EP1525357A1 - Wall construction and component for the same - Google Patents

Wall construction and component for the same

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EP1525357A1
EP1525357A1 EP02751048A EP02751048A EP1525357A1 EP 1525357 A1 EP1525357 A1 EP 1525357A1 EP 02751048 A EP02751048 A EP 02751048A EP 02751048 A EP02751048 A EP 02751048A EP 1525357 A1 EP1525357 A1 EP 1525357A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
facing
energy
layer
insulation
Prior art date
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Application number
EP02751048A
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German (de)
French (fr)
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EP1525357B1 (en
Inventor
Christoph Schwan
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Urbigkeit Stefan
Original Assignee
Urbigkeit Stefan
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Filing date
Publication date
Application filed by Urbigkeit Stefan filed Critical Urbigkeit Stefan
Publication of EP1525357A1 publication Critical patent/EP1525357A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1525357B1 publication Critical patent/EP1525357B1/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/7608Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising a prefabricated insulating layer, disposed between two other layers or panels
    • E04B1/7612Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising a prefabricated insulating layer, disposed between two other layers or panels in combination with an air space
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2002/0256Special features of building elements
    • E04B2002/0286Building elements with coatings

Definitions

  • the present invention relates to a wall structure for a brick outer wall of a building with a rear masonry and a facing shell and a component for such a wall structure.
  • FIGS. 2 to 7 show cross sections through previously common masonry and also through types of masonry with reinforced insulation layers.
  • the wall cross-section according to FIG. 2 illustrates a single-layer masonry made of conventional bricks 12, for example bricks or sand-lime bricks.
  • the masonry has a regular thickness of 36.5 cm, and it is provided with plaster 1 (external plaster) or 6 (internal plaster) on both sides.
  • the wall structure combines load-bearing and facade functions in one. As far as building physics are concerned, the thawing zone is located in the interior of the wall cross-section depending on the indoor climate, the working heating system and the weather conditions. There is formation of condensation and measurable moisture penetration of the building material with a corresponding increase in the coefficient of thermal conductivity.
  • the water that has become drippable migrates capillary to the outer wall and is dried there more or less quickly depending on the wind speed and relative humidity of the outside air.
  • the thawing zone occurs on the inside of the wall or immediately behind it, so that condensation water also forms on the inside of the room, combined with all side effects such as the formation of black mold.
  • Such structural damage almost always occurs when heat-insulating materials, including furniture or pictures, are attached to the inner surfaces of such outer walls, since they shift the thawing zone inwards.
  • the thermal insulation capacity depends on the masonry thickness and the moisture level.
  • a normal wall of this type made of solid bricks does not achieve the required insulating ability, so that the brick and tile industry has long been bringing bricks with a high porosity onto the market.
  • Masonry of this type achieves the required minimum insulation values, however at the expense of the storage capacity.
  • the wall construction according to FIG. 2 absorbs the incident solar energy well.
  • the sun's energy is even transmitted particularly well in the moist condensation zones.
  • it is a good and proven wall construction, but it will no longer meet the requirements of the future Energy Saving Ordinance (EnEV).
  • the wall structure shown in FIG. 3 corresponds to that of FIG. 2 with the exception that it is provided on the outside with a generally approximately 80 mm thick insulation layer 4 which is mechanically attached to the masonry.
  • the exterior plaster 1 is, in particular, a synthetic resin plaster that is reinforced in different ways, for example with PVC fabric. Since the insulating effect of this construction is mainly generated by the insulating material, the wall thickness is reduced to the statically required dimension of 24 cm.
  • static and insulating functions are distributed over two different building material layers.
  • the thawing zone in this construction is usually in the front third of the insulation layer 4.
  • the water that has dripped there is directed capillary to the outer surface of the insulation layer, where it is dried by the air flowing past.
  • the external insulation causes a delay in the passage of thermal energy the consequence that the load-bearing masonry cross-section remains in a significantly higher energy state.
  • the outside thin, about 5 mm thick plaster layer 1 is heated, but cools down very quickly due to its low absolute heat storage capacity. During irradiation phases, the heating by irradiation also promotes the drying of the insulation layer 4 to a desired extent.
  • This construction is very disadvantageous in the case of dark coloring which strongly absorbs solar energy, since the then considerable temperature stresses can lead to the formation of cracks in the plaster layer 1. The manufacturers of these insulation systems therefore rightly advise against dark coloring. Overall, this wall construction is almost completely shielded from the radiation gains.
  • the wall structure according to FIG. 3 is a proven wall construction, but in which the solar radiation energy is shielded in a disadvantageous manner. Corresponding buildings are heated exclusively via the heating system, which is unfavorable in terms of energy.
  • the wall construction according to FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3, but according to the new EnEV with a considerably reinforced insulation layer 4, the recommended one
  • the minimum insulation thickness is 20 cm.
  • the technical function is essentially the same as in FIG. 3.
  • static problems can arise due to considerable additional weights in the insulation layer 4 and significant cantilever moments in its anchoring.
  • the wall structure according to FIG. 4 is questionable even in a humid, warm summer climate with a rotated temperature and vapor pressure gradient, since condensation will form on the inside of the insulation material.
  • the vapor barrier located there is then - because it is physically external - a source of structural damage.
  • Fig. 5 shows another traditional wall structure, consisting of a load-bearing masonry 5 made of bricks or sand-lime bricks or other masonry materials, including concrete.
  • the masonry 5 is usually about 24 cm thick, and it is provided with plaster 6 on the inside of the room.
  • An approximately 5 cm thick flowing air layer 3 is arranged in front of this wall 5.
  • the weather skin consists, as a rule, of approximately 11.5 cm thick exposed masonry 2 made of facing bricks or other suitable facing material.
  • the rear masonry 5 forms the outer supporting wall of the building in question with predominantly static functions.
  • the flowing air layer 3 has the task of drying condensation in the front wall cross section, which reaches the outer surface of the wall capillary.
  • the facing layer 2 serves as a facade and weather skin.
  • the wall structure according to FIG. 5 assuming the use of conventional heating systems of the applicable thermal insulation ordinance, is no longer sufficient. Only the plastered inner shell 5 is included in the heat transfer calculation. The air layer 3 and the facing wall 2 are already considered to be the outer zone. The radiation energy from the sun is absorbed by the facing wall 2, so that it will also warm up in winter under favorable conditions. However, the flowing air layer 3 dissipates part of the thermal energy. Heat conduction by convection between the outer shell 2 and the inner wall 5 only takes place to an insignificant extent. However, part of the incident solar energy is transmitted from the outer shell 2 to the inner wall 5 by radiation and thus reduces the temperature gradient between the inner surface of the room and the outer surface of the supporting wall layer. The heat storage capacity of this wall structure is moderately good with regard to the energy gains from the sun's radiation.
  • FIG. 5 is a good wall construction, which is preferably used in coastal areas in northern Germany. However, it does not meet the minimum thermal insulation requirements and is completely inadmissible under the new EnEV.
  • FIG. 6 shows a wall construction that has become widespread in the meantime, in which, for example, a 24 cm thick load-bearing inner wall (rear masonry) 5 with a facing insulation layer 4, a rear ventilation zone 3 and, for example, 11.5 cm thick weather skin made of facing stones 2 are provided.
  • this wall construction is to be assessed roughly like the construction according to FIG. 3.
  • the facing layer 2 is not assessed from a thermal point of view. she can can be replaced by any other type of front and rear-ventilated facade.
  • solar radiation there are only minimal differences to the wall structure according to Fig. 3. It is a good wall construction with sufficient heat storage and sufficient insulation, which, however, will be assessed as insufficient according to the future EnEV.
  • the rear masonry 5 essentially takes on static tasks. Since a 24 cm thick brick or sand-lime brick wall does not offer sufficient thermal protection, the rear masonry 5 of the arrangement according to FIG. 6 must have an at least 60 mm thick insulation layer 4 on its side facing the facing wall shell 2 in order to meet the requirements of DIN 4108. Between the insulation layer 4 and the inside of the facing shell 2 there is the air gap 3 in the illustrated example, about 50 mm wide, for the rear ventilation of the facing wall 2. An interior wall plaster is again indicated at 6.
  • Such a conventional wall structure is based on the standardized requirements for thermal insulation in building construction.
  • the standard (DIN 4108) is based on the idea of a "heat flow", and the standardized insulation technology therefore tries to increase the insulation capacity of a wall structure by installing materials with low thermal conductivity. This works quite well even if the insulation materials are dimensioned correctly A change in meaning has occurred in the course of the development of DIN 4108, which was initially only intended to prevent condensation damage. For years, the aim of the standard has been to save energy more and more. Consequently, the minimum thicknesses of the insulation layers have been continuously increased over the years ,
  • the new standard currently being prepared sees 20 to 30 cm thick insulation layers 4 in _.
  • the standardized calculations on the water vapor passage show uniformly that the thaw zone, i.e. the area in which diffusing water vapor becomes drippable water, is usually in the front third of the Insulating material sets. There is therefore a dampening of the insulating material which reduces the insulating effect.
  • the dew point is 2 to 3 cm in front of the outer surface. The remaining distance from the water can be covered by capillary conduction.
  • rear ventilation is arranged to remove the moisture.
  • an air layer at least 50 mm thick must be provided, which must be designed in such a way that air, like in a fireplace, continuously brushes the insulation layer and thus excess moisture, which has migrated to the surface of the insulation layer by capillary action, is removed by the air flow and transported outdoors ,
  • the arrangement of supply and exhaust air openings in the facing shell is necessary.
  • their drying effect is only guaranteed if the air has a relative humidity of less than 70% and all areas of the insulation surface are also coated.
  • the installed insulation material turns out to be very disadvantageous because it hinders the flow of energy from outside to inside.
  • the flowing air layer extracts the radiated energy by convection of the facing wall before it can benefit the backing.
  • Another problem is that the insulating material must be applied with great care, because ventilation on the side of the supporting wall prevents the insulating effect of the insulating material.
  • the layer thickness in front of the thawing zone is already 8 to 10 cm thick. This distance can no longer be overcome by the water. The water thus remains in the insulation material, where it soaks through the area of the thawing zone. The soaked area becomes ineffective as an insulation layer. It turns into the opposite of thermal insulation, namely a zone of increased heat conduction. With the self-rocking other The process thaws the dew zone further inwards and ultimately reaches the wall cross-section. The masonry is wetted, which is a source of considerable structural damage.
  • This task is based on a wall structure for a brick outer building wall with a backing and a facing shell solved according to the invention in that the facing shell is at least partially constructed from structural elements, in particular bricks, building blocks or the like, which are designed to reflect heat radiation only on their side facing the rear masonry.
  • a component, in particular brick, building block or the like, for use in the production of the facing shell of such a wall structure is provided according to the invention only on its side facing inwards in the walled-in state with a layer reflecting heat radiation.
  • the invention is based on the knowledge that the conventional wall structure shown above only takes into account the problem of heat conduction within the building materials, because the “k numbers” (heat coefficients in W / (m 2 ⁇ ° K) contained in the standard only say something The passage of heat energy in the building material.However, energy losses do not arise from energy sales within the building materials, but solely from the fact that heat energy is released into the environment.How the energy transfer from an outer wall to the environment cannot be deduced from the k-numbers and is not the subject of the relevant standards.
  • the heat transfer through building materials into the outer layers can be tolerated if the energy radiated there can be returned to the building.
  • the latter is done in the present case by the invention Formation of the facing wall on the inside. Since electromagnetic waves in the infrared range basically behave like visible light, they can also be reflected like this.
  • components of the facing shell itself in particular brick or sand-lime brick facing stones, but also bricks of the facing shell provided for subsequent plastering or other materials used for producing facing shells in masonry technology, are designed to reflect heat radiation on their side facing the rear masonry, preferably by them with a reflective layer, e.g. made of evaporated aluminum or other materials with a reflective effect.
  • a reflective layer e.g. made of evaporated aluminum or other materials with a reflective effect.
  • Components of this type can be bricked up in the usual way, water vapor diffusion being ensured via the joints, in particular mortar joints, of the facing shell.
  • the thermal energy coming from the inside and emitted to the outside is largely reflected in the heated masonry cross section.
  • the rear-ventilated facing is preferable. Additional layers of insulation become unnecessary. As far as they are to be used, they can be kept very weak.
  • driving rain in full-wall masonry penetrates to a depth of around 60 mm. In this case, the driving rain does not reach the reflective layer in the case of a facing wall shell that has a thickness of more than 60 mm, so that it therefore has no influence on the drying behavior of the facing wall shell.
  • the gains in radiation from sunlight are also remarkable in winter. These are also not significantly hampered by the heat radiation reflecting design of structural elements of the facing wall, for example by vapor deposition of an aluminum layer. A reflection of the radiated energy back into the facing shell is not possible because no light waves can develop between the reflecting layer and the backing. This would require at least the wavelength of infrared light. On the other hand, the radiation of the thermal energy can at best be slightly impeded by the fact that bright metallic surfaces are bad emitters.
  • FIG. 1 shows a cross section through a wall structure according to the invention
  • Fig. 2 to 6 cross sections for different versions of conventional wall structure
  • Fig. 7 shows a cross section through a wall structure corresponding to Fig. 6, but which is provided with a thicker insulation layer in view of the future Energy Saving Ordinance (EnEV).
  • EnEV future Energy Saving Ordinance
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 for the novel wall structure of a brick outer building wall has a load-bearing rear masonry 5 made of conventional bricks, which are usually about 24 cm thick. In principle, however, weaker reinforced concrete walls and the like can also be considered.
  • the wall structure also includes a facing shell 2, which in the illustrated embodiment is approximately 11.5 cm thick.
  • An insulation layer corresponding to insulation layer 4 of the known arrangements according to FIGS. 3, 4, 6 and 7 is dispensed with.
  • the air chambers 9 are approximately 30 mm thick and are separated from one another by horizontally extending webs 10 bridging the space between the facing wall shell 2 and the rear masonry 5 in order to suppress air circulation.
  • a generally standing air layer is formed in the air chambers 9. This standing layer of air acts as a very good one , ,
  • Insulation layer and it replaces the usual insulation materials in this area.
  • An interior wall plaster is again indicated at 6.
  • the facing shell 2 is constructed from structural elements 11, which can preferably be brick or sand-lime brick facing stones, but can also be natural and artificial stone slabs, fiber cement slabs, plastic panels or the like. Bearing and butt joints, especially mortar joints, are indicated at 7.
  • the components 11 of the facing wall shell 2 are coated with heat radiation reflecting only on their inside, for example provided with a reflective layer 8 made of evaporated aluminum.
  • the entire masonry according to Fig. 1 is bricked in the usual way.
  • the rear wall shell 5 is first erected.
  • the facing shell 2 is created in a second operation from an external scaffold.
  • a soft plate for example a stone wool plate, is to be maintained, preferably with masonry of the facing stones in the space between the facing wall 2 and the facing wall shell 5, which is to be hoisted in accordance with the progress of the work.
  • the present wall construction is based on the knowledge that the dissipation of thermal energy from a wall takes place predominantly through radiation in the infrared range of the electromagnetic wave spectrum, that this radiation can be reflected by glossy layers, preferably metal layers, that air is completely transparent to radiation and also that standing or hardly moved Air layers are by far the best insulation against the energy transfer from particle to particle. Furthermore, this wall structure takes into account that electromagnetic waves can only develop in areas with the minimum length of a light wave, but not between densely interconnected substances like that Inside of the components 11 of the facing wall and the reflective layer 8 applied there.
  • the standing air layer formed in the air chambers 9 - rear ventilation is not necessary here - thus acts as a highly effective insulation layer.
  • this air layer already has a thermal resistance of 0.17 (m 2 x K / W). Since a standing layer of air almost completely prevents heat conduction due to the transfer of kinetic heat energy due to its small mass, the wall construction shown is approximately "energy-tight" with regard to this process.
  • the facing shell 2 also acts as heat-insulating and heat-storing.
  • the thermal energy introduced into the outer wall of the building by the space heating reaches the outside of the load-bearing inner wall 5.
  • the energy arriving there is radiated from there in accordance with the radiation laws. It must be weighted here that, depending on the energy status of the wall construction, at least 85% of the energy is given off by heat radiation.
  • the energy radiated on the outside of the rear masonry 5 strikes the reflection layer 8 and is therefore reflected back according to the laws of reflection. According to available studies, a high-gloss aluminum layer is able to reflect about 80% of the radiated energy. This portion of the thermal energy is therefore completely preserved in the masonry cross-section.
  • this low energy input into the facing shell is desirable since the outer shell 2 should not cool below the temperature of the outside air. There it would be one Defrosting zone in relation to the outside air with the disadvantageous consequences analogous to the phenomena according to the wall structure in Fig. 4.
  • This energy input into the outer shell 2 is also harmless because with this wall structure the front wall shell can also be included as an insulating layer due to the standing air layer. This property of the facing wall thus sufficiently compensates for the initial energy loss via the wall joints 7.
  • the vapor-permeable wall joints 7 of the outer shell 2 take on the necessary moisture balance between the inner wall 5, the air layer 9 and the facing wall 2.
  • the entire wall structure is therefore open to diffusion. This is of great importance because the thawing zone of this wall construction is either in the standing air layer or in the facing wall, depending on the weather and heating conditions.
  • the present construction is considerably more advantageous with regard to the radiation gains from sunlight, since these can act on the rear masonry 5 essentially unhindered via the outer shell 2 on the way of the radiation from the outer shell 2 through the air layer 3.
  • the radiation energy from the sunlight primarily heats the facing wall shell 2, so that it will heat up well above the ambient air temperature even on clear winter sunny days. With the usual wall building materials for facing shells, this is uniformly warmed after about 2 hours of radiation.
  • the facing wall 2 in turn now - to a small extent by convection in the now somewhat more turbulent air layer in the air chambers 9, for the most part by radiation - emits the collected solar energy onto the rear masonry 5.
  • the following effects are to be considered:
  • the air layer in the air chambers 9 does not represent an obstacle to the passage of the heat radiation. It is therefore irrelevant to the radiation process.
  • the reflection layer 8 does not hinder the radiation, since it is attached tightly to the back of the facing stones and thus reflection into the facing shell 2 is impossible.
  • the reflection layer 8 is generally a relatively poor emitter, so that the radiation process to the backing 5 is somewhat delayed.
  • this effect is desirable because it harmonizes with the very good heat capacity of masonry.
  • a favorable and compensating effect here is that when the facing wall 2 is heated, condensation water deposited there evaporates in the air layer of the air chambers 9, as a result of which the thermal conductivity of this air layer in this phase has an effect from the moisture adiabatic behavior of the air in such a way that it improves As dry air, it transports energy from the outside to the inside.
  • the wall construction according to the invention represents a revolution in conventional masonry construction, since for the first time physical effects and events are translated into a construction in which the correct conclusions are drawn in particular that the major part of the energy loss from a wall is not due to the thermal conductivity of the building materials is determined, but by the emission of electromagnetic waves in the infrared range.
  • a possible variant of the facade cladding with mirrored facing stones shown in Fig. 1 is the use of thin-walled facade panels, e.g. from ETERNIT AG, which are equipped with reflective material on the back.
  • the decisive factor for this wall construction is less the reduction of transmission heat losses than the improvement of the energy balance in the course of the heating period, which is largely determined by the fact that not only heat energy is retained in the building, but also that heat energy arriving from the outside enters the envelope surfaces is hindered as little as possible. Such effects naturally occur only slightly on sun-drenched areas of a building, i.e. on the east, south and west sides, and only slightly on the north sides.
  • radiant heat energy originating from the inside is used in the radiation exchange standing areas with different radiation coefficients in the building.
  • the standing air layer hinders the transfer of energy from the inside to the outside due to its low thermal conductivity.
  • the measurements showed good agreement with the thermal conductivities according to DIN 4108-6.
  • the standing layer of air adjusts to a high proportion of water vapor.
  • the relative humidity within the air layer is 90% and more in winter.
  • water vapor condensation occurs on the reflective inner layers, in which the heat of condensation, i.e. the amount of energy, is used to change the state of matter from liquid to gaseous at constant material temperature and in tables for water with 627 Wh / kg is released - similar to other heat recovery systems in the ventilation system area - and thus the temperature level in the air gap is raised.
  • the temperature gradient that linearly determines the passage of energy decreases accordingly.
  • the facade panel When comparing coated and uncoated facade panels, it must be taken into account that depending on the surface color, the facade panel is heated by absorption of the non-reflected light. This creates a temperature gradient between the facade panel and the air layers on both sides. Compared to the environment, the energy input is partly convectively, partly reduced by radiation. This loss of energy has to be accepted. Since even heating of the entire material can be assumed in the case of thin facade panels, there is also a desired internal energy transfer in order to improve the energy balance. This depends partly on the temperature gradient between the plate and the wall construction, but also on the radiation processes between the plate and the wall.
  • reflectively coated panels differ from uncoated material.
  • the reflective layer is a bad radiator, so that thermal energy is poorly broken down by radiation. The result is a higher heating of the coated material than is the case with the uncoated material.
  • the coated plate has a considerably greater temperature gradient between the plate and the outer wall behind it. Assuming that the rooms behind the outer wall are brought to a room air temperature of +20 ° C and that the wall surface has a permanent temperature of +10 ° C due to heat conduction, there can be a temperature difference between the plate and the wall surface of 30 ° C and come beyond, although winter conditions exist.
  • the present construction therefore has a temperature gradient from outside to inside with a corresponding energy flow.
  • E stands for energy
  • T for the absolute temperature in Kelvin
  • C for the radiation coefficient as part of the Stefan-Boltzmann constant 5.67.
  • the heat transfer coefficient "Alpha" in W / m 2 x K has to be increased by the value 12 xw 1 2 according to generally accepted rules of thumb.
  • w is the flow velocity in m / s the heat transfer can be up to 50 times greater than is assumed for standing air.
  • the swirled air layer comes to rest and is then an effective insulation layer again.
  • the advantage of the wall structure according to the invention is that it favors the transfer of energy from the outside in, but hinders the transfer of energy from the inside out.
  • the present wall structure differs fundamentally from the conventional insulation technology, the advantage of which is to reduce the transmission heat loss from the inside to the outside, but the decisive disadvantage of which is the hindrance of the exogenous energy input. It should be appreciated that in the time distribution of core heating and heating transition times, the hindrance to exogenous energy input due to external insulation layers worsens the year-round energy balance, although the thermal conductivity figures are significantly improved
  • the outer wall surfaces are almost completely equipped with electrically conductive material. This also leads to a certain shield against electromagnetic waves. It turned out that the reception for the widespread radio telephones is obviously significantly deteriorated. In view of the concern that an excess of electromagnetic waves can lead to health damage, it is conceivable that the wall structure according to the invention is also advantageous in this regard.

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Abstract

The present invention relates to a wall construction for an exterior brick wall of a building, comprising a rear brickwork and a front brickwork, which is characterized in that the front brickwork (2) is made at least in part of constructional elements (11), particularly bricks, building blocks and the like, which at their side facing the rear brickwork (5) are designed to be reflective for heat radiation. The invention further relates to a constructional element, in particular a brick, a building block or the like, for use in the production of the front brickwork of such a wall construction which on the side which in the walled-in state faces inwardly, is provided with a layer (8) which is reflective for heat radiation.

Description

Wandaufbau und Bauelement dafür Wall structure and component therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand mit einem Hintermauerwerk und einer Vormauerschale sowie ein Bauelement für einen solchen Wandaufbau.The present invention relates to a wall structure for a brick outer wall of a building with a rear masonry and a facing shell and a component for such a wall structure.
Die beiliegenden Figuren 2 bis 7 zeigen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Querschnitte durch bisher übliches Mauerwerk und auch durch Bauarten von Mauerwerk mit verstärkten Dämmschichten.For better understanding of the present invention, the attached FIGS. 2 to 7 show cross sections through previously common masonry and also through types of masonry with reinforced insulation layers.
Der Wandquerschnitt gemäß Fig. 2 veranschaulicht ein einschaliges Mauerwerk aus üblichen Mauersteinen 12, z.B. Ziegel oder Kalksandsteinen. Das Mauerwerk hat eine Regelstärke von 36,5 cm, und es ist beidseitig mit Verputz 1 (Außenputz) beziehungsweise 6 (Innenputz) versehen. Der Wandaufbau vereinigt dabei tragende und fassadentechnische Funktionen in Einem. Was die Bauphysik anbelangt befindet sich die Tauzone je nach raumklimatischen Bedingungen, dem arbeitenden Heizungssystem und den Wetterbedingungen im Innenbereich des Wandquerschnittes. Dort kommt es zu Tauwasserbildung und zu einer messbaren Durchfeuchtung des Baustoffs mit einer entsprechenden Erhöhung der Wärmeleitzahl. Das tropfbar gewordene Wasser wandert kapillar zur Außenwand und wird dort in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit und relativer Feuchte der Außenluft mehr oder weniger schnell abgetrocknet. Unter ungünstigen Bedingungen stellt sich die Tauzone auf der Innseite der Wand oder unmittelbar dahinter ein, sodass es auch zu Tauwasserbildung auf der Rauminnenseite kommt, verbunden mit allen Begleiterscheinungen wie zum Beispiel der Bildung von Schwarzschimmel. Derartige Bauschäden stellen sich fast immer ein, wenn auf den Innenflächen derartiger Außenwände wärmedämmende Stoffe, auch Möbel oder Bilder, angebracht sind, da sie die Tauzone nach innen verlagern. Bei der in sich homogenen Konstruktion hängt die Wärmedämmfähigkeit von der Mauerwerksstärke und dem Feuchtigkeitszustand ab. Eine normale Wand dieser Bauart aus Vollziegeln erreicht die erforderliche Dämmfähigkeit nicht, sodass die Ziegelindustrie seit längerem Mauersteine mit einer hohen Porosität auf den Markt bringt. Mauerwerk dieser Bauart erreicht die geforderten Mindestdämmwerte, allerdings zu Lasten der Speicherfähigkeit.The wall cross-section according to FIG. 2 illustrates a single-layer masonry made of conventional bricks 12, for example bricks or sand-lime bricks. The masonry has a regular thickness of 36.5 cm, and it is provided with plaster 1 (external plaster) or 6 (internal plaster) on both sides. The wall structure combines load-bearing and facade functions in one. As far as building physics are concerned, the thawing zone is located in the interior of the wall cross-section depending on the indoor climate, the working heating system and the weather conditions. There is formation of condensation and measurable moisture penetration of the building material with a corresponding increase in the coefficient of thermal conductivity. The water that has become drippable migrates capillary to the outer wall and is dried there more or less quickly depending on the wind speed and relative humidity of the outside air. Under unfavorable conditions, the thawing zone occurs on the inside of the wall or immediately behind it, so that condensation water also forms on the inside of the room, combined with all side effects such as the formation of black mold. Such structural damage almost always occurs when heat-insulating materials, including furniture or pictures, are attached to the inner surfaces of such outer walls, since they shift the thawing zone inwards. In the case of the homogeneous construction, the thermal insulation capacity depends on the masonry thickness and the moisture level. A normal wall of this type made of solid bricks does not achieve the required insulating ability, so that the brick and tile industry has long been bringing bricks with a high porosity onto the market. Masonry of this type achieves the required minimum insulation values, however at the expense of the storage capacity.
Die Wandkonstruktion gemäß Fig. 2 nimmt die eingestrahlte Sonnenenergie gut auf. In den durchfeuchteten Tauwasserzonen wird die Sonnenenergie sogar besonders gut weitergeleitet. In dieser Hinsicht handelt es sich um eine gute und bewährte Wandkonstruktion, die jedoch den Anforderungen der künftigen Energieeinsparverordnung (EnEV) nicht mehr genügt.The wall construction according to FIG. 2 absorbs the incident solar energy well. The sun's energy is even transmitted particularly well in the moist condensation zones. In this regard, it is a good and proven wall construction, but it will no longer meet the requirements of the future Energy Saving Ordinance (EnEV).
Der in Fig. 3 gezeigte Wandaufbau entspricht dem der Fig. 2 mit der Ausnahme, dass er außen mit einer in der Regel etwa 80 mm dicken Dämmschicht 4 versehen ist, die am Mauerwerk mechanisch befestigt ist. Bei dem Außenputz 1 handelt es sich insbesondere um einen Kunstharzputz, der auf unterschiedliche Weise bewehrt ist, zum Beispiel mit Gewebe aus PVC. Da die dämmende Wirkung dieser Konstruktion überwiegend durch den Dämmstoff erzeugt wird, ist die Wandstärke auf das statisch erforderliche Maß von 24 cm reduziert.The wall structure shown in FIG. 3 corresponds to that of FIG. 2 with the exception that it is provided on the outside with a generally approximately 80 mm thick insulation layer 4 which is mechanically attached to the masonry. The exterior plaster 1 is, in particular, a synthetic resin plaster that is reinforced in different ways, for example with PVC fabric. Since the insulating effect of this construction is mainly generated by the insulating material, the wall thickness is reduced to the statically required dimension of 24 cm.
Bei dem Wandaufbau gemäß Fig. 3 sind statische und dämmende Funktionen auf zwei unterschiedliche Baustoffschichten verteilt. Die Tauzone liegt bei dieser Konstruktion in der Regel im vorderen Drittel der Dämmschicht 4. Das dort tropfbar gewordene Wasser wird kapillar zur Außenfläche der Dämmschicht geleitet, wo es von der vorbeiströmenden Luft abgetrocknet wird. Die Außendämmung bewirkt eine Verzögerung des Wärmeenergiedurchgangs mit der Folge, dass der tragende Mauerwerksquerschnitt in einem deutlich höheren Energiezustand verbleibt.3, static and insulating functions are distributed over two different building material layers. The thawing zone in this construction is usually in the front third of the insulation layer 4. The water that has dripped there is directed capillary to the outer surface of the insulation layer, where it is dried by the air flowing past. The external insulation causes a delay in the passage of thermal energy the consequence that the load-bearing masonry cross-section remains in a significantly higher energy state.
Einstrahlende Sonnenenergie trifft nahezu unmittelbar auf die Dämmschicht 4, wo sie am weiteren Eintritt in die Mauerkonstruktion gehindert wird. Die außenliegende dünne, cirka 5 mm starke Putzschicht 1 wird erwärmt, kühlt jedoch wegen ihrer geringen absoluten Wärmespeicherungsfähigkeit auch sehr rasch wieder aus. Bei Einstrahlungsphasen befördert die Erwärmung durch Einstrahlung auch in wünschbarem Umfang die Abtrocknung der Dämmschicht 4. Sehr nachteilig ist diese Konstruktion bei dunkler und die Sonnenenergie stark absorbierender Farbgebung, da die dann erheblichen Temperaturspannungen zur Rissbildung in der Putzschicht 1 führen können. Die Hersteller dieser Dämmsysteme raten daher zu Recht von einer dunklen Farbgebung ab. Insgesamt ist diese Wandkonstruktion gegen die Einstrahlungsgewinne nahezu vollständig abgeschirmt.Irradiating solar energy strikes the insulation layer 4 almost immediately, where it is prevented from entering the wall construction. The outside thin, about 5 mm thick plaster layer 1 is heated, but cools down very quickly due to its low absolute heat storage capacity. During irradiation phases, the heating by irradiation also promotes the drying of the insulation layer 4 to a desired extent. This construction is very disadvantageous in the case of dark coloring which strongly absorbs solar energy, since the then considerable temperature stresses can lead to the formation of cracks in the plaster layer 1. The manufacturers of these insulation systems therefore rightly advise against dark coloring. Overall, this wall construction is almost completely shielded from the radiation gains.
Neuerdings werden bei dieser Konstruktion Bauschäden bekannt, die auf die starke Auskühlung der Oberflächen durch Abstrahlung von Wärmeenergie zurückgehen, wobei wegen der Dämmschicht nur wenig Wärmeenergie zur Oberfläche geleitet wird. Die stark ausgekühlten Oberflächen werden zur Kondensationsebene gegenüber der Außenluft. Sie werden daher von Tauwasser benässt oder beschlagen mit Reif. Die Folgen sind Veralgung der Oberflächen und die Durchnässung des Dämmstoffes.Recently, structural damage has become known in this construction, which is due to the strong cooling of the surfaces by radiation of thermal energy, with only a small amount of thermal energy being conducted to the surface due to the insulating layer. The strongly cooled surfaces become a condensation level in relation to the outside air. They are therefore wetted by condensation or misted with frost. The consequences are algae growth on the surfaces and wetting of the insulation material.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass es sich bei dem Wandaufbau gemäß Fig. 3 um eine bewährte Wandkonstruktion handelt, bei der jedoch in nachteiliger Weise die Sonneneinstrahlungsenergie abgeschirmt ist. Die Beheizung entsprechender Gebäude erfolgt ausschließlich über die Heizungsanlage, was energiewirtschaftlich ungünstig ist.In summary, it should be noted that the wall structure according to FIG. 3 is a proven wall construction, but in which the solar radiation energy is shielded in a disadvantageous manner. Corresponding buildings are heated exclusively via the heating system, which is unfavorable in terms of energy.
Die Wandkonstruktion nach Fig. 4 entspricht derjenigen von Fig. 3, jedoch nach neuer EnEV mit erheblich verstärkter Dämmschicht 4, deren empfohlene Mindestdämmstärke 20 cm beträgt. Die technische Funktion ist im Wesentlichen die gleiche wie bei Fig. 3. Es kann jedoch zu statischen Problemen wegen erheblicher Mehrgewichte in der Dämmschicht 4 und bedeutender Kragmomente in deren Verankerungen kommen.The wall construction according to FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3, but according to the new EnEV with a considerably reinforced insulation layer 4, the recommended one The minimum insulation thickness is 20 cm. The technical function is essentially the same as in FIG. 3. However, static problems can arise due to considerable additional weights in the insulation layer 4 and significant cantilever moments in its anchoring.
Bauphysikalisch wird durch Verstärkung der Dämmschicht 4 rechnerisch eine bedeutende Verminderung des Wärmedurchgangs erreicht. Die Anordnung gemäß Fig. 4 ist jedoch in erheblichem Masse schadensgefährdet, da die vor der Tauzone liegende Dämmschichtstärke durch den kapillaren Druck nicht mehr überwunden werden kann. Bei Dämmstoffen aus Polystyrol ist ohnehin die kapillare Leitfähigkeit wegen der Materialstruktur sehr gering. Bei faserigen Dämmstoffen ist die kapillare Leitung strukturbedingt im Wesentlichen nur parallel zur Außenwandfläche möglich. Diese Konstruktion ist daher nur bei Verwendung von dampfdichten Dämmstoffen möglich, zum Beispiel von doppelllagig verlegten Schaumglasplatten im Klebeverfahren mit zusätzlicher mechanischer Verankerung. Die durchfeuchteten Zonen fallen als Dämmzone aus. Der sich weiter entwickelnde Prozess führt zur vollständigen Durchnässung des Dämmstoffes. Denkbar ist eine derartige Konstruktion allenfalls dann, wenn wirksame Dampfsperren vor dem Dämmstoff angeordnet werden. Solche Dampfsperren verhindern jedoch die Wasserdampfdiffusion durch die Wand, worunter volkstümlich das „Atmen" einer Wand verstanden wird.In terms of building physics, a significant reduction in the heat transfer is achieved by reinforcing the insulation layer 4. The arrangement according to FIG. 4 is, however, at considerable risk of damage, since the insulation layer thickness lying in front of the thaw zone can no longer be overcome by the capillary pressure. With polystyrene insulation materials, the capillary conductivity is very low anyway due to the material structure. In the case of fibrous insulating materials, the capillary line is essentially only possible parallel to the outer wall surface due to the structure. This construction is therefore only possible when using vapor-tight insulation materials, for example double-layer foam glass panels using the adhesive process with additional mechanical anchoring. The wet zones fail as an insulation zone. The developing process leads to the complete dampening of the insulation material. Such a construction is only conceivable if effective vapor barriers are arranged in front of the insulation material. However, such vapor barriers prevent water vapor diffusion through the wall, which is commonly understood to mean the "breathing" of a wall.
Bedenklich ist der Wandaufbau gemäß Fig. 4 selbst in Verbindung mit den unverzichtbaren Dampfsperren auch in feuchtwarmem Sommerklima bei gedrehtem Temperatur- und Dampfdruckgefälle, da es hier zu Tauwasserbildung auf der Innenseite des Dämmstoffes kommen wird. Die dort befindliche Dampfsperre ist dann - da bauphysikalisch außenliegend - eine Quelle von Bauschäden.Even in connection with the indispensable vapor barriers, the wall structure according to FIG. 4 is questionable even in a humid, warm summer climate with a rotated temperature and vapor pressure gradient, since condensation will form on the inside of the insulation material. The vapor barrier located there is then - because it is physically external - a source of structural damage.
Was die Sonnenenergie anbelangt, treten wegen der erhöhten Dämmstoffdicken die bereits bei der Anordnung der Fig. 3 genannten nachteiligen Effekte verstärkt ein. Zu zusätzlichen Bauschäden kann es dadurch kommen, dass - solange die Dämmschicht 4 noch nicht vollständig durchfeuchtet ist - die Außenschicht 1 durch Abstrahlung weit unter die Außenlufttemperatur abkühlt und hierdurch zur Tauzone für die winterliche Außenluft wird. Es kommt zur Reifbildung und anschließender Durchfeuchtung der Außenschicht. Mit Eintritt der Vegetationsphase im zeitigen Frühjahr kommt es auf den durchfeuchteten Flächen zur Moos- und Algenbildung mit nachfolgender Zerstörung der Außenhaut. Insgesamt ist die Lösung gemäß Fig. 4 als bauschadensträchtige Fehlkonstruktion mit erheblichem Kostenaufwand zu bewerten, von der trotz der hierzu führenden Vorschriften der EnEV dringend abgeraten werden muss.As far as solar energy is concerned, those already mentioned in the arrangement of FIG. 3 occur because of the increased insulation thicknesses adverse effects intensified. Additional structural damage can result from the fact that - as long as the insulation layer 4 is not yet completely wet - the outer layer 1 cools down far below the outside air temperature and thus becomes a dew zone for the winter outside air. There is formation of frost and subsequent moistening of the outer layer. With the onset of the vegetation phase in early spring, moss and algae are formed on the moistened areas with subsequent destruction of the outer skin. Overall, the solution according to FIG. 4 is to be assessed as a faulty construction which is liable to damage the building structure and at considerable cost, which, despite the provisions of the EnEV leading to it, must be strongly discouraged.
Fig. 5 zeigt einen weiteren traditionellen Wandaufbau, bestehend aus einem tragenden Mauerwerk 5 aus Ziegeln oder Kalksandsteinen oder sonstigen Mauerwerksmaterialien, auch Beton. Das Mauerwerk 5 ist meist etwa 24 cm stark, und es ist auf der Rauminnenseite mit Verputz 6 versehen. Vor dieser Wand 5 ist eine etwa 5 cm dicke strömende Luftschicht 3 angeordnet. Die Wetterhaut besteht aus einem in der Regel etwa 11,5 cm starken Sichtmauerwerk 2 aus Vormauerziegeln oder gleich gut geeignetem anderem Vormauermaterial. Das Hintermauerwerk 5 bildet die äußere Tragwand des betreffenden Gebäudes mit überwiegend statischen Funktionen. Die strömende Luftschicht 3 hat die Aufgabe, Tauwasser im vorderen Wandquerschnitt, das bis zur Wandaußenfläche kapillar gelangt, abzutrocknen. Die Vormauerschicht 2 dient als Fassade und Wetterhaut.Fig. 5 shows another traditional wall structure, consisting of a load-bearing masonry 5 made of bricks or sand-lime bricks or other masonry materials, including concrete. The masonry 5 is usually about 24 cm thick, and it is provided with plaster 6 on the inside of the room. An approximately 5 cm thick flowing air layer 3 is arranged in front of this wall 5. The weather skin consists, as a rule, of approximately 11.5 cm thick exposed masonry 2 made of facing bricks or other suitable facing material. The rear masonry 5 forms the outer supporting wall of the building in question with predominantly static functions. The flowing air layer 3 has the task of drying condensation in the front wall cross section, which reaches the outer surface of the wall capillary. The facing layer 2 serves as a facade and weather skin.
Was die Bauphysik anbelangt, diffundiert Wasserdampf von der Rauminnenseite in den Tragwandquerschnitt ein. Dieser Wasserdampf verändert sich durch Kondensation in der Tauzone in tropfbares Wasser, wobei die hierbei entstehende Kondensationswärme den Taupunkt geringfügig zur Wandaußenzone hin verlagert. Von dort aus wandert das Wasser kapillar nach außen bis zur Luftschicht 3 und trocknet dort ab. Nach innen wanderndes Wasser verwandelt sich wiederum in Wasserdampf.As far as building physics is concerned, water vapor diffuses from the inside of the room into the cross-section of the supporting wall. This water vapor changes due to condensation in the thawing zone into drippable water, whereby the heat of condensation arising in this way shifts the dew point slightly towards the outer wall zone. From there, the water migrates capillary outside to the air layer 3 and dries there. Water migrating inward turns into water vapor.
Vom Wärmeschutz her genügt der Wandaufbau gemäß Fig. 5 unter der Annahme des Einsatzes konventioneller Heizsysteme der geltenden Wärmeschutzverordnung nicht mehr. In die Wärmedurchgangsberechnung wird lediglich die verputzte Innenschale 5 einbezogen. Die Luftschicht 3 und die Vormauerschale 2 gelten bereits als Außenzone. Die Strahlungsenergie aus der Sonne wird von der Vormauerschale 2 aufgenommen, sodass sie sich auch im Winter unter günstigen Bedingungen erwärmen wird. Die strömende Luftschicht 3 führt jedoch einen Teil der Wärmeenergie ab. Eine Wärmeleitung durch Konvektion zwischen Außenschale 2 und Innenwand 5 findet nur in nicht nennenswertem Masse statt. Ein Teil der eingestrahlten Sonnenenergie wird jedoch von der Außenschale 2 auf die Innenwand 5 durch Strahlung übertragen und verringert so das Temperaturgefälle zwischen der Rauminnenfläche und der Außenfläche der tragenden Wandschicht. Die Wärmespeicherungsfähigkeit dieses Wandaufbaus ist im Hinblick auf die Energiegewinne aus der Sonneneinstrahlung mäßig gut.In terms of thermal insulation, the wall structure according to FIG. 5, assuming the use of conventional heating systems of the applicable thermal insulation ordinance, is no longer sufficient. Only the plastered inner shell 5 is included in the heat transfer calculation. The air layer 3 and the facing wall 2 are already considered to be the outer zone. The radiation energy from the sun is absorbed by the facing wall 2, so that it will also warm up in winter under favorable conditions. However, the flowing air layer 3 dissipates part of the thermal energy. Heat conduction by convection between the outer shell 2 and the inner wall 5 only takes place to an insignificant extent. However, part of the incident solar energy is transmitted from the outer shell 2 to the inner wall 5 by radiation and thus reduces the temperature gradient between the inner surface of the room and the outer surface of the supporting wall layer. The heat storage capacity of this wall structure is moderately good with regard to the energy gains from the sun's radiation.
Prinzipiell handelt es sich bei der Anordnung der Fig. 5 um eine gute Wandkonstruktion, die vorzugsweise in küstennahen Bereichen Norddeutschlands eingesetzt wird. Sie erfüllt jedoch die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nicht, und sie ist vollkommen unzulässig nach der neuen EnEV.In principle, the arrangement of FIG. 5 is a good wall construction, which is preferably used in coastal areas in northern Germany. However, it does not meet the minimum thermal insulation requirements and is completely inadmissible under the new EnEV.
Fig. 6 zeigt eine inzwischen weit verbreitete Wandkonstruktion, bei der eine beispielsweise 24 cm starke tragende Innenwand (Hintermauerwerk) 5 mit vorgesetzter Dämmschicht 4, eine Hinterlüftungszone 3 und eine zum Beispiel 11,5 cm dicke Wetterhaut aus Vormauersteinen 2 vorgesehen sind. Diese Wandkonstruktion ist bauphysikalisch etwa wie der Aufbau nach Fig. 3 zu bewerten. Die Vormauerschicht 2 wird wärmetechnisch nicht bewertet. Sie kann durch jede andere Art der vorgesetzten und hinterlüfteten Fassade ersetzt werden. Im Hinblick auf die Sonneneinstrahlung bestehen nur minimale Unterschiede zum Wandaufbau nach Fig. 3. Es handelt sich um eine gute Wandkonstruktion mit ausreichender Wärmespeicherung und ausreichender Dämmwirkung, die jedoch nach der künftigen EnEV als nicht ausreichend bewertet wird.6 shows a wall construction that has become widespread in the meantime, in which, for example, a 24 cm thick load-bearing inner wall (rear masonry) 5 with a facing insulation layer 4, a rear ventilation zone 3 and, for example, 11.5 cm thick weather skin made of facing stones 2 are provided. In terms of building physics, this wall construction is to be assessed roughly like the construction according to FIG. 3. The facing layer 2 is not assessed from a thermal point of view. she can can be replaced by any other type of front and rear-ventilated facade. With regard to solar radiation, there are only minimal differences to the wall structure according to Fig. 3. It is a good wall construction with sufficient heat storage and sufficient insulation, which, however, will be assessed as insufficient according to the future EnEV.
Das Hintermauerwerk 5 übernimmt dabei im Wesentlichen statische Aufgaben. Da eine 24 cm dicke Ziegel- oder Kalksandsteinwand keinen ausreichenden Wärmeschutz bietet, muss das Hintermauerwerk 5 der Anordnung gemäß Fig. 6 an seiner der Vormauerschale 2 zugewendeten Seite eine mindestens 60 mm starke Dämmschicht 4 tragen, um die Anforderungen der DIN 4108 zu erfüllen. Zwischen der Dämmschicht 4 und der Innenseite der Vormauerschale 2 befindet sich der im veranschaulichten Beispiel etwa 50 mm breite Luftspalt 3 zur Hinterlüftung der Vormauerschale 2. Ein Innenwandputz ist wieder bei 6 angedeutet.The rear masonry 5 essentially takes on static tasks. Since a 24 cm thick brick or sand-lime brick wall does not offer sufficient thermal protection, the rear masonry 5 of the arrangement according to FIG. 6 must have an at least 60 mm thick insulation layer 4 on its side facing the facing wall shell 2 in order to meet the requirements of DIN 4108. Between the insulation layer 4 and the inside of the facing shell 2 there is the air gap 3 in the illustrated example, about 50 mm wide, for the rear ventilation of the facing wall 2. An interior wall plaster is again indicated at 6.
Ein solcher konventioneller Wandaufbau beruht auf den genormten Anforderungen für den Wärmeschutz im Hochbau. Der Norm (DIN 4108) liegt die Vorstellung über einen „Wärmestrom" zugrunde, und die genormte Dämmtechnik versucht daher, durch den Einbau von Stoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit die Dämmfähigkeit einer Wandkonstruktion in sich zu erhöhen. Dies gelingt auch bei richtiger Dimensionierung der Dämmstoffe ganz gut. Im Laufe der Entwicklung der DIN 4108, die zunächst nur Tauwasserschäden vorbeugen sollte, hat sich ein Bedeutungswandel eingestellt. Seit Jahren ist das Ziel der Norm mehr und mehr die Energieeinsparung. Folgerichtig wurden in der Norm im Laufe der Jahre die Mindeststärken der Dämmschichten fortwährend erhöht.Such a conventional wall structure is based on the standardized requirements for thermal insulation in building construction. The standard (DIN 4108) is based on the idea of a "heat flow", and the standardized insulation technology therefore tries to increase the insulation capacity of a wall structure by installing materials with low thermal conductivity. This works quite well even if the insulation materials are dimensioned correctly A change in meaning has occurred in the course of the development of DIN 4108, which was initially only intended to prevent condensation damage. For years, the aim of the standard has been to save energy more and more. Consequently, the minimum thicknesses of the insulation layers have been continuously increased over the years ,
Die derzeit in Vorbereitung befindliche neue Norm (die bereits oben erwähnte EnEV) sieht, wie in Fig. 7 dargestellt, 20 bis 30 cm dicke Dämmschichten 4 in _ .The new standard currently being prepared (the EnEV already mentioned above), as shown in FIG. 7, sees 20 to 30 cm thick insulation layers 4 in _.
Verbindung mit luftdichten Gebäuden (ohne Lüftung über Fenster) und dem Einbau von Klimaanlagen vor.Connection with airtight buildings (without ventilation through windows) and the installation of air conditioning.
Gegen den konventionellen Wandaufbau ist, insbesondere für größere Dämmschichtstärken, einzuwenden, dass die genormten Berechnungen über den Wasserdampfdurchgang (Diffusion) einheitlich zeigen, dass die Tauzone, also der Bereich, in dem diffundierender Wasserdampf tropfbares Wasser wird, sich in aller Regel im vorderen Drittel des Dämmstoffs einstellt. Dort kommt es somit zu einer die dämmende Wirkung mindernden Durchfeuchtung des Dämmstoffes. Bei den bisher üblichen Dämmschichtstärken von 6 bis 10 cm liegt der Taupunkt 2 bis 3 cm vor der Außenfläche. Die restliche Distanz kann vom Wasser durch kapillare Leitung überwunden werden. Zum Abführen der Feuchtigkeit wird bei dieser Wandkonstruktion eine Hinterlüftung angeordnet. Für diese ist eine mindestens 50 mm dicke Luftschicht vorzusehen, die so gestaltet sein muss, dass Luft wie in einem Kamin die Dämmschicht fortwährend bestreicht und somit überschüssige Feuchtigkeit, die durch Kapillarwirkung zur Oberfläche der Dämmschicht gewandert ist, vom Luftstrom abgetragen und ins Freie transportiert wird. Hierzu ist die Anordnung von Zu- und Abluftöffnungen in der Vormauerschale notwendig. Deren trocknende Wirkungsweise ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn die Luft einen relative Feuchtigkeit von weniger als 70% hat und außerdem alle Stellen der Dämmstoffoberfläche bestrichen werden.It can be objected to the conventional wall structure, especially for thicker insulation layers, that the standardized calculations on the water vapor passage (diffusion) show uniformly that the thaw zone, i.e. the area in which diffusing water vapor becomes drippable water, is usually in the front third of the Insulating material sets. There is therefore a dampening of the insulating material which reduces the insulating effect. With the usual insulation thicknesses of 6 to 10 cm, the dew point is 2 to 3 cm in front of the outer surface. The remaining distance from the water can be covered by capillary conduction. In this wall construction, rear ventilation is arranged to remove the moisture. For this, an air layer at least 50 mm thick must be provided, which must be designed in such a way that air, like in a fireplace, continuously brushes the insulation layer and thus excess moisture, which has migrated to the surface of the insulation layer by capillary action, is removed by the air flow and transported outdoors , For this, the arrangement of supply and exhaust air openings in the facing shell is necessary. However, their drying effect is only guaranteed if the air has a relative humidity of less than 70% and all areas of the insulation surface are also coated.
Aus konstruktiven Gründen ist eine vollflächige Abtrocknung der Dämmstoffe aber nur in seltenen Fällen möglich. Meist liegen ungeklärte Strömungs- und Auftriebszustände vor. Insbesondere wird der Luftdurchsatz durch Fensteröffnungen und ähnliche Strukturen unterbrochen, so dass es in den betroffenen Zonen zur dauernden Durchfeuchtung des Dämmstoffes kommt. Ein erheblicher Teil der Wärmeenergie geht bei dieser Konstruktion durch Abstrahlung gegen die Vormauerschale verloren, da die üblichen Dämmstoffe der Wärmeabstrah- lung nur gering entgegenwirken. Die in die Vormauerschale eingestrahlte Wärmeenergie wird durch die den Luftspalt 3 durchströmende Luft ebenfalls abgetragen.For design reasons, full drying of the insulation is only possible in rare cases. Mostly there are unexplained flow and buoyancy conditions. In particular, the air throughput is interrupted by window openings and similar structures, so that there is permanent moisture penetration of the insulation material in the affected zones. A considerable part of the thermal energy is lost in this construction due to radiation against the facing wall, since the usual insulation materials only have a minor effect on heat radiation. The one radiated into the facing wall Thermal energy is also removed by the air flowing through the air gap 3.
Betrachtet man die konventionelle Konstruktion unter dem Gesichtspunkt der Einstrahlungsgewinne aus dem Sonnenlicht in der Heizperiode, stellt sich der eingebaute Dämmstoff als sehr nachteilig heraus, da er den Energiefluss von außen nach innen behindert. Außerdem entzieht die strömende Luftschicht durch Konvektion der Vormauerschale die eingestrahlte Energie, bevor sie dem Hintermauerwerk zugute kommen kann.If one looks at the conventional construction from the point of view of the radiation gain from sunlight in the heating season, the installed insulation material turns out to be very disadvantageous because it hinders the flow of energy from outside to inside. In addition, the flowing air layer extracts the radiated energy by convection of the facing wall before it can benefit the backing.
Problematisch ist außerdem, dass der Dämmstoff mit großer Sorgfalt angebracht werden muss, weil eine Hinterlüftung auf der Seite der Tragwand die dämmende Wirkung des Dämmstoffes verhindert. Die Sorgfalt der hier erforderlichen handwerklichen Arbeit kann - da die Konstruktion verdeckt ist - nicht geprüft werden.Another problem is that the insulating material must be applied with great care, because ventilation on the side of the supporting wall prevents the insulating effect of the insulating material. The care of the manual work required here - because the construction is covered - cannot be checked.
Sehr nachteilig ist schon bei der Anordnung gemäß Fig. 6 auch die große Wandstärke mit 48 cm im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit eines Gebäudes. (Wohnflächenverlust). Nachteilig sind ferner die sehr aufwendigen Anschlussdetails bei Mauerwerksöffnungen. Schwierig lösbar ist die Hinterlüftung im Bereich von Mauerwerksöffnungen. Auch besteht die Gefahr einer Besiedelung durch Ungeziefer im feuchtwarmen Milieu zwischen Vormauerung und Tragwand insbesondere über die Zuluftöffnungen am Fußpunkt der Vormauerschale.Even with the arrangement according to FIG. 6, the large wall thickness of 48 cm is also very disadvantageous with regard to the economy of a building. (Living space loss). Another disadvantage is the very complex connection details for masonry openings. The rear ventilation in the area of masonry openings is difficult to solve. There is also a risk of pests colonizing in the warm, humid environment between the brickwork and the bulkhead, particularly through the air intake openings at the base of the brickwork shell.
Bei stärkeren Dämmschichten von 20 bis 30 cm Stärke (Fig. 7), wie sie künftig gefordert werden, ist die Schichtdicke vor der Tauzone bereits 8 bis 10 cm stark. Diese Distanz kann vom Wasser nicht mehr überwunden werden. Das Wasser verbleibt somit im Dämmstoff, wo es den Bereich der Tauzone durchnässt. Der so durchnässte Bereich wird als Dämmschicht wirkungslos. Er verkehrt sich in das Gegenteil einer Wärmedämmung, nämlich eine Zone verstärkter Wärmeleitung. Bei dem sich selbst aufschaukelnden weiteren Vorgang wandert die Tauzone immer weiter nach innen und erreicht letztlich den Mauerquerschnitt. Es kommt zur Durchnässung des Mauerwerks, was eine Quelle erheblicher Bauschäden darstellt. Sobald sich innerhalb des Dämmstoffes eine mehr oder weniger geschlossene Wasserschicht eingestellt hat, wirkt diese als Dampfbremse, die zum Stillstand der bis dahin noch wirkenden Wasserdampfdiffusion führt. Hinzu kommt, dass die Dicke der gemauerten Wandkonstruktion wegen der dann erheblich vergrößerten Dämmschicht zu beträchtlichen Wohn- und Nutzflächenverlusten führt, welche eine solche Konstruktion in vielen Fällen unwirtschaftlich werden lässt. Unklar ist, ob bei dieser Konstruktion eine Luftschichtdicke von 5 cm noch ausreichend ist.With thicker insulation layers of 20 to 30 cm thickness (Fig. 7), as will be required in the future, the layer thickness in front of the thawing zone is already 8 to 10 cm thick. This distance can no longer be overcome by the water. The water thus remains in the insulation material, where it soaks through the area of the thawing zone. The soaked area becomes ineffective as an insulation layer. It turns into the opposite of thermal insulation, namely a zone of increased heat conduction. With the self-rocking other The process thaws the dew zone further inwards and ultimately reaches the wall cross-section. The masonry is wetted, which is a source of considerable structural damage. As soon as a more or less closed water layer has formed within the insulation material, this acts as a vapor barrier, which leads to the standstill of the water vapor diffusion that was still active until then. In addition, the thickness of the brick wall construction leads to considerable loss of living space and usable space due to the then considerably enlarged insulation layer, which in many cases makes such a construction uneconomical. It is unclear whether an air layer thickness of 5 cm is still sufficient with this construction.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass Dämmstoffe in nennenswertem Maße Wärmeenergie nicht speichern können. Es fehlt an der hierzu notwendigen Wärmekapazität. Bei Dämmschichtdicken zwischen 8 und 12 cm Stärke treten erfahrungsgemäss die vorstehend geschilderten Schäden noch nicht ein. Allerdings macht sich die hier noch wirkende Dämmwirkung in der Form bemerkbar, dass das Energiedefizit, das durch Abstrahlung und mangelnden Wärmenachschub entsteht, zu einer Absenkung der Oberflächentemperatur deutlich unter die Temperatur der Umgebungsluft führt. Die Oberfläche der Dämmschicht wird somit zur Kondensationsfläche gegenüber der Außenluft. In kalten und wolkenlosen Winternächten kommt es daher zur Reifbildung mit anschließender Durchfeuchtung der Wandoberflächen. Moos- und Algenbildung sind die unausweichliche Folge. In der Fachliteratur häufen sich neuerdings - mit Zunahme der Dämmstärken - derartige Schadensberichte.It should also be borne in mind that insulation materials cannot significantly store thermal energy. The necessary heat capacity is lacking. Experience has shown that the damage described above does not yet occur with insulation layers between 8 and 12 cm thick. However, the still effective insulation effect is noticeable in the form that the energy deficit caused by radiation and insufficient heat supply leads to a lowering of the surface temperature significantly below the temperature of the ambient air. The surface of the insulation layer thus becomes a condensation surface in relation to the outside air. On cold and cloudless winter nights, frost forms and the surface of the walls becomes damp. Moss and algae formation are the inevitable result. In the specialist literature, such damage reports have recently been piling up - with increasing insulation thicknesses.
Hinzu kommt, dass der Mensch zum Wohlbefinden und zur Aufrechterhaltung seiner Gesundheit ein ausreichend sauerstoffhaltiges Frischluftangebot benötigt. Nach den Regeln der Bautechnik wird dies durch einen regelmäßigen Luftwechsel einmal je Stunde erreicht. Durch zufällige Undichtigkeiten im Fensterbereich war dieser Luftwechsel bisher mehr oder weniger gewährleistet. Bei einem luftdichten Gebäude, wie es nach dem derzeitigen Referentenentwurf im Bundeswohnungsbauministerium gefordert wird (EnEV 2000), ist das jedoch nur in Verbindung mit Klimaanlagen denkbar. Derartige Anlagen arbeiten mit einer Frischluftbeimengung von 20 Vol.% / Stunde, sodass die Frischluftversorgung fünffach gemindert wird. Der Sauerstoffgehalt der Raumluft ist daher entsprechend gering. Neuere Forschungen zeigen, dass es in derart klimatisierten Räumen zu einem dramatischen Anstieg der Radonbelastung kommen kann. Es liegen auch Erhebungen darüber vor, dass Bewohner derartiger Räume überdurchschnittlich an Erkrankungen der Atemwege leiden.In addition, people need a sufficient supply of fresh air to keep them healthy and to maintain their health. According to the rules of construction technology, this is achieved by a regular air change once an hour. Due to accidental leaks in the window area, this air change was previously more or less guaranteed. In the case of an airtight building, as is the case with the current draft speaker in Federal Housing Ministry is required (EnEV 2000), this is only conceivable in connection with air conditioning systems. Such systems work with a fresh air admixture of 20 vol.% / Hour, so that the fresh air supply is reduced five times. The oxygen content of the room air is therefore correspondingly low. Recent research shows that such air-conditioned rooms can have a dramatic increase in radon levels. There are also surveys that residents of such rooms suffer above-average from respiratory diseases.
Der Versuch einer Energieeinsparung durch dickere Dämmschichten in Verbindung mit einem luftdichten Abschluss der Gebäude ist daher offenkundig mit beachtlichen Verschlechterungen verbunden. Die Anordnung gemäß Fig. 7 ist daher abzulehnen. Es handelt sich um einen Wandaufbau, der wohl kaum ausgeführt werden wird, obwohl er den Anforderungen der künftigen EnEV voll entspricht. Eine Wanddicke von 62 cm (Mindestdicke) wird von einem wirtschaftlich denkenden Bauherrn nicht akzeptiert werden. Auch bestehen nahezu unlösbare Probleme im Brandfall, wenn sich der Dämmstoff entzündet. Eine Ausführung der Dämmschicht aus Schaumglas kommt aus Kostengründen nicht in Betracht. Insgesamt stellt diese Lösung eine unwirtschaftliche Fehlkonstruktion mit hoher Bauschadensanfälligkeit dar.Attempting to save energy through thicker layers of insulation in connection with an airtight closure of the building is therefore obviously associated with considerable deterioration. The arrangement according to FIG. 7 is therefore to be rejected. It is a wall structure that is unlikely to be implemented, although it fully meets the requirements of the future EnEV. A wall thickness of 62 cm (minimum thickness) will not be accepted by an economically thinking client. There are also almost insoluble problems in the event of a fire if the insulation material ignites. Execution of the insulation layer from foam glass is out of the question for reasons of cost. Overall, this solution represents an uneconomical incorrect construction with a high susceptibility to structural damage.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wandaufbau für gemauerte Gebäudeaußenwände zu schaffen, der bei vergleichsweise niedrigem Raumbedarf nicht nur für eine ausreichende Gebäude-Wärmedämmung bei relativ niedriger Außentemperatur sorgt, sondern darüber hinaus auch einen exogenen Energieeintrag befördert sowie Bauschäden durch Durchnässung des Wandaufbaus aufgrund von Tauwasserbildung zuverlässig entgegenwirkt.It is an object of the present invention to provide a wall structure for brick outer walls of the building, which not only provides adequate building thermal insulation at a relatively low outside temperature, but also promotes exogenous energy input as well as structural damage due to wetting of the wall structure due to comparatively low space requirements Reliably counteracts condensation.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand mit einem Hintermauerwerk und einer Vormauerschale erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vormauerschale mindestens teilweise aus Bauelementen, insbesondere Ziegelsteinen, Bausteinen oder dergleichen, aufgebaut ist, die nur an ihrer dem Hintermauerwerk zugekehrten Seite wärmestrahlungsreflektierend ausgebildet sind.This task is based on a wall structure for a brick outer building wall with a backing and a facing shell solved according to the invention in that the facing shell is at least partially constructed from structural elements, in particular bricks, building blocks or the like, which are designed to reflect heat radiation only on their side facing the rear masonry.
Ein Bauelement, insbesondere Ziegelstein, Baustein oder dergleichen, zur Verwendung bei der Herstellung der Vormauerschale eines solchen Wandaufbaus, ist erfindungsgemäß nur an seiner im eingemauerten Zustand nach innen weisenden Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht versehen.A component, in particular brick, building block or the like, for use in the production of the facing shell of such a wall structure is provided according to the invention only on its side facing inwards in the walled-in state with a layer reflecting heat radiation.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der oben dargestellte konventionelle Wandaufbau nur das Problem der Wärmeleitung innerhalb der Baustoffe berücksichtigt, denn die in der Norm enthaltenen „k-Zahlen" (Wärmekoeffizienten in W/(m2 x °K) sagen lediglich etwas über den Durchgang von Wärmeenergie im Baustoff aus. Energieverluste entstehen jedoch nicht durch Energieumsätze innerhalb der Baustoffe, sondern ausschließlich dadurch, dass Wärmeenergie an die Umwelt abgegeben wird. Wie aber der Energieübertritt von einer Außenwand in die Umgebung stattfindet, kann den k-Zahlen nicht entnommen werden und ist auch nicht Gegenstand der einschlägigen Normen.The invention is based on the knowledge that the conventional wall structure shown above only takes into account the problem of heat conduction within the building materials, because the “k numbers” (heat coefficients in W / (m 2 × ° K) contained in the standard only say something The passage of heat energy in the building material.However, energy losses do not arise from energy sales within the building materials, but solely from the fact that heat energy is released into the environment.How the energy transfer from an outer wall to the environment cannot be deduced from the k-numbers and is not the subject of the relevant standards.
Es wurde nun festgestellt, dass der Verlust von Wärmeenergie an die Umwelt überwiegend (zu etwa 85%) durch Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen im infraroten Bereich erfolgt. Der weitaus geringere Teil der Wärmeübertragung in die Umgebung geschieht durch Konvektion, also durch unmittelbare Übertragung der in den Teilchen enthaltenen kinetischen Energie an vorbeistreichende Luftteilchen. Das Ausmaß dieser Wärmeenergieübertragung schwankt in Abhängigkeit von den Windgeschwindigkeiten und vom Feuchtigkeitszustand der Wandoberflächen und der vorbeiströmenden Luft.It has now been found that the loss of thermal energy to the environment occurs predominantly (approximately 85%) through the emission of electromagnetic waves in the infrared range. The much smaller part of the heat transfer into the environment takes place through convection, i.e. through direct transfer of the kinetic energy contained in the particles to passing air particles. The extent of this thermal energy transfer fluctuates depending on the wind speeds and the moisture status of the wall surfaces and the air flowing past.
Den Wärmedurchgang durch Baustoffe bis in die Außenschichten kann man hinnehmen, wenn es gelingt, die dort abgestrahlte Energie wieder ins Bauwerk zurückzuführen. Letzteres geschieht vorliegend durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vormauerschale an ihrer Innenseite. Da elektromagnetische Wellen im Infrarotbereich sich grundsätzlich wie sichtbares Licht verhalten, können sie nämlich wie dieses auch reflektiert werden.The heat transfer through building materials into the outer layers can be tolerated if the energy radiated there can be returned to the building. The latter is done in the present case by the invention Formation of the facing wall on the inside. Since electromagnetic waves in the infrared range basically behave like visible light, they can also be reflected like this.
Zwar könnte man daran denken, in eine gemauerte mehrschalige Wandkonstruktion reflektierende Schichten in Form von hochglänzenden Aluminiumfolien oder von im Handel befindlichen aluminiumbedampften Kunststofffolien einzubringen. Der Einbau von solchen Folien verbietet sich jedoch in der Regel schon wegen konstruktiver Probleme, aber auch dadurch, dass derartige Materialien höchst unerwünschte Diffusionssperren wären.One might think of incorporating reflective layers in the form of high-gloss aluminum foils or commercially available aluminum-vaporized plastic foils into a brick, multi-layer wall structure. However, the installation of such foils is generally not possible because of construction problems, but also because such materials would be highly undesirable diffusion barriers.
Erfindungsgemäß sind dagegen Bauelemente der Vormauerschale selbst, insbesondere Ziegel- oder Kalksandstein-Vormauersteine, aber auch für einen nachträglichen Verputz vorgesehene Mauersteine der Vormauerschale oder andere zur Herstellung von Vorsatzschalen in Mauertechnik eingesetzte Materialien, an ihrer dem Hintermauerwerk zugekehrten Seite wärmestrah- lungsreflektierend ausgebildet, vorzugsweise indem sie mit einer reflektierenden Schicht, z.B. aus aufgedampftem Aluminium oder anderen Materialien mit reflektierender Wirkung versehen sind. Derartige Bauelemente (Mauersteine) können in üblicher Weise vermauert werden, wobei über die Fugen, insbesondere Mörtelfugen, der Vorsatzschale die Wasserdampfdiffusion gewährleistet ist.According to the invention, on the other hand, components of the facing shell itself, in particular brick or sand-lime brick facing stones, but also bricks of the facing shell provided for subsequent plastering or other materials used for producing facing shells in masonry technology, are designed to reflect heat radiation on their side facing the rear masonry, preferably by them with a reflective layer, e.g. made of evaporated aluminum or other materials with a reflective effect. Components of this type (bricks) can be bricked up in the usual way, water vapor diffusion being ensured via the joints, in particular mortar joints, of the facing shell.
Bei dem Wandaufbau nach der Erfindung wird die von innen kommende und nach außen abgestrahlte Wärmeenergie zum größten Teil in den erwärmten Mauerwerksquerschnitt reflektiert. Dies funktioniert sowohl bei hinterlüfteten Vorsatzschalen, als auch bei angemörtelten Vorsatzschalen, da der Hinterfüllungsmörtel wegen seiner Porosität die Reflektionswirkung kaum behindert. Zu bevorzugen ist allerdings die hinterlüftete Vorsatzschale. Zusätzliche Dämmschichten werden hierbei entbehrlich. Soweit sie dennoch eingesetzt werden sollen, können sie sehr schwach gehalten werden. Bei einem vollfugig gemauerten Mauerwerk dringt Schlagregen erfahrungsgemäß bis in eine Tiefe von etwa 60 mm ein. In diesem Falle erreicht der Schlagregen daher bei einer Vormauerschale, die eine Dicke von mehr als 60 mm hat, die Reflexionsschicht nicht, sodass sie daher auch keinen Einfluss auf das Austrocknungsverhalten der Vormauerschale hat.In the wall structure according to the invention, the thermal energy coming from the inside and emitted to the outside is largely reflected in the heated masonry cross section. This works with rear-ventilated facing shells as well as with mortared facing shells, because the backfilling mortar hardly hinders the reflective effect due to its porosity. However, the rear-ventilated facing is preferable. Additional layers of insulation become unnecessary. As far as they are to be used, they can be kept very weak. Experience has shown that driving rain in full-wall masonry penetrates to a depth of around 60 mm. In this case, the driving rain does not reach the reflective layer in the case of a facing wall shell that has a thickness of more than 60 mm, so that it therefore has no influence on the drying behavior of the facing wall shell.
Bei einer handwerklich minder guten Arbeit kann Schlagregen über Hohlräume in den Mörtelfugen die Vorsatzschale durchdringen. Im Extremfall kommt es daher zu auf der Innenseite der Vorsatzschale herabfließendem Wasser. Solches Wasser wird aber den dahinter liegenden, vorzugsweise durch eine Luftschicht von der Vormauerschale getrennten Hintermauerquerschnitt nicht erreichen. Mit üblichen und bewährten Konstruktionen ist nur - wie jetzt auch schon - dafür zu sorgen, dass dieses Wasser, zum Beispiel am Mauerfuß, wieder nach außen abfließen kann.In the case of poorly crafted work, driving rain can penetrate the facing shell through cavities in the mortar joints. In extreme cases, water flows down on the inside of the facing. However, such water will not reach the rear wall cross section behind it, which is preferably separated from the front wall shell by an air layer. With conventional and proven constructions, the only way - as is already the case - is to ensure that this water, for example at the base of the wall, can flow out again.
Die Einstrahlungsgewinne aus dem Sonnenlicht sind auch im Winter beachtlich. Diese werden auch durch die Wärmestrahlungsreflektierende Ausbildung von Bauelementen der Vormauerschale, zum Beispiel durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht, nicht nennenswert behindert. Eine Reflexion der eingestrahlten Energie in die Vorsatzschale zurück ist deshalb nicht möglich, weil sich zwischen der reflektierenden Schicht und dem Hintermauerwerk keine Lichtwellen entfalten können. Hierzu wäre mindestens die Wellenlänge infraroten Lichtes erforderlich. Andererseits kann die Abstrahlung der Wärmeenergie allenfalls dadurch geringfügig behindert sein, dass helle metallische Flächen schlechte Strahler sind.The gains in radiation from sunlight are also remarkable in winter. These are also not significantly hampered by the heat radiation reflecting design of structural elements of the facing wall, for example by vapor deposition of an aluminum layer. A reflection of the radiated energy back into the facing shell is not possible because no light waves can develop between the reflecting layer and the backing. This would require at least the wavelength of infrared light. On the other hand, the radiation of the thermal energy can at best be slightly impeded by the fact that bright metallic surfaces are bad emitters.
Die Verwendung von nur an seiner Innenseite reflektierendem Mauermaterial für die Vormauerschale führt zu einem ausreichenden Wärmeschutz auch im konventionellen Mauerwerksbau. Damit kann diese bewährte und zu sehr befriedigenden Architekturen führende Bauweise auch künftig beibehalten bleiben. Von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung ist dies zweifellos für die Ziegel- und Kalksandsteinindustrie.The use of wall material that is only reflective on the inside for the facing wall leads to adequate thermal insulation even in conventional masonry construction. This means that this proven construction method, which leads to very satisfactory architectures, can be retained in the future stay. This is undoubtedly of considerable economic importance for the brick and sand-lime brick industry.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. The drawing shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wandaufbau,1 shows a cross section through a wall structure according to the invention,
Fig. 2 bis 6 Querschnitte für verschiedene Ausführungen von konventionellem Wandaufbau, undFig. 2 to 6 cross sections for different versions of conventional wall structure, and
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Wandaufbau entsprechend Fig. 6, der jedoch im Hinblick auf die künftige Energieeinsparverordnung (EnEV) mit einer dickeren Dämmschicht versehen ist.Fig. 7 shows a cross section through a wall structure corresponding to Fig. 6, but which is provided with a thicker insulation layer in view of the future Energy Saving Ordinance (EnEV).
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel für den neuartigen Wandaufbau einer gemauerten Gebäudeaußenwand weist ein tragendes Hintermauerwerk 5 aus üblichen Ziegelsteinen auf, die in der Regel etwa 24 cm stark sind. Es kommen jedoch grundsätzlich auch schwächere Stahlbetonwände und dergleichen in Betracht. Zu dem Wandaufbau gehört ferner - analog zu dem konventionellen Wandaufbau gemäß Fig. 5 - eine Vormauerschale 2, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiel etwa 11,5 cm dick ist. Auf eine Dämmschicht entsprechend der Dämmschicht 4 der bekannten Anordnungen gemäß den Figuren 3, 4, 6 und 7 ist verzichtet. Zwischen der Außenseite des Hintermauerwerks 5 und der Innenseite der Vormauerschale 2 befinden sich Luftkammern 9 ohne Zu- und Abluftöffnungen. Die Luftkammern 9 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 30 mm stark und durch waagerecht verlaufende, den Zwischenraum zwischen der Vormauerschale 2 und dem Hintermauerwerk 5 überbrückende Stege 10 voneinander getrennt, um einen Luftumtrieb zu unterdrücken. In den Luftkammern 9 wird eine in der Regel stehende Luftschicht ausgebildet. Diese stehende Luftschicht wirkt als sehr gute . .The exemplary embodiment shown in FIG. 1 for the novel wall structure of a brick outer building wall has a load-bearing rear masonry 5 made of conventional bricks, which are usually about 24 cm thick. In principle, however, weaker reinforced concrete walls and the like can also be considered. Analogous to the conventional wall structure according to FIG. 5, the wall structure also includes a facing shell 2, which in the illustrated embodiment is approximately 11.5 cm thick. An insulation layer corresponding to insulation layer 4 of the known arrangements according to FIGS. 3, 4, 6 and 7 is dispensed with. There are air chambers 9 without supply and exhaust air openings between the outside of the rear masonry 5 and the inside of the facing wall 2. In the exemplary embodiment shown, the air chambers 9 are approximately 30 mm thick and are separated from one another by horizontally extending webs 10 bridging the space between the facing wall shell 2 and the rear masonry 5 in order to suppress air circulation. A generally standing air layer is formed in the air chambers 9. This standing layer of air acts as a very good one , ,
Dämmschicht, und sie ersetzt die bisher üblichen Dämmstoffe in diesen Bereich. Ein Innenwandputz ist wiederum bei 6 angedeutet.Insulation layer, and it replaces the usual insulation materials in this area. An interior wall plaster is again indicated at 6.
Die Vormauerschale 2 ist aus Bauelementen 11 aufgebaut, bei denen es sich vorzugsweise um Ziegel- oder Kalksandstein-Vormauersteine, zum Beispiel aber auch um Natur- und Kunststeinplatten, Faserzementplatten, Kunststoffpaneele oder dergleichen handeln kann. Lager- und Stoßfugen, insbesondere Mörtelfugen, sind bei 7 angedeutet. Die Bauelemente 11 der Vormauerschale 2 sind ausschließlich an ihrer Innenseite wärmestrahlungsreflektierend beschichtet, beispielsweise mit einer Reflexionsschicht 8 aus aufgedampftem Aluminium versehen.The facing shell 2 is constructed from structural elements 11, which can preferably be brick or sand-lime brick facing stones, but can also be natural and artificial stone slabs, fiber cement slabs, plastic panels or the like. Bearing and butt joints, especially mortar joints, are indicated at 7. The components 11 of the facing wall shell 2 are coated with heat radiation reflecting only on their inside, for example provided with a reflective layer 8 made of evaporated aluminum.
Das gesamte Mauerwerk gemäß Fig. 1 wird in gewohnter Weise gemauert. Hierbei wird zunächst die Hintermauerschale 5 errichtet. Die Erstellung der Vormauerschale 2 erfolgt in einem zweiten Arbeitsgang von einem Außengerϋst aus. Um eine Verschmutzung der hochglänzenden Reflexionsschichten 8 zu vermeiden, ist vorzugsweise bei Vermauern der Vormauersteine in dem Zwischenraum zwischen der Vormauerschale 2 und der Hintermauerschale 5 eine weiche Platte, zum Beispiel eine Steinwolleplatte, zu unterhalten, die dem Fortschritt der Arbeiten entsprechend hochzuziehen ist.The entire masonry according to Fig. 1 is bricked in the usual way. Here, the rear wall shell 5 is first erected. The facing shell 2 is created in a second operation from an external scaffold. In order to avoid contamination of the high-gloss reflective layers 8, a soft plate, for example a stone wool plate, is to be maintained, preferably with masonry of the facing stones in the space between the facing wall 2 and the facing wall shell 5, which is to be hoisted in accordance with the progress of the work.
Der vorliegenden Wandkonstruktion liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Abgabe von Wärmeenergie einer Wand überwiegend durch Abstrahlung im Infrarotbereich des elektromagnetischen Wellenspektrums erfolgt, dass diese Strahlung durch glänzende Schichten, vorzugsweise Metallschichten, reflektiert werden kann, dass Luft vollkommen strahlungsdurchlässig ist und außerdem stehende oder kaum bewegte Luftschichten den mit Abstand besten Dämmstoff gegen den Energieübergang von Teilchen zu Teilchen darstellen. Weiterhin berücksichtigt dieser Wandaufbau, dass sich elektromagnetische Wellen nur in Bereichen mit der Mindestausdehnung der Länge einer Lichtwelle entfalten können, nicht aber zwischen dicht miteinander verbundenen Stoffen wie der Innenseite der Bauelemente 11 der Vormauerschale und der dort aufgebrachten Reflexionsschicht 8.The present wall construction is based on the knowledge that the dissipation of thermal energy from a wall takes place predominantly through radiation in the infrared range of the electromagnetic wave spectrum, that this radiation can be reflected by glossy layers, preferably metal layers, that air is completely transparent to radiation and also that standing or hardly moved Air layers are by far the best insulation against the energy transfer from particle to particle. Furthermore, this wall structure takes into account that electromagnetic waves can only develop in areas with the minimum length of a light wave, but not between densely interconnected substances like that Inside of the components 11 of the facing wall and the reflective layer 8 applied there.
Die in den Luftkammern 9 ausgebildete stehende Luftschicht - eine Hinterlüftung ist hier nicht erforderlich - wirkt also als hochwirksame Dämmschicht. Nach Norm hat diese Luftschicht bereits einen Wärmedurchlasswiderstand von 0,17 (m2 x K/W). Da eine stehende Luftschicht wegen ihrer geringen Masse baupraktisch gesehen eine Wärmeleitung durch Weitergabe von kinetischer Wärmeenergie nahezu vollständig unterbindet, ist die gezeigte Wandkonstruktion im Hinblick auf diesen Vorgang annähernd "energiedicht". Bei einer stehenden Luftschicht wirkt auch die Vormauerschale 2 als wärmedämmend und wärmespeichernd mit.The standing air layer formed in the air chambers 9 - rear ventilation is not necessary here - thus acts as a highly effective insulation layer. According to the standard, this air layer already has a thermal resistance of 0.17 (m 2 x K / W). Since a standing layer of air almost completely prevents heat conduction due to the transfer of kinetic heat energy due to its small mass, the wall construction shown is approximately "energy-tight" with regard to this process. In the case of a standing air layer, the facing shell 2 also acts as heat-insulating and heat-storing.
Die durch die Raumbeheizung in die Gebäude-Außenwand eingetragene Wärmeenergie erreicht die Außenseite der tragenden Innenwand 5. Die dort eintreffende Energie wird von dort den Strahlungsgesetzen gemäss abgestrahlt. Zu gewichten ist hierbei, dass je nach Energiezustand der Wandkonstruktion mindestens 85% der Energieabgabe durch Wärmestrahlung erfolgt. Die an der Außenseite des Hintermauerwerks 5 abgestrahlte Energie trifft auf die Reflexionsschicht 8, und sie wird daher nach den Reflexionsgesetzen zurückgespiegelt. Nach vorliegenden Untersuchungen ist eine hochglänzende Aluminiumschicht in der Lage, etwa 80% der eingestrahlten Energie zu reflektieren. Dieser Anteil der Wärmeenergie bleibt somit im Mauerwerksquerschnitt vollständig erhalten.The thermal energy introduced into the outer wall of the building by the space heating reaches the outside of the load-bearing inner wall 5. The energy arriving there is radiated from there in accordance with the radiation laws. It must be weighted here that, depending on the energy status of the wall construction, at least 85% of the energy is given off by heat radiation. The energy radiated on the outside of the rear masonry 5 strikes the reflection layer 8 and is therefore reflected back according to the laws of reflection. According to available studies, a high-gloss aluminum layer is able to reflect about 80% of the radiated energy. This portion of the thermal energy is therefore completely preserved in the masonry cross-section.
Ein geringerer Anteil der Innenseite der Vormauerschicht 2, nämlich der Anteil der Fugen 7, ist nicht verspiegelt. Dort können etwa 10 - 15% der an der Außenseite des Hintermauerwerks 5 abgestrahlten Energie in die Vormauerschale 2 eindringen. Dieser geringe Energieeintrag in die Vormauerschale ist jedoch erwünscht, da die Außenschale 2 nicht unter die Temperatur der Außenluft abkühlen soll. Dort wäre sie nämlich sodann eine Tauzone gegenüber der Außenluft mit den nachteiligen Folgen analog zu den Erscheinungen gemäss dem Wandaufbau in Fig. 4. Unbedenklich ist dieser Energieeintrag in die Außenschale 2 auch deshalb, weil bei diesem Wandaufbau wegen der stehenden Luftschicht auch die Vormauerschale als dämmende Schicht mit einbezogen werden kann. Diese Eigenschaft der Vormauerschale kompensiert somit ausreichend den anfänglichen Energieverlust über die Mauerfugen 7. Andererseits übernehmen die dampfdurchlässigen Mauerfugen 7 der Außenschale 2 den notwendigen Feuchteausgleich zwischen Innenmauer 5, Luftschicht 9 und Vormauerschale 2. Der gesamte Wandaufbau ist daher diffusionsoffen. Dies ist deshalb von großer Bedeutung, weil die Tauzone dieser Wandkonstruktion je nach Witterungs- und Beheizungszustand entweder in der stehenden Luftschicht oder in der Vormauerwand liegt.A smaller proportion of the inside of the facing wall layer 2, namely the proportion of the joints 7, is not mirrored. There, approximately 10-15% of the energy radiated on the outside of the rear masonry 5 can penetrate into the facing wall shell 2. However, this low energy input into the facing shell is desirable since the outer shell 2 should not cool below the temperature of the outside air. There it would be one Defrosting zone in relation to the outside air with the disadvantageous consequences analogous to the phenomena according to the wall structure in Fig. 4.This energy input into the outer shell 2 is also harmless because with this wall structure the front wall shell can also be included as an insulating layer due to the standing air layer. This property of the facing wall thus sufficiently compensates for the initial energy loss via the wall joints 7. On the other hand, the vapor-permeable wall joints 7 of the outer shell 2 take on the necessary moisture balance between the inner wall 5, the air layer 9 and the facing wall 2. The entire wall structure is therefore open to diffusion. This is of great importance because the thawing zone of this wall construction is either in the standing air layer or in the facing wall, depending on the weather and heating conditions.
Da durch die nahezu vollkommene Zurückhaltung der von Innen kommenden Wärmestrahlungsenergie in Verbindung mit der stehenden Luftschicht und wegen der dämmtechnischen Mitwirkung der Außenschale eine erhebliche Verbesserung der Dämmfähigkeit dieses Schichtenaufbaus gegeben ist, kann auf den Einsatz von Dämmschichten, wie etwa den Dämmschichten 4 bei den Anordnungen der Figuren 2, 4, 6 und 7, vollständig verzichtet werden. Dies führt neben der Verringerung der Wanddicke, die mit einem erheblichen Gewinn an Wohn- und Nutzflächen einhergeht, zu einer beachtlichen Einsparung von Baukosten im Wert der ersparten Dämmstoffe (derzeit etwa EURO 13,- bis DM 30,--/m2 Wandfläche). Diese Ersparnis liegt deutlich über den höheren Kosten für eine reflektierende innenseitige Beschichtung der Vormauersteine 2. Dabei ist festzuhalten, dass die Luftschicht zwischen Innen- und Außenschale des Wandaufbaus deshalb stehend angeordnet werden kann, weil in diesem Wandaufbau ein Dämmstoff nicht eingebaut ist und es daher auch kein Bedürfnis zur Belüftung und Trocknung eines Dämmstoffes gibt.Since the almost complete reluctance of the heat radiation energy coming from the inside in connection with the standing air layer and because of the technical cooperation of the outer shell gives a considerable improvement in the insulating ability of this layer structure, the use of insulating layers, such as the insulating layers 4 in the arrangements of the Figures 2, 4, 6 and 7, are completely dispensed with. In addition to the reduction in wall thickness, which is accompanied by a considerable gain in living and usable space, this leads to a considerable saving in construction costs in the value of the insulation materials saved (currently around EUR 13 to DM 30 / m 2 wall area). This saving is significantly higher than the higher costs for a reflective coating on the inside of facing stone 2. It should be noted that the air layer between the inner and outer shell of the wall structure can be arranged upright because an insulation material is not built into this wall structure and therefore it too there is no need for ventilation and drying of an insulating material.
Eine Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Zahl) für den vorliegenden Wandaufbau ohne Berücksichtigung des geschilderten Reflexionseffekts ergibt nach den Berechnungsverfahren der DIN 4108 einen Wert von 0,876 W/(m2 x K). Dieser Wert liegt bereits erheblich unter dem nach der gültigen Wärmeschutzverordnung geforderten Wert von 1,56 W/(m2 x K), nämlich etwa bei der Hälfte des zulässigen Wertes. Führt man in diese Berechnung noch den Wärmerückführungsgewinn aus der Reflexionsschicht ein und dimensioniert diesen als Faktor vorsichtig mit 0,40, reduziert sich die sogenannte „k-Zahl" auf einen Wert vonA calculation of the heat transfer coefficient (k-number) for the existing wall structure without taking into account the described Reflection effect results in the calculation method of DIN 4108 a value of 0.876 W / (m 2 x K). This value is already considerably below the value of 1.56 W / (m 2 x K) required by the applicable thermal insulation regulation, namely approximately half the permissible value. If the heat recovery gain from the reflective layer is introduced into this calculation and dimensioned carefully as a factor of 0.40, the so-called “k number” is reduced to a value of
0,40 x 0,876 = 0,350 W/(m2 x K).0.40 x 0.876 = 0.350 W / (m 2 x K).
Dieser Wert entspricht genau der Maximalforderung der neuen EnEV. Dabei ist hervorzuheben, dass dieses hervorragende Ergebnis ohne den Einsatz von Dämmstoffen erreicht wird.This value corresponds exactly to the maximum requirement of the new EnEV. It should be emphasized that this excellent result is achieved without the use of insulating materials.
Erheblich vorteilhafter ist schließlich die vorliegende Konstruktion im Hinblick auf die Einstrahlungsgewinne aus dem Sonnenlicht, da diese im wesentlichen ungehindert über die Außenschale 2 auf dem Wege der Einstrahlung von der Außenschale 2 durch die Luftschicht 3 hindurch auf das Hintermauerwerk 5 einwirken können.Finally, the present construction is considerably more advantageous with regard to the radiation gains from sunlight, since these can act on the rear masonry 5 essentially unhindered via the outer shell 2 on the way of the radiation from the outer shell 2 through the air layer 3.
Die Strahlungsenergie aus dem Sonnenlicht erwärmt primär die Vormauerschale 2, sodass sich diese auch an klaren winterlichen Sonnentagen deutlich über die Umgebungslufttemperatur erwärmen wird. Bei den üblichen Wandbaustoffen für Vormauerschalen ist diese nach etwa 2 Stunden Einstrahlungsdauer gleichmäßig durchwärmt. Die Vormauerschale 2 gibt nun ihrerseits - zu einem geringen Teil durch Konvektion in der nun etwas turbulenter werdenden Luftschicht in den Luftkammern 9, zum überwiegenden Teil durch Abstrahlung - die eingesammelte Sonnenenergie auf das Hintermauerwerk 5 ab. Hierbei sind folgende Effekte zu betrachten: Die Luftschicht in den Luftkammern 9 stellt für den Durchgang der Wärmestrahlung kein Hindernis dar. Sie ist daher für den Strahlungsvorgang ohne Belang.The radiation energy from the sunlight primarily heats the facing wall shell 2, so that it will heat up well above the ambient air temperature even on clear winter sunny days. With the usual wall building materials for facing shells, this is uniformly warmed after about 2 hours of radiation. The facing wall 2 in turn now - to a small extent by convection in the now somewhat more turbulent air layer in the air chambers 9, for the most part by radiation - emits the collected solar energy onto the rear masonry 5. The following effects are to be considered: The air layer in the air chambers 9 does not represent an obstacle to the passage of the heat radiation. It is therefore irrelevant to the radiation process.
Ebenso behindert die Reflexionsschicht 8 die Abstrahlung nicht, da sie dicht an die Rückseite der Vormauersteine angelagert ist und somit eine Reflexion in die Vormauerschale 2 unmöglich ist. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die Reflexionsschicht 8 in der Regel ein verhältnismäßig schlechter Strahler ist, sodass der Abstrahlungsvorgang zum Hintermauerwerk 5 etwas verzögert wird. Dieser Effekt ist jedoch erwünscht, da er mit der sehr guten Wärmekapazität von Mauerwerk harmoniert.Likewise, the reflection layer 8 does not hinder the radiation, since it is attached tightly to the back of the facing stones and thus reflection into the facing shell 2 is impossible. However, it must be taken into account that the reflection layer 8 is generally a relatively poor emitter, so that the radiation process to the backing 5 is somewhat delayed. However, this effect is desirable because it harmonizes with the very good heat capacity of masonry.
Günstig und kompensierend wirkt sich hierbei auch aus, dass bei einer Erwärmung der Vormauerschale 2 dort abgelagertes Tauwasser in der Luftschicht der Luftkammern 9 ausdampft, wodurch sich die Wärmeleitfähigkeit dieser Luftschicht in dieser Phase aus dem feuchtadiabatischen Verhalten der Luft in der Weise auswirkt, dass sie besser als trockene Luft den Energietransport von außen nach innen bewerkstelligt.A favorable and compensating effect here is that when the facing wall 2 is heated, condensation water deposited there evaporates in the air layer of the air chambers 9, as a result of which the thermal conductivity of this air layer in this phase has an effect from the moisture adiabatic behavior of the air in such a way that it improves As dry air, it transports energy from the outside to the inside.
Die erfindungsgemäße Wandkonstruktion stellt im konventionellen Mauerwerksbau eine Umwälzung dar, da hier erstmalig physikalische Wirkungen und Ereignisse sinngemäß in eine Konstruktion umgesetzt werden, bei der insbesondere die richtigen Schlussfolgerungen daraus gezogen werden, dass der überwiegende Teil des Energieabtrags von einer Wand nicht durch die Wärmeleitfähigkeit der Baustoffe bestimmt wird, sondern durch die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen im Infrarotbereich.The wall construction according to the invention represents a revolution in conventional masonry construction, since for the first time physical effects and events are translated into a construction in which the correct conclusions are drawn in particular that the major part of the energy loss from a wall is not due to the thermal conductivity of the building materials is determined, but by the emission of electromagnetic waves in the infrared range.
Mit einem als minimal zu bezeichnenden Zusatzaufwand, der im Wesentlichen in der Ausrüstung der Vormauerbaumaterialien mit einer Reflexionsschicht besteht, gleichzeitig unter Vermeidung aufwendiger Dämmstoffe, kann der altbewährte konventionelle Mauerwerksbau wirtschaftlicher als bisher trotz der einengenden Bestimmungen der künftigen EnEV weitergeführt und zu neuer Blüte gebracht werden. Ohne diese Erfindung hätte die EnEV das „Aus" für diese Bauweise bedeutet.With an additional effort that can be described as minimal, which essentially consists in equipping the facing masonry materials with a reflective layer, while avoiding expensive insulation materials, the tried and tested conventional masonry construction can be continued more economically than before, despite the restrictive provisions of the future EnEV, and new ones Be brought into bloom. Without this invention, the EnEV would have been the "end" for this design.
Eine im Rahmen der vorliegenden Erfindung mögliche Variante zu der in Fig. 1 dargestellten Fassadenverkleidung mit verspiegelten Vormauersteinen ist die Verwendung von dünnwandigen Fassadenplatten, z.B. der ETERNIT AG, die auf der Rückseite mit reflektierendem Material ausgerüstet sind. Eine erste Versuchsreihe, die auf einer Nordwand durchgeführt wurde, hat als erstes Teilergebnis erbracht, dass dieser Aufbau einer äquivalenten Dämmschichtdicke von 30 mm Polystyrolhartschaum entspricht und daher hiermit der Mindestwärmeschutz erreicht wird, wobei Tauwasserschäden zuverlässig vermieden bleiben.A possible variant of the facade cladding with mirrored facing stones shown in Fig. 1 is the use of thin-walled facade panels, e.g. from ETERNIT AG, which are equipped with reflective material on the back. The first partial result of a first series of tests, which was carried out on a north wall, was that this structure corresponds to an equivalent insulation layer thickness of 30 mm polystyrene hard foam and therefore the minimum thermal insulation is achieved, with condensation damage being reliably avoided.
Entscheidend für diesen Wandaufbau ist jedoch weniger die Reduzierung von Transmissionswärmeverlusten als die Verbesserung der Energiebilanz im Verlauf der Heizperiode, die ja maßgeblich davon bestimmt wird, dass nicht nur Wärmeenergie im Bauwerk zurückgehalten wird, sondern davon, dass von außen ankommende Wärmeenergie beim Eintritt in die Hüllflächen möglichst wenig behindert wird. Derartige Effekte treten naturgemäß an besonnten Flächen eines Gebäudes, also an den Ost- Süd- und Westseiten verstärkt, an Nordseiten nur gering auf.The decisive factor for this wall construction is less the reduction of transmission heat losses than the improvement of the energy balance in the course of the heating period, which is largely determined by the fact that not only heat energy is retained in the building, but also that heat energy arriving from the outside enters the envelope surfaces is hindered as little as possible. Such effects naturally occur only slightly on sun-drenched areas of a building, i.e. on the east, south and west sides, and only slightly on the north sides.
Bei einer dünnwandigen Konstruktion, die im Wesentlichen aus reflektierend beschichteten Fassadenplatten besteht, die durch eine geeignete Unterkonstruktion und mit Fugendichtungsbändern so an der Maueraußenfläche befestigt wird, dass sie als „nicht hinterlüftet" angesehen werden kann, treten die folgenden bauphysikalischen Effekte auf:In the case of a thin-walled construction, which essentially consists of reflective coated facade panels, which are attached to the outer surface of the wall by means of a suitable substructure and with joint sealing tapes in such a way that they can be regarded as "not ventilated", the following physical effects occur:
1) Reflektion von Wärmestrahlung:1) Reflection of heat radiation:
In Abhängigkeit von jeweiligen Reflexionsgrad der Beschichtung wird von innen stammende strahlende Wärmeenergie von im Strahlungsaustausch stehenden Flächen mit unterschiedlichem Strahlungskoeffizienten im Bauwerk zurückgehalten.Depending on the respective reflectance of the coating, radiant heat energy originating from the inside is used in the radiation exchange standing areas with different radiation coefficients in the building.
2) Dämmung durch stehende Luftschicht:2) Insulation by standing air layer:
Die stehende Luftschicht behindert den Energieübergang von innen nach außen wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit. Bei den Messungen hat sich eine gute Übereinstimmung mit den Wärmeleitzahlen nach DIN 4108-6 gezeigt.The standing air layer hinders the transfer of energy from the inside to the outside due to its low thermal conductivity. The measurements showed good agreement with the thermal conductivities according to DIN 4108-6.
3) Wärmerückgewinnung durch Kondensation:3) Heat recovery through condensation:
Die stehende Luftschicht stellt sich auf einen hohen Wasserdampfanteil ein. Die relative Luftfeuchte innerhalb der Luftschicht beträgt im Winter 90% und mehr. An den zeitweise nicht durch Sonnenstrahlung betroffenen Flächen, an Nordseiten sogar immer, kommt es daher an den reflektierenden Innenschichten zur Wasserdampfkondensation, bei der die Kondensationswärme, das heißt der Energiebetrag, der bei gleich bleibender Stofftemperatur ausschließlich zur Änderung des Aggregatzustandes von flüssig nach gasförmig aufgewendet wird und in Tabellenwerken für Wasser mit 627 Wh/kg angegeben wird - ähnlich wie bei sonstigen Wärmerückgewinnungsanlagen im Lüftungsanlagenbereich - frei gesetzt wird und somit das Temperaturniveau im Luftspalt angehoben wird. Folglich verkleinert sich das den Energiedurchgang linear bestimmende Temperaturgefälle entsprechend.The standing layer of air adjusts to a high proportion of water vapor. The relative humidity within the air layer is 90% and more in winter. On the surfaces that are not affected by solar radiation at times, on the north sides even always, water vapor condensation occurs on the reflective inner layers, in which the heat of condensation, i.e. the amount of energy, is used to change the state of matter from liquid to gaseous at constant material temperature and in tables for water with 627 Wh / kg is released - similar to other heat recovery systems in the ventilation system area - and thus the temperature level in the air gap is raised. As a result, the temperature gradient that linearly determines the passage of energy decreases accordingly.
4) Wirkungen der Sonneneinstrahlung:4) Effects of sun exposure:
Je nach Jahreszeit und Bedeckungsgrad sind auf besonnten Flächen mehr oder weniger große eingestrahlte Energiebeträge zu verzeichnen, die zu einer Erwärmung der Fassadenplatten über die Temperatur der Außenluft hinaus führen. Gemessen wurden bereits im März Oberflächentemperaturen von über 40 °C bei Außenlufttemperaturen um 0 °C. Zu betrachten ist somit im Hinblick auf die Energiebilanz das Ausmaß der Wärmeübertragung von außen nach innen in die Wandkonstruktion hinein.Depending on the time of year and the degree of coverage, more or less large amounts of irradiated energy can be recorded on sun-drenched areas, which lead to the facade panels heating up beyond the temperature of the outside air. Surface temperatures of over 40 ° C and outside air temperatures around 0 ° C were measured in March. It must therefore be considered with regard to the energy balance, the extent of heat transfer from the outside in to the wall structure.
Bei einem Vergleich von beschichteten mit unbeschichteten Fassadenplatten ist zu berücksichtigen, dass in Abhängigkeit von der Oberflächenfarbe durch Absorption des nicht reflektierten Lichtes eine Erwärmung der Fassadenplatte erfolgt. Hierdurch entsteht ein Temperaturgefälle zwischen Fassadenplatte und den beidseitig anstehenden Luftschichten. Gegenüber der Umgebung wird die eingetragene Energie teils konvektiv, teils durch Strahlung abgebaut. Dieser Energieverlust muss in Kauf genommen werden. Da bei dünnen Fassadenplatten von einer gleichmäßigen Erwärmung des gesamten Materials ausgegangen werden kann, erfolgt auch ein im Sinne der Verbesserung der Energiebilanz erwünschter Energieübergang nach innen. Dieser hängt teils vom Temperaturgefälle zwischen Platte und Wandkonstruktion ab, jedoch auch von Strahlungsvorgängen zwischen Platte und Wand.When comparing coated and uncoated facade panels, it must be taken into account that depending on the surface color, the facade panel is heated by absorption of the non-reflected light. This creates a temperature gradient between the facade panel and the air layers on both sides. Compared to the environment, the energy input is partly convectively, partly reduced by radiation. This loss of energy has to be accepted. Since even heating of the entire material can be assumed in the case of thin facade panels, there is also a desired internal energy transfer in order to improve the energy balance. This depends partly on the temperature gradient between the plate and the wall construction, but also on the radiation processes between the plate and the wall.
Hierbei unterscheiden sich reflektierend beschichtete Platten von unbeschichtetem Material. Die reflektierende Schicht ist ein schlechter Strahler, sodass Wärmeenergie durch Strahlung nur schlecht abgebaut wird. Die Folge ist eine höhere Erwärmung des beschichteten Materials als dies beim unbeschichteten Material der Fall ist. Infolgedessen kommt es bei der beschichteten Platte zu einem erheblich größeren Temperaturgefälle zwischen Platte und dahinter liegender Außenwand. Unter der Annahme, dass die hinter der Außenwand liegenden Räume auf eine Raumlufttemperatur von +20 °C gebracht sind und durch Wärmeleitung die Wandoberfläche eine Dauertemperatur von +10 °C hat, kann es durchaus zu einem Temperaturgefälle zwischen Platte und Wandoberfläche von 30 °C und darüber hinaus kommen, obwohl winterliche Verhältnisse bestehen. Bei der vorliegenden Konstruktion tritt daher - anders als bei der bekannten Lösung mit nicht reflektierend beschichteten Fassadenplatten - ein Temperaturgefälle von außen nach innen mit einem entsprechenden Energiefluss auf. Bei der beschichteten Konstruktion werden - in Abhängigkeit vom Strahlungskoeffizienten der Reflektionsschicht - etwa 20% der Wärmeenergie durch Strahlung nach innen übergeben. Ein weiterer Energieübergang findet über Konvektion statt, die sich immer dann einstellt, wenn der Temperaturunterschied zwischen Platte und Innenwand erheblich wird. Sodann kommt die stehende Luftschicht in Bewegung, wobei hier von kleinformatigen Verwirbelungen auszugehen ist, die den konvektiven Energieübergang bewirken. Befördert wird der Energieübergang von außen nach innen durch die erhöhte Stofffeuchtigkeit in den vorderen Randzonen des Mauerwerks, die sich durch Kondensation bei Einstrahlungsphasen einstellt. Insgesamt kommt es in der Konstruktion zu einem Selbststeuerungseffekt, der seine Ursache darin hat, dass die Summe aus konvektiv und strahlend übertragener Wärmeenergie grundsätzlich gleich bleibt. Theoretisch ist dieser Effekt aus dem Strahlungsgesetz von Stefan - Boltzmann, empirisch aus den Erkenntnissen über konvektiven Energieübergang begründbar, der davon gekennzeichnet ist, dass dieser potentiell zur Strömungsgeschwindigkeit zu - bzw. abnimmt.Here, reflectively coated panels differ from uncoated material. The reflective layer is a bad radiator, so that thermal energy is poorly broken down by radiation. The result is a higher heating of the coated material than is the case with the uncoated material. As a result, the coated plate has a considerably greater temperature gradient between the plate and the outer wall behind it. Assuming that the rooms behind the outer wall are brought to a room air temperature of +20 ° C and that the wall surface has a permanent temperature of +10 ° C due to heat conduction, there can be a temperature difference between the plate and the wall surface of 30 ° C and come beyond, although winter conditions exist. In contrast to the known solution with non-reflective coated facade panels, the present construction therefore has a temperature gradient from outside to inside with a corresponding energy flow. In the case of the coated construction, depending on the radiation coefficient of the reflection layer, approximately 20% of the thermal energy is transferred inwards by radiation. A further energy transfer takes place via convection, which occurs whenever the temperature difference between the plate and the inner wall becomes significant. Then the standing layer of air starts to move, whereby small-sized turbulences are to be assumed, which cause the convective energy transfer. The transfer of energy from the outside to the inside is promoted by the increased moisture in the fabric in the front edge zones of the masonry, which is created by condensation during irradiation phases. Overall, there is a self-control effect in the design, which is due to the fact that the sum of convective and radiant heat energy remains basically the same. Theoretically, this effect can be justified from Stefan - Boltzmann's radiation law, empirically based on the knowledge about convective energy transfer, which is characterized by the fact that this potentially increases or decreases with the flow velocity.
Die abgeleitete Form des Strahlungsgesetzes von Stefan-Boltzmann lautet:The derived form of the radiation law by Stefan-Boltzmann is:
E = C x (T/100) 4 in Watt.E = C x (T / 100) 4 in watts.
Hierbei steht E für Energie, T für die absolute Temperatur in Kelvin, C für den Strahlungskoeffizienten als Teilbetrag der Stefan - Boltzmann-Konstanten 5,67.E stands for energy, T for the absolute temperature in Kelvin, C for the radiation coefficient as part of the Stefan-Boltzmann constant 5.67.
Gegenüber stehenden Luftschichten ist bei bewegten Luftschichten die Wärmeübergangszahl „Alpha" in W/m2 x K nach allgemein praktizierten Faustformeln um den Wert 12 x w 1 2 zu vergrößern. Hierbei ist w die Strömungsgeschwindigkeit in m/s. Bei den baupraktisch üblichen Strömungsgeschwindigkeiten kann daher der Wärmeübergang bis zu 50 - fach größer werden, als er bei stehender Luft angenommen wird. Beim Ende der Einstrahlung kommt die verwirbelte Luftschicht wieder zur Ruhe und ist sodann wieder eine wirksame Dämmschicht. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Wandaufbaus besteht somit darin, dass er den Energieübertritt von außen nach innen begünstigt, den Energieübergang von innen nach außen jedoch behindert. Darin unterscheidet sich der vorliegende Wandaufbau grundlegend von der konventionellen Dämmtechnik, deren Vorteil darin besteht, den Transmissionswärmeverlust von innen nach außen zu vermindern, deren entscheidender Nachteil jedoch in der Behinderung des exogenen Energieeintrags liegt. Hierbei ist zu würdigen, dass bei der zeitlichen Verteilung von Kernheiz - und Heizungsübergangszeiten die Behinderung des exogenen Energieeintrags durch außen angebrachte Dämmschichten die ganzjährige Energiebilanz verschlechtert wird, obwohl die Wärmeleitzahlen erheblich verbessert werdenCompared to standing air layers, the heat transfer coefficient "Alpha" in W / m 2 x K has to be increased by the value 12 xw 1 2 according to generally accepted rules of thumb. Here w is the flow velocity in m / s the heat transfer can be up to 50 times greater than is assumed for standing air. At the end of the radiation, the swirled air layer comes to rest and is then an effective insulation layer again. The advantage of the wall structure according to the invention is that it favors the transfer of energy from the outside in, but hinders the transfer of energy from the inside out. In this, the present wall structure differs fundamentally from the conventional insulation technology, the advantage of which is to reduce the transmission heat loss from the inside to the outside, but the decisive disadvantage of which is the hindrance of the exogenous energy input. It should be appreciated that in the time distribution of core heating and heating transition times, the hindrance to exogenous energy input due to external insulation layers worsens the year-round energy balance, although the thermal conductivity figures are significantly improved
Bei der vorliegend geschilderten Bauweise sind die Außenwandflächen nahezu vollflächig mit elektrisch leitendem Material ausgerüstet. Dies führt auch zu einer gewissen Abschirmung gegen elektromagnetische Wellen. Es zeigte sich, dass der Empfang für die weit verbreiteten Funktelefone offensichtlich erheblich verschlechtert ist. Angesichts der Sorge, dass ein Übermaß an elektromagnetischen Wellen zu gesundheitlichen Schäden führen kann, ist es denkbar, dass der erfindungsgemäße Wandaufbau auch in dieser Hinsicht vorteilhaft ist. In the construction described here, the outer wall surfaces are almost completely equipped with electrically conductive material. This also leads to a certain shield against electromagnetic waves. It turned out that the reception for the widespread radio telephones is obviously significantly deteriorated. In view of the concern that an excess of electromagnetic waves can lead to health damage, it is conceivable that the wall structure according to the invention is also advantageous in this regard.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Wandaufbau für eine gemauerte Gebäudeaußenwand, mit einem Hintermauerwerk und einer Vormauerschale, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormauerschale (2) mindestens teilweise aus Bauelementen (11), insbesondere Ziegelsteinen, Bausteinen oder dergleichen, aufgebaut ist, die nur an ihrer dem Hintermauerwerk (5) zugekehrten Seite wärmestrah- lungssreflektierend ausgebildet sind.1. Wall structure for a brick outer wall of a building, with a rear masonry and a facing shell, characterized in that the facing wall (2) is at least partially made up of building elements (11), in particular bricks, building blocks or the like, which are only on their backing walls (5th ) facing side are designed to reflect heat radiation.
2. Wandaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (11) an ihrer dem Hintermauerwerk (5) zugekehrten Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht (8) versehen sind.2. Wall structure according to claim 1, characterized in that the components (11) are provided on their side facing the rear masonry (5) with a heat radiation reflecting layer (8).
3. Wandaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (11) an ihrer dem Hintermauerwerk (1) zugekehrten Seite mit Wärmestrahlung reflektierendem Material bedampft sind.3. Wall structure according to claim 2, characterized in that the components (11) are vapor-coated with heat radiation reflecting material on their side facing the rear masonry (1).
4. Wandaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (11) der Vormauerschale (2) an ihrer Innenseite mindestens bereichsweise mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet sind.4. Wall structure according to one of the preceding claims, characterized in that the components (11) of the facing shell (2) are coated on their inside at least in regions with aluminum or an aluminum alloy.
5. Wandaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vormauerschale (2) und dem Hintermauerwerk (5) eine im wesentlichen stehende Luftschicht ausgebildet ist.5. Wall structure according to one of the preceding claims, characterized in that an essentially standing air layer is formed between the facing wall shell (2) and the rear masonry (5).
6. Wandaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormauerschale (2) eine Dicke von mehr als 60 mm hat. 6. Wall structure according to one of the preceding claims, characterized in that the facing shell (2) has a thickness of more than 60 mm.
7. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormauerschale (2) aus nur innenseitig reflektierend beschichteten Fassadenplatten aufgebaut ist.7. Wall structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the facing shell (2) is constructed from facade panels coated with reflective material only on the inside.
8. Bauelement, insbesondere Ziegelstein, Baustein, Fassadenplatte oder dergleichen, zur Verwendung bei der Herstellung der Vormauerschale eines Wandaufbaus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an seiner im eingemauerten Zustand nach Innen weisenden Seite mit einer Wärmestrahlung reflektierenden Schicht (8) versehen ist. 8. Component, in particular brick, building block, facade panel or the like, for use in the manufacture of the facing shell of a wall structure according to one of the preceding claims, characterized in that it has a heat radiation reflecting layer (8) on its inwardly facing side in the walled-in state is provided.
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