DE3813086A1 - Verfahren und einrichtung zur verbesserung von bauwerksteilen, vorzugsweise zur verhinderung von lokaler tauwasserbildung - Google Patents

Description

Die Erfindung soll dazu beitragen, die wirtschaftlich ganz erheblichen Gebäudeschäden für die Zukunft zu mildern. Wie groß der volkswirtschaftliche Wert solcher Bemühungen, wie sie die Erfindung dar­ stellt, angeschlagen wird, läßt sich aus dem soeben erschienenen "Zweiten Schadensbericht" der Deut­ schen Bundesregierung (1988) erkennen.

In technischer Hinsicht hat sich die Erfindung vor allem zur Aufgabe gestellt, die Verhinderung loka­ ler Tauwasserbildungen zu steigern, erwünschte Oberflächentemperaturen realisieren zu können, zur Feuchte tendierende Bereiche gezielt und ohne übermäßigen Energieaufwand trocken zu halten, kurz, dem gegen Bauwerkschäden bemühten Konstrukteur der Fassaden, Dächer usw. bessere Mittel als bisher an die Hand zu geben.

Eine solche Möglichkeit wurde, worauf der Erfindungs­ gedanke beruht, darin gesehen, gleichzei­ tig bzw. kombiniert thermische so­ wohl als strömungstechnische Verfahren oder Mittel einzusetzen, d. h. vorzugsweise günstige physikali­ sche Phänomene beider Art gleichzeitig oder kombi­ niert zur Wirkung zu bringen.

Das neue Verfahren und die neue Einrichtung zur Verbesserung von Bauwerkselementen, wie Fassaden aus Metall und Glas oder aus Holz und Glas, wie Fenster, Glasdächer oder dergleichen Bauwerksteile, zum Beispiel ein neues Verfahren und eine neue Ein­ richtung zur Verhinderung lokaler Tauwasserbildung, zum Erreichen gezielter Oberflächentemperaturen und/oder zum Trocknen feuchter Bereiche u. dgl. sind dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Verwendung von Mitteln, die thermische, und von Mitteln, die strömungstechnische Effekte ergeben, vorliegt, im letzteren Falle in räumlich ge­ richteter Weise, was das strömungstechnische Mit­ tel anbelangt.

Nach der Erfindung kann das strömungstechnische Mit­ tel ein solches sein, das ganz oder teilweise nach einem kapilar-physikalischen Phänomen verläuft, das von M. Knudsen in wissenschaftlicher Hinsicht ausführlich bearbeitet worden ist. In Übereinstim­ mung mit den Usancen der Wissenschaft soll im fol­ genden kurz vom Knudsen-Phänomen gesprochen werden.

Ein sehr eingehender Überblick über die Grundlagen dieses Phänomens findet sich in der Literatur bei Erich Manegold: "Kapillarsysteme", Band 1, Heidelberg, 1955; hier wird besonders auf Seite 165 ff hingewiesen.

Bei dem erfindungsgemäßen strömungstechnischen Mittel handelt es sich also um die Nutzung von Poren natürlicher oder künstlicher Art in allerlei Stoffen oder stattdessen von Kapillaren natürlicher oder künstlicher Art; es handelt sich also um die ganz besonderen, oft sehr kräftigen Phänomene, die zufolge solcher poriger oder kapillarer Strukturen für denKonstrukteur verfügbar sind, wie ja auch selbst die lebende Natur sich dieses Gebietes in stärkstem Maße bedient. (Man denke nur einmal an die Diffusionsvorgänge und den Wassertransport in Bäumen!) Aber auch unsere Altvorderen haben offen­ sichtlich hierüber schon mehr geahnt als wir heute wissen: Man denke an das unverputzte Bauernhaus aus unglasierten, porigen Backsteinen!

Zur Berechnung der Luftmengen für polyporiges bzw. polykapillares Material finden sich ausreichende, auf Emperie begründete Formeln in der genannten Li­ teraturstelle. Das gilt auch, was die von Poren- bzw. Kapillar-Durchmessr abhängigen sogenannten "Grenzfälle" anbelangt; wobei die Erfindung die günstige Eigenschaft vorweist, daß auch bei Über­ schreiten der berechneten Grenzfälle, also z. B. bei besonders weiten Kapillaren (besonders großem Kapillar- Durchmesser) noch eine Wirkung spürbar zu sein pflegt.

Was nun das thermische Mittel der Erfindung anbe­ langt, so kann zweckmäßig elektrische Energie zur Heizung angewandt werden, zumal es heute schon ge­ bräuchlich ist, bei Häusern eigene Erzeugungsanlagen wie z. B. Solarzellen einzubauen.

Die Erfindung empfiehlt besonders die in der Industrie schon üblichen bzw. handelsüblichen elektrischen Hei­ zungsbänder. Es gibt bekanntlich solche (1), die selbstregelnd sind und ihre Heizleistung in Ab­ hängigkeit von der Umgebungstemperatur ohne oder mit zu­ sätzlicher Steuerung oder Regelung individuell an jeder Stelle des Heizbandes abgeben.

Es gehört in den Erfindungsbereich, wenn die Selbst­ steuerung und Selbstregelung bzw. die Fremdsteuerung und Fremdregelung von Feuchtigkeit und/oder Licht und/oder von anderen Parametern abhängig gemacht ist. Wie diese Abhängigkeit bewirkt wird, gehört zum Stande unseres modernen technologischen Wissens.

Ebenso gehört in den Erfindungsbereich, wenn sogen. "Fühler" und Computer zum Dirigieren der erfindungs­ gemäßen Mittel eingesetzt sind. Das Dirigieren kann z. B. auf eine intermittierende, eine abwechselnde oder ähnliche Wirkung mehrerer thermischer Mittel gleicher oder unterschiedlicher Art programmiert sein.

Die Erfindung bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich: Sie kann so verwendet werden, daß sie unter anderem oder besonders zum Ermitteln von Feuer-, Feuchtigkeits-Einbrüchen oder dergleichen dient.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen mitgeteilt. Sowohl die Ausführungsbeispiele, erst recht die Zeichnungen, sind auf das Wesentliche und auf das Prinzip der Erfindung beschränkt, eben, um gerade das Prinzipielle eindringlicher zu verdeutlichen.

In Abb. 1 der Zeichnung ist mit 1 das THERMISCHE MITTEL, ein zwei­ poliges elektrisches Heizband angedeutet. Mit 2 ist das POLIKAPIL­ LARE MITTEL zur Erzielung der laminaren Strömung, also zur Erzielung des Knudsen-Phänomens dargestellt. 3 und 4 stellen begrenzende Flächenelemente dar, z. B. ein Paneelsystem, wie sie im Bauwesen eingesetzt werden. Die Mittel 1 und 2 sind also in räumlicher Kombination vorhanden. Wenn das Mittel 1 thermisch in Funktion tritt, beginnt auch das Mittel 2 zu wirken. - Das Mittel 1 ist im vorliegenden Falle als selbstregelnd zu denken; es kann seine Heizleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur mit selbst­ ständiger Steuerung individuell an jeder Stelle abgeben.

In Abb. 2 sind die Bezeichnungen genau entsprechend Abb. 1 gewählt. Die Bezeichnung 2 deutet also auf das POLYKAPILLARE MITTEL hin.

Mit 5 ist eine Innenecke eines Bauwerkes angedeutet. Man möge sich vorstellen, daß die Ecke feuchtigskeitsgefährdet ist. Die miteinander kombinierten Mittel 1 und 2 sind offensichtlich so angeordnet, daß die aus den Kapillaren austretende Strömung (Luft oder Gas) in diese Ecke gerichtet ist und die erwünschte Trockenhaltung bewirkt. Die Gefahr der TAUWASSERBILDUNG kann also damit beseitigt werden. Die Gefahr von Tauwasserbildungen ist heute besonders gegen, nachdem durch verbesserte Bauelemente der bisher vorhandene natürliche Luft­ austausch zwischen Innen und außen erheblich vermindert sein kann. - Es wird hier also ein häufiges Anwendungsbeispiel schematisch dar­ gestellt.

In Abb. 3 ist das erfindungsgemäße System in Verbindung mit einem Elementrahmen 6 und mit zwei zum Bauwerk gehörenden Glasscheiben 7′ und 7′′ abgebildet. Der THERMISCHE TEIL des Systems besteht hier aus zwei elektrischen Bändern 1′ und 1′′. die passend ge­ krümmt ausgeführt sind. - Eine solche Ausführung wird ganz besonders bei großen Glasflächen (Eingangshallen/Glasdächern u. dergl.) ein­ gesetzt. - Gerade bei einer solchen Anordnung kann sich ein Fortschritt im ENERGIE einsparen und im Komfort (Wohn-Behaglichkeit) besonders deutlich bemerkbar machen.

Die Ausführung nach Abb. 4 stimmt, was das Prinzip anbelangt, mit der Ausführung in Abb. 3 überein. Die Bezeichnung der Mittel und der Bau­ teile sind die gleichen. - Lediglich Mittel 1′ und 1′′ sind derartig angeordnet, daß sie gegenüber dem abdeckenden und schützenden Profil­ rahmen 8 eine Distanz a aufweisen, d. h. das dadurch der Wärmeab­ fluß nach außen und in falsche Richtung behindert wird.

In der Abb. 5 ist ziemlich ausführlich gezeichnet, wie die Er­ findung bei einem Holz-Metallfenster moderner Bauart mit Doppel- Verglasung ausgeführt ist. Mit 10 ist der Holzteil, mit 11 der ALU-Teil des Fensters bezeichnet. Die Bezeichnung der Mittel und Teile entsprechen den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Mit 9′ und 9′′ wird dargestellt, wie verhindert werden kann, daß Abstrahlungswärme des THERMISCHEN MITTELS 1 unerwünscht die Glasscheiben 7′ und 7′′ d. h. allzusehr aufheizt. Damit ist sicher­ gestellt, daß möglichst die volle Wirkung des Systems sich auf den Zwischenraum zwischen den Glasscheiben 7′ und 7′′ auswirkt.

Die Abb. 6 zeigt im allgemeinen bei gleichen Bezeichnungen das Gleiche wie Abb. 5. Es ist aber hier eine Zutrittsöffnung (b) (Evtl. Bohrungen) dargestellt, durch welche Luft nachströmt.

Die Abb. 7 ist insofern ganz besonders interessant, als sie den technischen Fortschritt gegenüber bisher mit ungenügendem Erfolg versuchten Aufheizungen des schweren Bauwerkspfostens 12 ersetzen. Bisher wurde nämlich mit dieser Aufheizung des Pfostens 12, und zwar mit erheblichem Energieaufwand, zu bwirken versucht, die Scheibenfassungen 13′ und 13′′ vor Tauwasser und Korrossion zu schützen.

Gleichzeitig wird durch die Anordnung mit dem erfindungsgemäßen System erreicht, daß die unbefriedigende Beheizung von Bauelementen über schwere Pfosten 12 nun unmittelbar auf die zu heizende Bauelemente abgestellt ist.

In Abb. 8 ist die Anwendung der Erfindung an einem Schrägdach mit Doppelglas dargestellt. 14 deutet einen Dachträger, 15 eine äußere Deckleiste an. Ansonst ist die Zeichnung ohne weiteres verständlich, da die gleichen Bezeichnungen wie bisher benutzt werden.

Abb. 9 entspricht im wesentlichen, einschließlich der Bezeichnungen, der Darstellung nach Abb. 8. Mit 16 ist der Dachträger bezeichnet. Jedoch sind die erfindungsgemäßen Mittel derart angeordnet, daß sie nicht zwischen den Glasscheiben 7′ und 7′′ wirken, sondern unterhalb der Scheiben. Die Wirkung wird damit auf das Traggerippe des Daches ausgedehnt. Dadurch wird insbesondere das Abtropfen von Tauwasser vermieden.

Die Abb. 10 bezweckt darzustellen, daß bei dem rechteckigen Rahmen 17 die erfindungsgemäßen Mittel hier im vorliegenden Falle nur an der unteren Scheibenkante und an der linken Scheibenkante angeordnet sein können.

In Abb. 11 ist gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Mittel auch an der Außenseite c eines Gebäudes angeordnet sein können. Das Gebäude ist mit 18 bezeichnet. Im vorliegenden Falle sind die erfindungsgemäßen Mittel im Bereich der sogenannten "Hinterlüftung" angeordnet, wobei zu bedenken ist, daß solche Hinterlüftungen (d) nicht nur äußerst gebräuchlich, ja sogar oft notwendig sind, und daß gerade in den Hinterlüftungsräumen bisher ungelöste thermische plus strömungstechnische Probleme mit dem erfindungsgemäßen System wirtschaftlich und bequem lösbar sind. - Solche Anord­ nungen gemäß Abb. 11 können vorteilhaft auch vorübergehend genützt werden, insbesondere zum Trocknen von neuen bezw. zum Austrocknen von feuchtem Mauerwerk.

Abb. 12 entspricht Abb. 11. Es soll hier lediglich dar­ gestellt werden, daß der Hinterlüftungsraum 20 nach außen (c) gedämmt oder ungedämmt (19) ausgeführt sein kann.

Abb. 13 zeigt eine doppelwandige Fensterkonstruktion (sogenanntes "Kastenfenster"). In diese Konstruktion sind, wie gezeichnet, mehrfach erfindungsgemäße Systeme eingebaut. Eines zwischen die Fensterscheiben und ein weiteres auf der Innenseite des Bauwerkteiles, also außerhalb der Doppelscheiben. Diese Konstruk­ tion wird besonders in kälteren Klimaten angewandt.

Abb. 14 zeigt ein Bauwerk 18 mit "vorgehängten" Paneels 21/ Glasfassade 22, bei welchem die erfindungsgemäßen Mittel zwischen dem Bauwerk 18 und der Paneels 21/Glas­ fassade 22 eingebaut sind (diesmal mit der Strömungsrichtung nach unten). Der Zweck ist, derartige feuchtigkeitsgefährdete Zwischenräume oder Hohlräume trocken zu halten, bezw. warm zu belüften.

Abb. 15 soll zeigen, daß die beiden erfindungsgemäßen, kombi­ nierten Mittel, also das thermische, wie das andere, das strömungstechnische Mittel, also Element 1 und Element 2 zu einem stab- oder bandförmigen, als einheitliches Ganzes konstruiert, hergestellt oder verwendet werden können. Dabei läßt sich, je nach verwendetem Werkstoff, eine mehr oder weniger große Biegsamkeit (Flexibilität) her­ beiführen.

Der halbkreisförmige Leerraum (e) kann an einem oder beiden Enden offen sein, oder in Intervallen Öffnungen haben.

Abb. 16 ist nach dem Vorangegangenen verständlich. Es handelt sich also hier um eine Variante zu dem in Abb. 15 dargestellten.

Abb. 17 zeigt, daß in bestimmten Fällen die Länge des Strömungs­ wirksamen Teils aufs äußerste verkürzt sein kann, also eine kapillar durchläßige Membrane 23 ist. Auch diese Ausführungs­ form fällt in den Erfindungsbereich. - Diese Ausführungsform kann besonders dann angewendet werden, wenn nur ein geringer strömungs­ technischer Durchsatz gewünscht oder beabsichtigt ist, Gasgemische bei dieser Gelegenheit aufgetrennt werden sollen.

Claims (7)

1. Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung von Bauwerksteilen, wie Fassaden aus Metall und Glas oder aus Holz und Glas, wie Fenster, Glasdächer oder dergleichen Bauwerkselemente, zum Beispiel Verfahren und Einrichtung zur Ver­ hinderung lokaler Tauwasserbildung, zum Erreichen gezielter Oberflächentemperaturen und/oder zum Trocknen feuchter Bereiche u. dgl., gekennzeichnet durch die gleichzeitige Verwendung von Mitteln, die thermische und von Mitteln, die strömungs­ technische Effekte ergeben, vorzugsweise räumlich gerichtete Effekte.

2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungstechnische Mittel ein solches ist, das ganz oder teilweise nach dem sogenannten Knudsen-Phänomen wirkt.

3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Mittel ein oder mehrere sogenannte elektrische Heizungsbänder sind.

4. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heizungsbänder (1) in bekannter Weise selbstregelnd sind und ihre Heizleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstempe­ ratur ohne oder mit zusätzlicher Steuerung oder Regelung individuell an jeder Stelle des Heiz­ bandes abgeben.

5. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abhängigkeit von Feuchtigkeit und/oder Licht und/oder von anderen Parametern besteht.

6. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls von Fühlern und Computern dirigiert verschiedene, gegebenenfalls auch unter­ schiedliche erfindungsgemäße Mittel intermittierend, abwechselnd oder ähnlich zur Wirkung kommen.

7. Verfahren und Einrichtung nach Aspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Verwendung zum Ermitteln von Feuer-, Feuchtigkeits-Einbrüchen oder dergleichen.