DE4423716A1 - Baustein mit wärmeisolierend wirkenden inneren Hohlräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen quaderförmigen Baustein mit wärmeisolierend wirkenden inneren Hohlräumen. Ein Baustein dieser Art kann auch ein Ziegel sein. Er dient zur Erstellung von wärmeisolierenden Wänden und kann traditionell vermauert oder mit Dünnbettmörtel verklebt werden. Die Hohlräume können parallel zur Wandfläche vertikal verlaufen, wie bei sogenannten Hochlochziegeln, oder auch horizontal.

Bei herkömmlichen Isolierbausteinen, wie beispielsweise Lochziegeln, Gasbetonsteinen und Bausteinen aus zementgebundenen Leichtbaustoffen, wird versucht, das Wärmeisoliervermögen durch Verwendung eines möglichst leichten Baustoffes zu optimieren. Deshalb verwendet man stark porosierten Ton bei Ziegeln, aufgeschäumten Beton, Bims, Perlit oder dergleichen. Diese Technik findet aber ihre Grenzen in der beschränkten Druckfestigkeit der Leichtbaustoffe.

Weiter ist es bei Isolierbausteinen Stand der Technik, das Wärmeisoliervermögen durch geschickte Anordnung von Luftschlitzen zu verbessern, die von einer Seite zur anderen ganz oder zumindest größtenteils durchgehen. Insbesondere verbessern in Steinlängsrichtung angeordnete und quer zur Wärmestromrichtung gegeneinander versetzte schlitzförmige Hohlräume das Wärmeisoliervermögen, weil dadurch der Wärmestrom im Grundmaterial mehrfach abgelenkt wird und größere Wege zurücklegen muß, als bei homogenem Material. Die länglichen, bei Ziegeln im Strangpreßverfahren hergestellten und deshalb durchgehenden Hohlräume schwächen aber den Zusammenhalt, insbesondere die Querzugfestigkeit der Isolierbausteine. Deshalb kann ein Minimum an Querschnittsfläche von wärmeleitenden Stegen in Wärmestromrichtung nicht unterschritten werden.

Herkömmliche Isolierbausteine, die mit diesen Methoden optimiert wurden, erreichen Wärmeleitzahlen von 0,12 W/mK oder schlechter, bei Ziegeln bestenfalls 0,15 W/mK.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Isolierbausteine zu schaffen, die in herkömmlichem Maße statisch belastbar sind, aber ein wesentlich besseres Wärmeisoliervermögen haben als bisher bekannt.

Ausgehend von Bausteinen der einleitend bezeichneten Art wird diese Aufgabe durch das kennzeichnende Sachmerkmal des Anspruchs 1 und durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 5 gelöst.

Der Wärmetransport in einem Isolierbaustein der genannten Art erfolgt einerseits durch Wärmeleitung im Grundmaterial, d. h. in den Stegen, und andererseits durch Konvektion, Leitung und Strahlung in den Hohlräumen. Neuere Erkenntnisse haben ergeben, daß der Anteil des Wärmetransports durch die luftgefüllten dunklen Hohlräume am gesamten Wärmetransport erheblich ist, und daß darüber hinaus die Wärmestrahlung im Vergleich zur Konvektion am Wärmetransport durch die Hohlräume einen hohen Anteil hat.

Es ist zwar allgemein bekannt, zu Isolationszwecken wärmereflektierende Oberflächen an den vor Wärmestrahlung zu schützenden Objekten vorzusehen, vor allem bei hohen Temperaturen und gegen Sonneneinstrahlung. Gestützt auf die erwähnte Erkenntnis, daß die Wärmestrahlung in den Hohlräumen selbst bei Raumtemperatur einen überraschend hohen Einfluß hat, schlägt die Erfindung vor, diese Möglichkeit zur Reduktion der Wärmestrahlung durch wärmereflektierende Oberflächen in den Hohlräumen von Isolierbausteinen zu nutzen. Dadurch wird das Wärmeisoliervermögen nicht nur durch das Grundmaterial und die Form der Hohlräume, sondern zusätzlich in den Hohlräumen selbst optimiert. Durch das weitgehende Unterbinden der Wärmestrahlung in den Hohlräumen ist eine Senkung des gesamten Wärmetransports in den Hohlräumen bei üblichen Klimatemperaturen um mehr als die Hälfte möglich. Die Wärmeleitzahl für Schlitzlöcher mit weniger als 3 cm Breite beträgt dann weniger als 0,03 W/mK.

Bei Anwendung dieser Technik auf gute Isolierbausteine, die nach traditioneller Methode aus Leichtbaustoffen und mit optimaler Lochanordnung gefertigt sind, gelingt es, Bausteine für statisch belastbare Isolierwände ohne Zusatzdämmung mit Wärmeleitzahlen unter 0,10 W/mK herzustellen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß außer den Hohlräumen auch die Stoßseiten der Isolierbausteine wärmereflektierend beschichtet sind. Dies gilt vor allem für Bausteine, die an den Stoßseiten Vertiefungen aufweisen, die sich nach dem Ansetzen an einen Folgestein der gleichen Lage mit dessen Vertiefungen zu geschlossenen Hohlräumen kombinieren. Somit sind dann auch diese Hohlräume an ihren Innenflächen beschichtet.

Die wärmereflektierende Schicht selbst kann Aluminium oder eine ähnliche wärmereflektierende Komponente enthalten. Diese kann im Ton, in einer Glasur, einem Lack oder irgend einer Deckschicht eingebettet oder mit einer Haftschicht verbunden sein.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen der wärmereflektierenden Schicht besteht darin, daß diese auf den traditionell produzierten Isolierbaustein aufgedampft oder aufgespritzt wird. Insbesondere bei Ziegeln wird vorgeschlagen, daß, sofern eine glatte Oberfläche notwendig ist, vor dem Aufbringen der wärmereflektierenden Schicht als Unterlage für diese eine Glasur aufgebracht wird. Diese bildet eine harte glatte Unterlage, auf die dann z. B. Aluminium aufgedampft werden kann. Statt des Aufdampfens können auch spezielle keramische oder organische Massen aufgespritzt werden, die nachträglich eingebrannt werden.

Die Beschichtung der Hohlräume kann andererseits auch durch konventionelles Aufspritzen eines Kunstharzlackes mit reflektierenden Komponenten erfolgen, da die Beschichtung keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Ein weiteres Verfahren, die Oberflächen von Isolierbausteinen, insbesondere von Ziegeln, zu beschichten, besteht darin, daß der zu formenden Masse bzw. dem Ton wasserlösliche Produkte mit einem niedrigen Emissionskoeffizienten beigemischt werden. Während des Trocknungs- und Brennprozesses wandern diese an die Oberflächen des Rohlings und beschichten diesen gleichmäßig. Falls an den wandparallelen äußeren Oberflächen diese Beschichtung unerwünscht ist, kann diese abgebürstet oder abgeschliffen werden.

Die Wirksamkeit einer wärmereflektierenden Beschichtung läßt sich durch den sogenannten Emissionskoeffizient zahlenmäßig angeben. Er beträgt bei gebranntem Ton oder zementgebundenen Leichtbaustoffen ohne Beschichtung 0,9, bei aluminiumbeschichteten Oberflächen dagegen nur 0,05. Anstriche mit Aluminiumbronze haben einen Emissionskoeffizient von etwa 0,2 und sind somit zur Beschichtung der Hohlräume durchaus geeignet.

Ausführungsbeispiele von Isolierbausteinen, bei denen die Erfindung verwirklicht ist, werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Im einzelnen zeigt, jeweils bruchstückhaft

Fig. 1 die Draufsicht eines Hochlochziegels mit wabenformig angeordneten sechseckigen Hohlräumen (Wabenziegel) und

Fig. 2 die entsprechende Draufsicht eines Hochlochziegels mit versetzten rechteckigen Hohlräumen (Schlitzlochziegel).

Ein Nachbarziegel ist jeweils strichpunktiert angedeutet. Die Hohlräume sind an ihren Wandflächen wärmereflektierend beschichtet. Selbstverständlich ist eine entsprechende Beschichtung bei jeder Form der Hohlräume möglich.

An den Stoßseiten 1 sind diese Ziegel so gestaltet, daß die angrenzenden Ziegelenden das jeweilige Lochmuster ergänzen. Demgemäß sind nicht nur die Innenflächen der querschnittlich sechseckigen bzw. rechteckigen, zur Lagerfläche des Ziegels senkrecht verlaufenden Löcher 2 wärmereflektierend beschichtet, sondern auch die Stoßseiten 1, um auch die Innenflächen der trapezförmigen bzw. rechteckigen Nuten zu erfassen, in denen nach dem Zusammenfügen der Ziegel ebenfalls Wärmetransport durch Strahlung stattfindet. An den Sichtseiten 3 sind die Wandstärken des Ziegels 6 mm stark gewählt worden. Die Wandstärke der inneren Stege beträgt 3 mm.

Beispielsweise wurde ein Wabenziegel mit 15 Lochreihen verwirklicht. Ein mit solchen Ziegeln erstelltes Mauerwerk erreicht bei einer Wandstärke von 30 cm unverputzt, unter Berücksichtigung der genormten Wärmeübergangszahlen und bei einer Wärmeleitzahl des Scherbenmaterials von 0,30 W/mK bei nicht reflektierenden inneren Oberflächen einen k-Wert von 0,38 W/mK. Dabei beträgt der Emissionskoeffizient der Tonoberfläche 0,9. Sind die Oberflächen reflektierend mit einem Emissionskoeffizienten von 0,1 ausgebildet, so wird statt 0,38 W/mK ein k-Wert von 0,25 W/mK erreicht.

Claims (9)

1. Baustein mit wärmeisolierend wirkenden inneren Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Hohlräume (2) wärmereflektierend beschichtet sind.

2. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Stoßseiten (1) wärmereflektierend beschichtet sind.

3. Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht ein Lack mit wenigstens einer reflektierenden Komponente ist.

4. Baustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht Aluminium oder eine ähnliche wärmereflektierende Komponente enthält.

5. Verfahren zur Herstellung von Bausteinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht aufgedampft oder aufgespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht eingebrannt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht auf Ziegel vor dem Brennen aufgebracht wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Bausteinen, insbesondere Ziegeln, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der wärmereflektierenden Schicht als Unterlage für diese eine Glasur aufgebracht wird.

9. Verfahren zur Herstellung von Bausteinen, insbesondere Ziegeln, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohmaterial Ton eine wasserlösliche wärmereflektierende Komponente beigemischt wird, welche während des Trocknungs- und/oder Brennprozesses an die Oberfläche auch der Hohlräume wandert und diese beschichtet.