DE4423137A1 - Gebäudeaußenwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gebäudeaußenwand mit einer auf der Außenseite ihrer tragenden Struktur vorgesehen Putzschicht.

Die bekannten Gebäudeaußenwände dieser Art haben, sofern sie nur ein Mauerwerk aufweisen, das auf seiner Außenseite die Putzschicht trägt, eine relativ geringe Wärmedämmfähigkeit. Es ist deshalb üblich, zwischen der Außenseite des Mauerwerkes und der Putzschicht eine Wärmedämmschicht anzuordnen. Damit ist es möglich, die Außenwände von Gebäuden so auszuführen, daß sich eine deutliche Einsparung bei der im Gebäude für die Wärmeerzeugung erforderlichen Primärenergie erzielen läßt.

Der Einsparung von Primärenergie in Gebäuden dienen auch die auf dem Dach angeordneten Solarkollektoren, die aber teuer sind, häufig für eine Nachrüstung vorhandener Gebäude nicht geeignet sind und das architektonische Erscheinungsbild des Gebäudes erheblich verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher für die Energieeinsparung in Gebäuden zur Verfügung stehenden Möglich­ keiten zu erweitern. Diese Aufgabe löst eine Gebäudeaußenwand mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Ein zwischen der Putzschicht und der tragenden Struktur der Gebäudeaußenwand angeordnetes Solarenergieabsorbersystem kann einen nennenswerten Teil der auf die Putzschicht auftreffenden und in diese eindringenden Sonnenenergie absorbieren. Die dabei erwärmte Transportflüssigkeit kann überall dort, wo ein Wärmebedarf besteht, ihre Wärmeenergie zumindest teilweise, beispielsweise über einen Wärmetauscher, wieder abgeben. Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen aber darin, daß das Solarenergieabsorbersystem unauffällig, nämlich unsichtbar, in die Gebäudehaut integriert werden kann, so daß die architektonische Gestaltungsmöglichkeiten der Fassade nicht eingeschränkt werden, daß eine Nachrüstung bei bestehen­ den Gebäuden problemlos möglich ist, daß in der Regel große Flächen zur Verfügung stehen, über die sich das Solarenergie­ absorbersystem erstrecken kann, daß außer einer Pumpe oder eventuell einem oder mehreren Ventilen keine beweglichen Teile erforderlich sind, daß eine gute Regelbarkeit gegeben und ein Überheizen des Gebäudes ausgeschlossen ist, weil die Sonnene­ nergie nur dann genutzt zu werden braucht, wenn sie benötigt wird, und daß auch eine freie Kühlung im Sommer möglich ist.

Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn das Solarenergieabsorbersystem zwischen der Putzschicht und einem auf der Außenseite der tragenden Struktur der Wand aufgebrachten Wärmedämmsystem angeordnet ist. Diese Wärmedämm­ systeme dämmen nämlich die Wärmeableitung von der Putzschicht in die tragende Struktur der Wand, also beispielsweise das Mauerwerk, und zwar um so mehr je besser ihre Dämmfähigkeit ist. Da der Trend zu immer dickeren Wärmedämmschichten geht, um den Bedarf an Heizenergie im Gebäude zu senken, werden in der Putzschicht relativ hohe Temperaturen erreicht. Das direkt unter der Putzschicht liegende Solarenergieabsorbersystem ist deshalb vergleichsweise hohen Temperaturen ausgesetzt, was zu entsprechend hohen Temperaturen der Wärmetransportflüssigkeit führt, wodurch die Nutzungsmöglichkeiten der absorbierten Wärmeenergie noch wesentlich verbessert werden. Hinzukommt, daß das Wärmeenergieabsorbersystem dadurch, daß es einen beträchtlichen Anteil der in die Putzschicht eindringenden Energie aufnehmen kann, stark erhöhte, die Stabilität und den Verbund der Putzschicht mit der Wärmedämmschicht gefährdende Temperaturen der Putzschicht zuverlässig zu verhindern vermag.

Im Prinzip wäre es möglich, die Rohrleitung oder Rohrleitungen des Solarenergieabsorbersystems unmittelbar an der tragenden Struktur oder, falls eine Wärmedämmschicht vorgesehen ist, an dieser festzulegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch die Rohrleitungen auf der einen Seite einer Matte festgelegt, die mit der Außenseite der tragenden Struktur oder der Wärmedämmschicht verbunden ist. Hierdurch wird die Verle­ gung wesentlich vereinfacht, zumal eine solche Matte mit den auf ihr festgelegten Rohrleitungen als vorgefertigtes Bauele­ ment ausgeführt sein kann.

Besonders vorteilhaft sind Rohrleitungen aus Metall oder Kunststoff, da solche Rohrleitungen oder Schläuche die auftre­ tenden Wärmedehnungen und insbesondere schockartige Tempera­ turänderungen schadlos aushalten. Ein besonders geeignet Kunststoff ist Polypropylen, das sich auch gut verschweißen läßt, so daß das Verbinden verschiedener Rohrleitungsstücke ohne Schwierigkeiten möglich ist.

Um die Dicke des Solarenergieabsorbersystems möglichst gering halten zu können, wird vorzugsweise ein Innendurchmesser der Rohrleitungen von höchstens 5 mm, vorzugsweise von weniger als 2 mm, gewählt. Es handelt sich also um sogenannte Kapillarroh­ re. Solche erfordern in der Regel eine Parallelschaltung einer größeren Anzahl von Rohrabschnitten, die alle an Verteil- und Sammelleitungen angeschlossen sind, die einen wesentlich größeren Innendurchmesser haben.

In der Regel wird ein Abstand zwischen unmittelbar benachbar­ ten Abschnitten der Rohrleitung oder Rohrleitungen im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 15 mm, zu einer über die gesamte Fläche guten Wärmeabsorption führen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rohrleitungen zumindest teilweise in eine Armierungsmasse eingebettet, welche die Ausdehnungen der Rohrleitungen bei deren Erwärmung so weit ausgleicht, daß die Putzschicht rissefrei bleibt und ihre vor allem für die Wärmedämmschicht wichtige Witterungsbe­ ständigkeit behält.

Die Putzschicht kann auf diese Armierungsmasse aufgetragen sein. Sie kann aber auch durch den die Rohrleitungen nach außen hin abdeckenden Teil der Armierungsmasse gebildet sein.

Vorzugsweise ist die Armierungsmasse mit Carbonfasern und/oder Fasern aus Polyacrylnitril armiert.

Die Armierungsmasse besteht bei einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel aus einem anorganischen oder organischen Bindemittel oder einer Mischung aus solchen Bindemitteln. Weiterhin kann die Armierungsmasse mineralische und/oder organische Füllstof­ fe enthalten. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Armie­ rungsmasse einen hydrophobierenden Stoff enthält.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils des Ausfüh­ rungsbeispiels und verschiedener Wärmebedarfssysteme sowie ihre Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels in größerem Maßstab.

Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete, vertikale Außenwand eines Gebäudes, beispielsweise eines Wohnhauses, weist eine durch ein Mauerwerk gebildete, tragende Struktur 2 auf. Dieses Mauerwerk besteht beispielsweise aus Hohllochziegeln oder Kalksandstein mit einer Dicke von 0,24 m. Die Innenfläche ist mit einer Kalkgipsmörtelschicht 3 in einer Dicke von 0,015 m verputzt. An der Außenseite der tragenden Struktur 2 ist eine aus Steinlamellen bestehende Wärmedämmschicht 4 festgelegt, deren Dicke 0,08 m beträgt. An der der tragenden Struktur 2 abgewandten Außenseite der Wärmedämmschicht 4 sind aneinander anschließend Matten befestigt, auf deren der Wärmedämmschicht 4 abgekehrter Seite Kapillarrohre 5 festgelegt sind. Die Kapillarrohr bestehen aus Polypropylen und haben einen Innen­ durchmesser von 1,7 mm. Alle oder zumindest ein Teil der an jeder Matte festgelegten Kapillarrohre 5 sind parallel ge­ schaltet. Ihr Anfang ist mit einer Verteilerleitung 6, ihr Ende mit einer Sammelleitung 7 verbunden, die auch aus Poly­ propylen bestehen, weshalb eine Verbindung durch Verschweißen möglich ist. Der Durchmesser der Verteilerleitungen 6 und Sammelleitungen 7 beträgt im Ausführungsbeispiel 16 mm. Diese Leitungen sind in Aussparungen 8 der Wärmedämmschicht 4 ver­ legt und an geeigneter Stelle durch die tragende Struktur 2 hindurchgeführt.

Auf die Außenseite der die Kapillarrohre 5 tragenden Matte ist eine Armierungsmasse 9 aufgebracht, deren die Armierungsrohre 5 nach außen abdeckender Teil eine Putzschicht 10 bildet. Die Armierungsmasse 9 kann hohe Ausdehnungen der Kapillarrohre 5 aufnehmen, ohne daß dabei Risse in der Putzschicht 10 entste­ hen oder diese ihre Witterungsbeständigkeit verliert, was vor allem für die Wärmedämmschicht 4 wichtig ist. Auch sprunghafte Änderungen der Temperatur oder ein sehr großes Temperaturge­ fälle gefährden nicht die Armierungsmasse 9 und damit auch nicht die Putzschicht 10.

Als Armierung sind Carbonfasern vorgesehen. Aber auch auch Faser aus Polyacrylnitril oder eine Mischung aus beiden Faser­ arten ist vorteilhaft.

Das Bindemittel der Armierungsmasse ist eine zementverträgli­ che Polymerdispersion. Es kommen aber auch andere organische sowie anorganische Stoffe in Frage. Vorteilhaft sind Kunst­ stoffdispersionen auf Acrylat- und Styrolacrylatbasis, auf Vinylacetatcopolymerisatbasis, Vinylacetatterpolymerisatbasis, oder auf ähnlicher Basis, sowie Mischungen aus solchen Stof­ fen. Als anorganische Bindemittel sind Wasserglas, hydrauli­ sche Zemente oder dergleichen, gegebenenfalls in Mischungen mit den vorgenannten Polymeren, vorteilhaft.

Der Armierungsmasse 9 ist ein hydrophobierender Zusatz beige­ mischt. Als solche Zusätze kommen vor allem Stearate, Si­ loxane, Silikonharze oder dergleichen in Frage. Vorteilhaft ist ferner eine Beimischung zu dem Bindemittel von minerali­ schen oder organischen Füllstoffen. Als mineralische Füllstof­ fe kommen vor allem Quarze, Calcite, Glimmer, Talke und Bims in Betracht, vorzugsweise in einer Korngröße bis zu ca. 6 mm Durchmesser. Im Ausführungsbeispiel weist die Putzschicht 6 eine Korngröße zwischen 2 und 6 mm auf.

Alle Sammelleitungen 7 sind an eine mittels eines Elektromo­ tors antreibbare Pumpe 11 angeschlossen, von deren Druckseite aus im Ausführungsbeispiel Leitungen zu einem Wärmetauscher 12 im Kaltwasserzufluß für eine Brauchwassererwärmung, zu einem Niedertemperatur-Heizsystem 13 mit Wärmepumpe, das beispiels­ weise für die Erwärmung des Wassers in einem Schwimmbad vorge­ sehen ist, zu einem Niedertemperatur-Flächenheizsystem 14, beispielsweise in Form einer Fußbodenheizung, und zu einem Umpumpsystem 15 auf der Nordseite des Gehäuses verlaufen. Die Rückleitungen sind mit den Verteilerleitungen 6 verbunden. In diesen Rückleitungen ist je ein Ventil 23 vorgesehen, um die genannten Systeme 12 bis 15 je nach Bedarf einschalten und ausschalten zu können.

Gefüllt sind die Kapillarrohre 5, die Verteilerleitungen 6, die Sammelleitungen 7 und die Systeme 12 bis 15 mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit einem Gefrierschutzmittel ent­ haltenden Wasser.

Wenigstens ein Temperaturfühler 16 liefert an einen Regler 17 den Wert der in der Armierungsmasse 9 herrschenden Temperatur. Selbstverständlich können auch mehrere Temperaturfühler über die Fassade verteilt in der Armierungsmasse 9 oder an deren Begrenzungsfläche angeordnet sein.

Ein zweiter Temperaturfühler 18 ist im Ausführungsbeispiel im Wärmetauscher 12 angeordnet. Zusätzliche Temperaturfühler könnten im Niedertemperatur-Heizsystem 13 oder der Fußboden­ heizung installiert sein.

Der Regler 17 vergleicht die Temperaturen im Wärmetauscher 12 und der Armierungsmasse 9 und schaltet die Pumpe 11 ein, wenn die Temperatur in der Armierungsmasse 9 diejenige im Wärmetau­ scher 12 überschreitet. Nur wenn die dadurch vom Solarenergie­ absorber gelieferte Energie nicht ausreicht, um das im Wärme­ tauscher 12 erwärmte Brauchwasser auf die gewünschte Tempera­ tur zu bringen, wird ein im Wärmetauscher 12 vorgesehenes Heizsystem 19, das beispielsweise von einem Heizungskessel gespeist wird, eingeschaltet.

Die vom Solarenergieabsorber gelieferte Energie kann auch an das Niedertemperatur-Heizsystem 13 und/oder das Niedertempera­ tur-Flächenheizsystem 14 geliefert werden. Hierzu brauchen nur die zugehörigen Ventile geöffnet zu werden.

Darüber hinaus ist es im Ausführungsbeispiel möglich, das die Kapillarrohre 5 durchströmende Wasser durch ein Rohrsystem 20 zu pumpen, das zwischen dem Mauerwerk 21 und einer Wärmedämm­ schicht 22 auf der Nordseite des Gebäudes verlegt ist. Das Wasser kann beim Durchlaufen durch das Rohrsystem 20 gekühlt und deshalb im abgekühlten Zustand in die Kapillarrohre 5 zurückgeführt werden, wodurch die Putzschicht 10 gekühlt werden kann.

Das Solarenergieabsorbersystem kann auch zu Kühlzwecken ver­ wendet werden. Wenn beispielsweise nachts die Temperatur des die Kapillarrohre 5 enthaltenden Materials, also der Armie­ rungsmasse 9 und/oder der Putzschicht auf einen Wert absinkt, der tiefer liegt als die Innenraumtemperatur, kann das sich in den Kapillarrohren 5 abkühlende Wasser durch Kühlsysteme, im Ausführungsbeispiel also durch das Niedertemperatur-Heizsystem 13, das Niedertemperatur-Flächenheizsystem 14 und/oder das Rohrsystem 20 gepumpt werden.

Claims (16)

1. Gebäudeaußenwand mit einer auf der Außenseite ihrer tragenden Struktur vorgesehenen Putzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Putzschicht (10) und der tragenden Struktur (2) ein Solarenergieabsorbersystem mit wenigstens einer Rohrleitung (5) für den Durchfluß einer Wärmetransportflüssigkeit angeordnet ist.

2. Wand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarenergieabsorbersystem zwischen der Putzschicht (10) und einem auf die Außenseite der tragenden Struktur (2) aufgebrachte Wärmedämmschicht (4) angeordnet ist.

3. Wand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (5) auf der einen Seite einer Matte festgelegt ist, die mit der Außenseite der tragenden Struktur (2) oder der Wärmedämmschicht (3) verbunden ist.

4. Wand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte mit der auf ihr festgelegten Rohrleitung (5) als vorgefertigtes Bauelement ausgeführt ist.

5. Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrleitung (5) wenigstens zwei paral­ lel geschaltete Teilstücke aufweist.

6. Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrleitung (5) aus Metall oder Kunst­ stoff, vorzugsweise Polypropylen, besteht.

7. Wand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Rohrleitung (5) kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2,0 mm, ist.

8. Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen unmittelbar benachbar­ ten Abschnitten der Rohrleitung (5) im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 15 mm, liegt.

9. Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrleitung (5) zumindest teilweise in eine Armierungsmasse (9) eingebettet ist.

10. Wand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzschicht (10) durch den die Rohrleitung (5) nach außen hin abdeckenden Teil der Armierungsmasse (9) gebildet ist.

11. Wand nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsmasse (9) mit Fasern, vorzugsweise Carbon­ faser und/oder Fasern aus Polyacrylnitril, armiert ist.

12. Wand nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Armierungsmasse (9) aus einem organi­ schen oder anorganischen Bindemittel oder einer Mischung eines solchen Bindemittels besteht.

13. Wand nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Armierungsmasse mineralische und/oder organische Füllstoffe enthält.

14. Wand nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Armierungsmasse (9) wenigstens einen hydrophobierenden Stoff enthält.

15. Wand nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil des Bindemittels aus einer zementverträglichen Polymerdispersion besteht.

16. Wand nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Wärmekontakt mit der Rohrleitung wenig­ stens ein Temperaturfühler (16) angeordnet ist.