung eines Konstruktionselementes nach Art des Konstruktionselementes 30 oder 40 zur Raumheizung ist in Figur für das Konstruk tionselement 60 dargestellt. Dieses Konstruktionselement 60 enthält eine Betonplatte 61 mit Kanälen 62, außenseitig eine transparente, wärmedämmende Beschichtung 63 mit einer Abdeckung 64 und innenseitig eine Dämmschicht 66 mit ei ner Verkleidung 65. Eine Durchtrittsöffnung 67 ist an der Stirnseite der Betonplatte 61 vorgesehen, die einer Decken- bzw. Bodenkonstruktion 68 zugekehrt ist, und kommuniziert mit einem Hohlraum 69 in dieser Decken- bzw. Bodenkon struktion 68. Dieser Hohlraum 69 wiederum ist über eine Durchtrittsöffnung 70 mit dem zu beheizenden Raum 71 ver bunden.

Bei dieser Verwendungsweise wird die im Konstruktionsele ment 60 bzw. dessen Betonplatte 61 erwärmte Luft zunächst in dem Hohlraum 69 zwischengespeichert und wird erst spä ter, d. h. zeitlich versetzt und bei Bedarf, z. B. in den Abendstunden, zu Beheizung des Raumes 71 unter Einsatz der vorerwähnten konventionellen strömungserzeugenden Mittel verwendet. Die Durchtrittsöffnung 70 kann in üblicher Wei se mit einem nicht dargestellten Schieber verschlossen werden.

Das Konstruktionselement 60 kann, wie in der Fig. 9 dar gestellt, zusätzlich mit einer seitlichen Durchtrittsöff nung 72 versehen werden, die der Durchtrittsöffnung 38 des Konstruktionselementes 30 in Fig. 6 bzw. 8 entspricht. Diese Durchtrittsöffnung 72 kann wahlweise durch einen nur schematisch dargestellten Schieber 73 üblicher Bauart ver schlossen werden. Dadurch läßt sich das Konstruktionsele ment 60 bzw. dessen Betonplatte 61 in der gleichen Weise wie die Konstruktionselemente 33 oder 40 bei Bedarf auch zur direkten Raumheizung einsetzen.

Gemäß Fig. 10 kann die Anordnung des Konstruktionselemen tes von Fig. 9 auch zur Raumkühlung verwendet werden, in dem aus einem kälteren Luftvorrat z. B. Außenluft an der der Sonne abgewandten Seite oder aus tiefergelegenen Ge bäudeteilen über den Hohlraum 69 durch die Kanäle 62 in der Betonplatte 61 des Konstruktionselementes 60 geleitet wird.

In den in Fig. 5 bis 10 dargestellten Anordnungen haben die Konstruktionselemente 30, 40 oder 60 somit die Funk tion von Luftkollektoren bzw. bilden Luftkollektorwände.

Claims

1. Konstruktionselement enthaltend mindestens eine Be tonplatte (1, 11, 21, 31, 41, 61) mit einer Vielzahl von parallel durch die Betonplatte verlaufenden Kanälen (2, 12, 22, 32, 42, 62) für die Durchleitung eines Wärmeü berträgers.

2. Konstruktionselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Betonplatte (1, 11, 21) mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern (4, 14, 24) versehen ist.

3. Konstruktionselement nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die parallel verlaufenden Kanäle (2, 12, 22) und dazu parallel angeordnete Reihen von durchge henden Löchern (4, 14, 24) abwechselnd in der Beton platte (1, 11, 21) ausgebildet sind.

4. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonplatte (1) mit einer Armierung aus parallelen Reihen von Armie rungselementen (3) versehen ist und jede Reihe von Armierungselementen (3) einem der parallel verlaufen den Kanäle (2) zugeordnet ist.

5. Konstruktionselement nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (12, 22) von den Wärmeüberträger führenden Leitungen (16, 26) durchsetzt werden.

6. Konstruktionselement nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kanäle (12, 22) mäanderförmig von den den Wärmeüberträger führenden Leitungen (16, 26) durchsetzt werden.

7. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mehrere übereinander angeordnete Betonplatten (1, 11).

8. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeordnete Betonplatten (1, 11) und zusätzlich Kanäle (5, 15) zur Aufnahme von benachbarte Betonplatten (1, 11) verbindenden Verbindungselementen.

9. Konstruktionselement nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonplatte (1, 11, 21, 31, 41, 61) schwarz eingefärbt ist und einen Sonnenenergiekollektor bildet.

10. Konstruktionselement nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes durchgehende Loch (4 a) doppelwan dig und kegelstumpfförmig sich nach innen verjüngend ausgebildet ist und der von der Doppelwand gebilde te Hohlraum mit einem hochwärmeleitenden Material ge füllt ist.

11. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beton platte (21, 41, 61) an der der Sonne zugewandten Seite mit einer strahlungsabsorbierenden Beschichtung (47) versehen ist und einen Sonnenkollektor bildet.

12. Konstruktionselement nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonplatte (21, 31, 41, 61) an der der Sonne zugekehrten Seite mit einer transparen ten, wärmedämmenden Beschichtung (33, 43, 63) versehen ist.

13. Konstruktionselement nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die transparente, wärmedämmende Be schichtung (33, 43, 63) außenseitig eine wetterfeste Abdeckung (34, 44, 64) trägt.

14. Konstruktionselement nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Betonplatte (31, 41, 61) auf der der transparenten, wärmedämmenden Beschichtung (33, 43, 63) abgewandten Seite mit einer Dämmschicht (36, 46, 66) versehen ist.

15. Konstruktionselement nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dämmschicht (36, 46, 66) außen seitig mit einer Verkleidung (35, 45, 65) versehen ist.

16. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonplat te (31) an einer quer zu den Kanälen (32) verlaufen den Querseite (37) mit einer Durchtrittsöffnung (38) und einem an die Kanäle (32) angeschlossenen Verbin dungskanal (39) versehen ist.

17. Verwendung des Konstruktionselementes nach Anspruch 2 zur Temperierung von in die durchgehenden Löcher der Betonplatte eingesetzten Behältern.

18. Verwendung des Konstruktionselementes nach einem der Ansprüche 12 bis 16 zur Errichtung von Gebäuden und in Verbindung mit strömungserzeugenden Mitteln zur Raumtemperierung in den Gebäuden durch einen die Ka näle der Betonplatte durchsetzenden Luftstrom.