EP2177332A1 - Lichtleitendes Bauelement mit thermischer Trennung - Google Patents

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EP2177332A1
EP2177332A1 EP08016753A EP08016753A EP2177332A1 EP 2177332 A1 EP2177332 A1 EP 2177332A1 EP 08016753 A EP08016753 A EP 08016753A EP 08016753 A EP08016753 A EP 08016753A EP 2177332 A1 EP2177332 A1 EP 2177332A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
insulating
insulating layer
optical fibers
mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08016753A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2177332A8 (de
Inventor
Ingo Gast
Jürgen Frei
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Luccon Lichtbeton GmbH
Original Assignee
Luccon Lichtbeton GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luccon Lichtbeton GmbH filed Critical Luccon Lichtbeton GmbH
Priority to EP08016753A priority Critical patent/EP2177332A1/de
Publication of EP2177332A1 publication Critical patent/EP2177332A1/de
Publication of EP2177332A8 publication Critical patent/EP2177332A8/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B19/00—Machines or methods for applying the material to surfaces to form a permanent layer thereon
    • B28B19/003—Machines or methods for applying the material to surfaces to form a permanent layer thereon to insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/008—Producing shaped prefabricated articles from the material made from two or more materials having different characteristics or properties
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0037—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects with elements being able to conduct light, e.g. light conducting fibers
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0056—Means for inserting the elements into the mould or supporting them in the mould
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
    • E04C2/284—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating
    • E04C2/288—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and concrete, stone or stone-like material

Definitions

  • the present invention relates to components made of a cast material with embedded optical fibers, a method for their preparation and a system for the production of enclosing components of buildings comprising such components.
  • light concrete or translucent concrete refers to concrete with embedded optical fibers. This material has gained commercial importance in recent years. On the one hand, it offers a variety of design options, on the other hand, it can be used efficiently as an extremely sustainable building material.
  • Light concrete is obtained by embedding light-conducting fibers in concrete. The fibers can be distributed evenly but can also be concentrated on areas, right up to patterns. The constructive properties of the concrete, ie load-bearing capacity, etc., are not impaired by the embedded optical fibers, so that the statics does not have to consider separately the use of light concrete, unlike with the installation of glass blocks, windows, etc.
  • the invention thus achieves the above object by means of components comprising a first layer of a cast material, an insulating layer and a second layer of a cast material, wherein optical fibers from an outer, the insulating layer side facing away from the surface of the first layer therethrough, through the insulating layer and embedded through the second layer to the surface of the second layer facing away from the insulating layer.
  • the casting material is initially liquid or flowable so that it can be filled into a mold or formwork. This is followed by hardening, whereby the material becomes firm and stable.
  • the hardening of which is based on a variety of mechanisms.
  • the casting material is preferably hydraulically hardening materials, in particular concrete, however, other materials are also conceivable, such as, for example, artificial stone based on plastic materials.
  • the first layer from a different casting material than the second layer. It is particularly preferred if the facing the building interior layer consists of concrete.
  • the casting material in both layers is concrete.
  • a further improvement of the thermal separation is made possible if a casting material with the least possible heat transfer is used.
  • a casting material with the least possible heat transfer is used.
  • a hydraulic casting material preferably concrete
  • a lightweight aggregate such as expanded clay, Bläschiefer, expanded glass, etc. is added.
  • optical fibers allow, as in the known light concrete, the passage of light through the device.
  • they also contribute to the stability of the device, since they act as a reinforcement.
  • Material, shape and cross-sectional area of the optical fibers can be chosen freely in principle. It is understood that the material must be compatible with the insulating material and the casting material.
  • Known optical fibers made of glass or plastic are therefore a preferred material.
  • the optical fibers can be used both as individual fibers and, preferably, as a composite of a plurality of fibers, ie as a woven fabric, knitted fabric, scrim, knitted fabric, etc.
  • a composite of a plurality of fibers ie as a woven fabric, knitted fabric, scrim, knitted fabric, etc.
  • all fabrics in which the optical fibers are connected to each other at a substantially fixed distance to a surface are suitable.
  • the body bindings of all known woven goods, knitwear and nonwovens are suitable.
  • An "optical fiber” in the context of the invention is formed by a bundle of individual fibers, commercially available, e.g. Optical fibers in which 280 individual fibers with a diameter of 50 - 250 ⁇ m form a fiber bundle with a diameter of 53 ⁇ m - 1 mm or 630 fibers with a diameter of 70 ⁇ m form a fiber bundle with a diameter of approximately 2 mm.
  • optical fibers with small fiber diameters are made of glass.
  • Single fibers having a larger diameter are preferably made of polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethylene terephthalate and other plastics. Typical diameters here are 0.25 to 0.5 mm. However, other diameters are also useful, from very fine fibers with diameters in the range of 10 microns to very thick fibers with diameters in the range of a few millimeters, e.g. 1mm to 3mm. Even larger diameters can be used, depending on the desired optical effect, e.g. Diameter from a few mm to a few cm or dm, such as 5 mm to 10 cm.
  • the insulating layer may consist of any known insulating material, are particularly well suited essentially non-compressible insulating materials such as plastic foam, foam glass and cork.
  • the component preferably additionally includes corresponding spacers or anchors that connect the two layers of casting material together and set their distance.
  • the anchors are preferably made of glass fiber reinforced elements (GRP) to avoid or reduce thermal bridges.
  • a reinforcement in the device.
  • Particularly suitable are perforated plates, which preferably project about 1 to 5, in particular about 1.5 to 3 cm into the casting material.
  • grids, rods, flat steels, construction iron, etc. as well as a reinforcement of a combination of these elements can be used.
  • the thermal separation the number of reinforcing elements or their share of the component should be low and / or the material of the reinforcement should have a low thermal conductivity.
  • the components of the invention not only take over the function of heat insulation and facade design, but also at the same time the supporting functions. With the device according to the invention thus a particularly fast design is possible.
  • Typical U-values for the components according to the invention are from 0.1 to 0.5 W / m 2 K, preferably 0.15 to 0.4 W / m 2 K and in particular 0.18 to 0.31 W / m 2 K. ,
  • the device according to the invention can be provided both over a large area and with smaller dimensions.
  • Large area elements can for example, whole walls or larger parts of walls.
  • smaller elements for example, have the dimensions of conventional bricks or concrete blocks, individual designs can be realized.
  • To complete the smaller elements it is also possible to provide insulated components without optical fibers with the same dimensions as a system.
  • the invention also relates to a system for producing heat-insulated buildings, comprising components having a first layer of a cast material, an insulating layer and a second layer of a cast material, wherein in a part of the components of optical fibers from an outer side facing away from the insulating layer the surface of the first layer therethrough, through the insulating layer and through the second layer to the surface of the second layer, which faces away from the insulating layer, are embedded.
  • the blank After hardening, the blank is taken out of the mold and, if necessary, the ends of the light guides in the side surfaces are exposed by sawing, grinding or the like.
  • the last layer of insulating material in height slightly lower than the remaining height of the mold and to fill up the mold over its entire width and depth with cast material above the optical fibers. Preferably, however, no continuous layer of cast material is provided.
  • the dimensions of the insulating material in depth may be either less than or equal to that of the mold. If they are lower, an insulating core enclosed on all sides by casting material is obtained. Preferably, however, the depth corresponds to the depth of the mold, so that the component has an insulating layer over its entire depth, which extends parallel to the wall to be created. An enclosing component of a building constructed with the components thus has a continuous insulating layer.
  • fix the layers of insulating material together to prevent penetration of the casting material between the layers of insulating material.
  • fix the layers of insulating material together can advantageously be fixed after laying the fibers and the following layer of insulating material, this layer with the previous layer by gluing, needles or similar known methods.
  • the mold may be provided with a movable bottom so that, prior to step d), the layer of insulating material and casting material in the mold is flush with its upper edge.
  • the optical fibers can thus be placed from a supply, preferably fixed at the edge of the mold and cut to length.
  • a clamping device or a fixation on the insulating material is particularly suitable.
  • the bottom of the mold is then lowered by the selected height of the next layer, so that in step c) again insulating material and casting material fill the mold up to its upper edge.
  • the blank is removed from the mold and the ends of the optical fibers are exposed by grinding and / or sawing or the like.
  • the surfaces can preferably be polished.
  • An alternative method according to the invention provides that the layers of insulating material and optical fibers, when fully connected, are provided at the intended height and encapsulated with the casting material in a mold / formwork.
  • optical fibers with the required stiffness, which are e.g. is present in the fibers themselves or is ensured by the fabric, knitted fabric or scrim. It is also preferred, in particular for fabrics, etc., to determine the edges on the formwork.
  • a woven, laid or knitted fabric of the optical fibers is used. This is clamped at its later lying on the outer sides of the component ends / edges of the formwork, hung, stretched with elastic fasteners or otherwise secured. It may be advantageous to stiffen or reinforce the ends / edges wholly or in some areas, such as by connection to a perforated plate or grid made of metal, plastic or the like. It is also advantageous to reinforce fabrics, scrims or knitted fabrics of optical fibers in total or to Facilitate / improve setting by clamping an elastic thread to bring.
  • an advantageous embodiment is to introduce the insulating layer horizontally into the formwork, i. with its surface parallel to the bottom of the formwork. Either a layer of cast material is then first cast and then cast the second layer after tilting the formwork or the second layer is poured parallel by injecting / flooding below the insulating layer.
  • the advantage of this method is that even very large dimensions of the component are possible, as they are common in known precast concrete parts. Entire walls or ceilings can be created.
  • a subsequent treatment of the surfaces in which the optical fibers terminate expediently takes place.
  • any possible reinforcement of the ends / edges of the components can be removed at the same time during this after-treatment.
  • a mold / formwork can be dimensioned so that several components are created simultaneously.
  • the width of the shape i. their dimension across the insulating layer, chosen so that two, three, four, five or more insulating layers fit with the provided for the casting material layers widths.
  • components are produced in layers or by encapsulation of cores made of insulating material and optical fibers.
  • the components are obtained by dividing the layers of casting material, in this case two layers of cast material, between the insulating layers. Grinding and / or polishing can follow.
  • the components like conventional building blocks or plates, are also in special shapes, eg round, triangular etc., can be manufactured or cut to size on the construction site.
  • FIG. 1 a schematic representation of a device according to the invention
  • FIG. 3 illustrates the second preferred production method according to the invention in a first variant
  • FIG. 4 illustrates the second preferred production method according to the invention in a second variant
  • FIG. 5 shows a blank in which several components are produced in a formwork simultaneously
  • FIG. 6 shows a typical fabric for the production of the components according to the invention.
  • a component 1 according to the invention with a width B, a depth T and a height H which comprises two outer layers of cast material 2 and a core of insulating material 3.
  • Optical fibers 4 pass through the component 1, whose endings are shown schematically on the right, front side surface and whose other endings on the lying opposite side.
  • the component is constructed in layers, the core of insulating material 3 consists of layers of insulating material 3 ', 3 ", etc., between each of which the optical fibers 4 are inserted.
  • the first inventively proposed production of the components 1 is illustrated. It is a form or formwork 10 with a movable bottom 11 is used. This has a width B and depth T corresponding to the desired dimensions of the device 1. The height H of the component is achieved with partial or complete lowering of the movable floor 11.
  • FIG. 2 a you can see a first or bottom layer of insulating material 3 ', which is inserted into the mold.
  • the depth of the insulating material corresponds to the depth T of the mold
  • the width is smaller than the width B of the mold.
  • the movable floor 11 is located around the desired height of the first layer below the upper edge of the mold.
  • the filling of the casting material 2 is shown.
  • the casting material is concrete, but other hardening compounds are also conceivable.
  • an automatic device is preferably used.
  • the filled casting material 2 can, for example by means of a vibrator, smoothed and / or vented.
  • the surfaces of casting material 2 and insulating material 3 should form a flat surface and in the embodiment shown here should be flush with the top edge of the mold 10.
  • the optical fibers 4 are placed.
  • individual fibers are used by a roll 12 unwound, placed on the surface of cast material 2 and insulating material 3 and cut to length. It is also possible to apply the optical fibers 4 in the form of a knitted fabric, fabric or fabric. In the example shown, the fibers are laid evenly over the entire depth of the component. It is also conceivable to hang the fibers at irregular intervals and / or only in partial areas. Subareas can be chosen so that a pattern or a predetermined figure results.
  • the bottom 11 of the mold 10 is lowered, re-inserted insulating material 3, filled casting material 2 and placed 4 optical fibers. The steps are repeated until the desired height of the component is reached, and usually the bottom 11 has reached its lowest position.
  • the vertical distance of the optical fibers depends on the height of a layer of insulating material and casting material. This height can be the same within a component, or can be varied. Typically, the gap is a compromise of cost and translucency because the more layers to make, the more expensive the manufacturing. Typical distances of the layers or heights of individual layers of insulating material are 0.3 to 4.0 cm, preferably 0.5 to 2.0 or 3.0 cm.
  • the horizontal distance of the optical fibers 4 is determined when hanging up. If, for example, a tissue is used, the distances defined there determine the arrangement. Individual fibers can be distributed variably, both evenly and unevenly. Typical distances of the fibers in a layer amount with regular arrangement of 0.5 to 10 mm, preferably from 1 to 5 mm. In wide-meshed fabrics, it is also possible to build several layers of fabric over each other, for example 2, 3, 4, 5 and up to ten layers, which are then penetrated during filling of the casting material.
  • FIG. 3 the second production process according to the invention is illustrated.
  • the indicated by dashed lines formwork 10 also serves to determine the optical fibers 4.
  • the insulating layer of insulating material 3 can be seen, which is constructed in layers. For the sake of clarity, only the first layer of optical fibers 4 is shown, such layers are arranged analogously between two layers of insulating material 3, respectively.
  • the insulating layer is in FIG. 3 arranged horizontally to the bottom 11 of the formwork 10.
  • FIG. 4 illustrates the second manufacturing method according to the invention, wherein the insulating layer is perpendicular to the bottom 11 of the mold 10 as in the layered structure.
  • the insulating layer can also have vertical divisions, as shown.
  • the mold 10 in turn serves to fix the optical fibers 4.
  • the casting material can be poured either completely from above or, especially at small distances of the optical fibers, in addition or exclusively by lateral inject or flood through the bottom 11 therethrough.
  • corresponding closable openings 13 are provided in the bottom 11 for flooding and openings 14 in the side wall 15 of the mold 10 for injecting.
  • FIG. 5 shows a blank comprising three insulating layers of insulating material 3, which are each surrounded by layers of cast material 2.
  • the ends of the optical fibers 4 are indicated schematically.
  • the components 1 according to the invention are obtained by separating the blank along the direction indicated by dash-dotted lines planes AA, for example by means of a saw. In the example shown, three components 1 according to the invention are obtained.
  • FIG. 6 shows a typical fabric 20 with optical fibers 4.
  • the transverse threads 21 may be made of natural or synthetic fibers, such as cotton or polyester.
  • the material of the transverse threads 23 on the one hand can be stronger than that of the other transverse threads 22. Alternatively or additionally, it can also be elastic. In both variants, the determination of the fabric 20 is facilitated or improved on the formwork.
  • a component 1 may have very different dimensions depending on the purpose. From wall elements with depths and heights of a few meters to building blocks with depths and heights in the range of decimeters.
  • the width B is determined by which loads the element should receive and which thermal resistance (U-value) is desired.
  • Recommended insulating layer thicknesses, i. Widths of the insulating material are in the range of 3 to 30 cm, typically 6 to 15 cm.
  • the layers of cast material which suitably are each widths in the range of about 2 to 15 cm, preferably 3 to 6 cm thick. Overall, this results in widths B of the component of 7 to 60 cm, preferably from 12 to 27 cm.
  • a typical wall element will, at preferred widths in the range of 10 to 30 cm, have further dimensions in the range of the following values: depth 20 to 500 cm, height 10 to 400 cm, preferably depth 50 to 200 cm, height 30 to 150 cm.
  • a typical building block with a width of 10 to 20 cm has a depth of 20 to 200 cm and a height of 10 to 150 cm. Typical dimensions would be e.g. Width 15 cm, depth 100 cm and height 50 cm. It is within the scope of the invention building blocks, also with smaller dimensions than mentioned above, pour into components with larger dimensions.
  • the present invention provides a system of thermal isolation devices in which some Components are translucent and not matched by the dimensions ago components.
  • the components Preferably, the components have rather small dimensions, so that can be designed by the arrangement pattern or figures.
  • the components of the invention significantly expand the possibilities of the design, but cost and effort remain comparatively low.
  • the speed in the production of buildings is increased, since a separate step to apply the thermal insulation is eliminated. It provides a uniform, very stable, sustainable material with excellent thermal insulation properties.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Bauelemente (1), umfassend eine erste Schicht aus einem Gussmaterial (2), eine Isolierschicht (3) und eine zweite Schicht aus einem Gussmaterial (2), wobei Lichtleitfasern (4) von einer äußeren, der Isolierschicht (3) abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht (2) durch diese hindurch, durch die Isolierschicht (3) und durch die zweite Schicht (2) hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht (2), die der Isolierschicht (3) abgewandt ist, eingebettet sind. Die Erfindung betrifft auch ein System umfassend solche Bauelemente (1) und die Herstellung der Bauelemente (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Bauelemente aus einem Gussmaterial mit eingebetteten Lichtleitfasern, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ein System zur Erstellung von Umfassungsbauteilen von Gebäuden umfassend solche Bauelemente.
  • Mit dem Begriff Lichtbeton oder auch transluzenter Beton wird Beton mit eingebetteten Lichtleitfasern bezeichnet. Dieses Material hat in den letzten Jahren kommerzielle Bedeutung erlangt. Zum einen bietet es vielfältige gestalterische Möglichkeiten, zum anderen lässt es sich als äußerst tragfähiger Baustoff effizient einsetzten. Lichtbeton wird durch Einbettung von Licht-leitenden Fasern in Beton erhalten. Die Fasern können dabei gleichmäßig verteilt aber auch auf Bereiche konzentriert angeordnet werden, bis hin zu Mustern. Die konstruktiven Eigenschaften des Betons, also Tragfähigkeit etc., werden durch die eingebetteten Lichtleitfasern nicht beeinträchtigt, so dass die Statik den Einsatz von Lichtbeton, anders als etwa bei einem Einbau von Glasbausteinen, Fenstern usw., nicht gesondert berücksichtigen muss.
  • Des weiteren gewinnt die Wärmedämmung von Gebäuden aufgrund entsprechender Gesetze und im Hinblick auf die ständig steigenden Energiekosten immer mehr an Bedeutung. Während einzelne Materialien und Bauelemente in ihrer Wärmedurchlässigkeit immer weiter optimiert werden, bleiben Übergänge ein Problem, vor allem weil diese gestalterisch typischerweise nicht auffallen sollen. So verlieren Fenster mit entsprechender Isolierverglasung zumeist im Bereich der Fensterrahmen die meiste Energie.
  • Bei der Gestaltung von Wänden mit Lichtbeton ergeben sich zu den restlichen Gebäudeteilen aus Beton keine Übergangsprobleme. Jedoch verbietet sich eine übliche Wärmedämmung mittels außen oder innen aufgebrachter Schichten aus Dämmmaterial, denn damit würde der Lichtdurchgang blockiert. Die Gestaltung der Fassade erfolgt bei den bekannten Wärmedämmsystemen, soweit es sich nicht um eine Dämmung der Innenseite der Wände handelt, üblicherweise unabhängig von der Dämmung. So kann die Fassade auf den üblichen Dämmmaterialien, die mittels Klebstoff/Mörtel und/oder mechanisch auf der Wand befestigt werden, im Prinzip mit allen bekannten Gestaltungsmitteln fertiggestellt werden. Neben Putz bieten sich auch Verkleidungen mit z.B. Holz oder (Kunst)Stein an. Eine Gestaltung mit lichtdurchlässigen Elementen ist naturgemäß nicht möglich, da die Dämmung den Lichtdurchgang blockiert.
  • Es besteht somit Bedarf an optisch ansprechenden und zugleich gut isolierenden Bauelementen, insbesondere für Fassaden von Gebäuden.
  • Erfindungsgemäß wurde jetzt überraschend gefunden, dass brauchbar stabile Lichtbetonelemente mit einer guten Wärmedämmung geschaffen werden können, indem man zumindest eine Schicht aus einem Isoliermaterial in einem Lichtbetonelement vorsieht.
  • Die Erfindung löst somit die obige Aufgabe durch Bauelemente, umfassend eine erste Schicht aus einem Gussmaterial, eine Isolierschicht und eine zweite Schicht aus einem Gussmaterial, wobei Lichtleitfasern von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind.
  • Das Gussmaterial ist zunächst flüssig bzw. fließfähig so dass es in eine Form bzw. Schalung gefüllt werden kann. Sodann erfolgt ein Erhärten wobei das Material fest und tragfähig wird. Es ist eine Vielzahl solcher Materialien bekannt, deren Erhärtung auf den unterschiedlichsten Mechanismen beruht. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Gussmaterial vorzugsweise um hydraulisch erhärtende Materialien, insbesondere Beton, es sind aber auch andere Materialien denkbar, wie beispielsweise auf Kunststoffmaterialien basierender Kunststein. Es ist möglich, die erste Schicht aus einem anderen Gussmaterial als die zweite Schicht herzustellen. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die zum Gebäudeinneren gewandte Schicht aus Beton besteht. Vorzugsweise ist das Gussmaterial in beiden Schichten Beton.
  • Eine weitere Verbesserung der thermischen Trennung wird ermöglicht, wenn ein Gussmaterial mit möglichst geringem Wärmedurchgang zum Einsatz kommt. Hier eignet sich z.B. ein hydraulisches Gussmaterial, bevorzugt Beton, dem neben oder anstelle eines üblichen Zuschlagstoffes ein Leichtzuschlagstoff wie Blähton, Bläschiefer, Blähglas etc. zugefügt wird.
  • Die Lichtleitfasern ermöglichen wie bei dem bekannten Lichtbeton den Durchtritt von Licht durch das Bauelement. Vorteilhaft tragen sie auch zur Stabilität des Bauelements bei, da sie wie eine Armierung wirken. Material, Form und Querschnittsfläche der Lichtleitfasern können im Prinzip frei gewählt werden. Es versteht sich, dass das Material mit dem Isoliermaterial und dem Gussmaterial verträglich sein muss. An sich bekannte Lichtleitfasern aus Glas oder Kunststoff sind daher ein bevorzugtes Material.
  • Die Lichtleitfasern können sowohl als Einzelfasern, als auch, vorzugsweise, als Verbund mehrerer Fasern, d.h. als Gewebe, Gewirke, Gelege, Gestricke, etc. eingesetzt werden. Hierbei eignen sich sämtliche Flächengebilde, in welchen die Lichtleitfasern miteinander in einem im wesentlichen fixierten Abstand zu einer Fläche verbunden werden. Insbesondere eignen sich die Körperbindungen aller bekannten Webwaren, Strickwaren und Vliesstoffe.
  • Ebenso ist es denkbar Faserbündel anstelle von Einzelfasern zu verwenden. Eine "Lichtleitfaser" im Sinne der Erfindung wird dabei von einem Bündel einzelner Fasern gebildet, kommmerziell erhältlich sind z.B. Lichtleiter, bei denen 280 Einzelfasern mit einem Durchmesser von 50 - 250 µm ein Faserbündel mit einm Durchmesser von 53 µm - 1 mm bilden oder 630 Fasern mit einem Durchmesser von 70 µm ein Faserbündel mit einem Durchmesser von ca. 2 mm ergeben.
  • Typischerweise bestehen Lichtleiter mit geringen Faserdurchmessern aus Glas. Einzelfasern mit einem größern Durchmesser bestehen vorzugsweise aus Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyethylenterephthalat und anderen Kunststoffen. Typische Durchmesser betragen hierbei 0,25 bis 0,5 mm. Es sind aber auch andere Durchmesser brauchbar, von sehr feinen Fasern mit Durchmessern im Bereich von 10 µm bis hin zu sehr dicken Fasern mit Durchmessern im Bereich von einigen mm, z.B. 1 mm bis 3mm. Auch noch größere Durchmesser sind, je nach gewünschtem optischen Effekt, einsetzbar, so z.B. Durchmesser von einigen mm bis zu einigen cm oder dm, wie beispielsweise 5 mm bis 10 cm.
  • Die Isolierschicht kann aus jedem an sich bekannten Isoliermaterial bestehen, besonders gut eignen sich im wesentlichen nicht kompressible Isoliermaterialien wie z.B. Kunststoffhartschaum, Schaumglas und Kork. Bei kompressiblen Materialien, z.B. weicheren Kunststoffschäumen, Glasfaser, Mineralfaser oder natürlichen Fasern oder auch Granulaten wie z.B. Blähton umfasst das Bauelement vorzugsweise zusätzlich entsprechende Abstandshalter bzw. Verankerungen, die die beiden Schichten aus Gussmaterial miteinander verbinden und ihren Abstand festlegen. Die Verankerungen bestehen vorzugsweise aus glasfaserverstärkten Elementen (GFK) zur Vermeidung bzw. Reduzierung von Wärmebrücken.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, zur Erhöhung der Tragfähigkeit neben den Lichtleitfasern eine Bewehrung in das Bauelement einzubringen. Besonders geeignet sind Lochbleche, die vorzugsweise etwa 1 bis 5, insbesondere etwa 1,5 bis 3 cm in das Gussmaterial hineinragen. Alternativ können beispielsweise Gitter, Stäbe, Flachstähle, Baueisen usw. sowie auch eine Bewehrung aus einer Kombination dieser Elemente zum Einsatz kommen. Im Hinblick auf die thermische Trennung sollte die Anzahl der Bewehrungselemente bzw. ihr Anteil an dem Bauelement gering sein und/oder das Material der Bewehrung eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Die erfindungsgemäßen Bauelemente übernehmen nicht nur die Funktion der Wärme-Dämmung und Fassadengestaltung, sondern auch zugleich die tragenden Funktionen. Mit dem erfindungsgemäßen Bauelement wird somit eine besonders schnelle Bauweise ermöglicht.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Bauelemente kommt sowohl in Bezug auf den Verlust von Wärme als auch in Bezug auf das Eindringen von Wärme zum Tragen. So können nicht nur Heizkosten verringert sondern insbesondere auch die Kosten für eine Klimatisierung deutlich reduziert werden. Typische U-Werte für die erfindungsgemäßen Bauelemente betragen von 0,1 bis 0,5 W/m2K, vorzugsweise 0,15 bis 0,4 W/m2K und insbesondere 0,18 bis 0,31 W/m2K.
  • Neben der Lichtdurchlässigkeit als solches lassen sich bei Gebäuden mit Umfassungsbauteilen aus den erfindungsgemäßen Bauelementen weitere Effekte realisieren. So können bei Dunkelheit im Inneren des Gebäudes Leuchtreklame oder andere beleuchtete Designs die Fassade statisch oder variabel gestalten.
  • Das erfindungsgemäße Bauelement kann sowohl großflächig als auch mit kleineren Abmessungen bereitgestellt werden. Großflächige Elemente können beispielsweise ganze Wände oder größere Teile von Wänden sein. Mit kleineren Elementen, die z.B. die Abmessungen üblicher Ziegel oder Betonbausteine aufweisen, lassen sich individuelle Gestaltungen verwirklichen. Zur Komplettierung der kleineren Elemente können auch gedämmte Bauelemente ohne Lichtleitfasern mit denselben Abmessungen als System bereit gestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft demgemäss auch ein System zur Erstellung von Wärme-gedämmten Gebäuden, umfassend Bauelemente mit einer ersten Schicht aus einem Gussmaterial, einer Isolierschicht und einer zweiten Schicht aus einem Gussmaterial, wobei in einem Teil der Bauelemente Lichtleitfasern von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von lichtdurchlässigen, isolierenden Bauelementen mit einer ersten Schicht aus einem Gussmaterial, einer Isolierschicht und einer zweiten Schicht aus einem Gussmaterial, wobei Lichtleitfasern von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind, umfassend die Schritte:
    1. a) Bereitstellen einer Form mit einer gewählten Breite, Tiefe und Höhe
    2. b) Einlegen eines Isoliermaterials, dessen Abmessungen in Breite und Höhe geringer sind, als die der Form
    3. c) Einfüllen von Gussmaterial in die Form bis zur Höhe des Isoliermaterials
    4. d) Auflegen von Lichtleitfasern von einer ersten Wandung der Form zu einer zweiten gegenüberliegenden Wandung der Form
    und Wiederholen der Schritte b bis d bis die Form gefüllt ist.
  • Nach dem Erhärten wird der Rohling aus der Form genommen und nötigenfalls die Enden der Lichtleiter in den Seitenflächen durch Sägen, Schleifen oder ähnliches freigelegt.
  • Es ist möglich, vor dem ersten Einlegen des Isoliermaterials eine Schicht Gussmaterial einzufüllen, so dass der Boden der Form über seine gesamte Breite und Tiefe mit Gussmaterial bedeckt ist. Vorzugsweise wird jedoch keine durchgehende Schicht aus Gussmaterial vorgesehen.
  • Es ist möglich, die letzte Schicht Isoliermaterial in der Höhe etwas niedriger als die verbleibende Höhe der Form zu wählen und oberhalb der Lichtleitfasern die Form über ihre gesamte Breite und Tiefe mit Gussmaterial aufzufüllen. Vorzugsweise wird jedoch keine durchgehende Schicht aus Gussmaterial vorgesehen.
  • Die Abmessungen des Isoliermaterials in der Tiefe können entweder geringer oder gleich denjenigen der Form sein. Sind sie geringer, wird ein allseitig von Gussmaterial umschlossener Isolierkern erhalten. Bevorzugt entspricht die Tiefe jedoch der Tiefe der Form, so dass das Bauelement über seine gesamte Tiefe, welche sich parallel zu der zu erstellenden Wand erstreckt, eine Dämmschicht aufweist. Ein mit den Bauelementen errichtetes Umfassungsbauteil eines Gebäudes weist somit eine durchgehende Dämmschicht auf.
  • Es ist bevorzugt, die Lagen aus Isoliermaterial miteinander zu fixieren, um ein Eindringen des Gussmaterials zwischen die Lagen aus Isoliermaterial zu verhindern. Dazu kann vorteilhaft nach dem Auflegen der Fasern und der folgenden Lage Isoliermaterial diese Lage mit der vorherigen Lage durch Kleben, Nadeln oder ähnliche bekannte Verfahren fixiert werden.
  • Zur Automatisierung des Verfahrens kann die Form mit einem beweglichen Boden versehen sein, so dass vor dem Schritt d) die von Isoliermaterial und Gussmaterial gebildete Lage in der Form mit deren Oberkante abschließt. Die Lichtleitfasern können somit von einem Vorrat aus aufgelegt, vorzugsweise am Rand der Form festgelegt und passend abgelängt werden. Zur Festlegung eignet sich insbesondere eine Klemmvorrichtung oder eine Fixierung an dem Isoliermaterial. Vor der nächsten Abfolge der Schritte b) bis c) wird der Boden der Form dann um die gewählte Höhe der nächsten Lage abgesenkt, so dass im Schritt c) wiederum Isoliermaterial und Gussmaterial die Form bis zu ihrer Oberkante füllen. Nach dem Erhärten wird der Rohling aus der Form entnommen und die Enden der Lichtleitfasern werden durch Schleifen und/oder Sägen oder ähnliches freigelegt. Die Flächen können vorzugsweise poliert werden.
  • Ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass die Lagen aus Isoliermaterial und Lichtleitfasern fertig verbunden in der vorgesehenen Höhe bereitgestellt werden und in einer Form/Schalung mit dem Gussmaterial umgossen werden. Hierzu können Lichtleitfasern mit der benötigten Steifigkeit gewählt werden, die z.B. in den Fasern selber vorhanden ist oder aber durch das Gewebe, Gewirke oder Gelege gewährleistet wird. Es ist auch bevorzugt, insbesondere bei Geweben etc. die Ränder an der Schalung festzulegen.
  • In einer bevorzugten Variante wird ein Gewebe, Gelege oder Gewirke der Lichtleitfasern verwendet. Dieses wird an seinen später an den Außenseiten des Bauelementes liegenden Enden/Kanten an der Schalung eingeklemmt, eingehängt, mit elastischen Verbindungselementen gespannt oder anderweitig befestigt. Es kann vorteilhaft sein, die Enden/Kanten ganz oder in Teilbereichen zu versteifen bzw. zu verstärken, etwa durch Verbindung mit einem Lochblech oder Gitter aus Metall, Kunststoff oder ähnlichem. Es ist weiterhin vorteilhaft, Gewebe, Gelege oder Gewirke aus Lichtleitfasern insgesamt zu verstärken oder zur Erleichterung/Verbesserung eines Festlegens durch Einspannen einen elastischen Faden einzubringen.
  • Bei dieser Art der Herstellung besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, die Isolierschicht waagerecht in die Schalung einzubringen, d.h. mit ihrer Fläche parallel zum Boden der Schalung. Entweder wird dann zunächst eine Schicht aus Gussmaterial gegossen und die zweite Schicht anschließend nach Kippen der Schalung gegossen oder aber die zweite Schicht wird parallel durch injizieren/fluten unterhalb der Isolierschicht gegossen. Der Vorteil an diesem Verfahren ist, dass auch sehr große Abmessungen des Bauelementes möglich sind, wie sie bei bekannten Betonfertigteilen üblich sind. Es können ganze Wände oder Decken erstellt werden. Auch hier erfolgt zweckmäßig eine Nachbehandlung der Flächen, in denen die Lichtleitfasern enden. Besonders vorteilhaft kann bei dieser Nachbehandlung gleichzeitig eine etwaige Verstärkung der Enden/Kanten von dem Bauelemente entfernt werden.
  • Zur Rationalisierung der Herstellung kann eine Form/Schalung so bemessen werden, dass mehrere Bauelemente gleichzeitig erstellt werden. Hierbei wird die Breite der Form, d.h. ihre Abmessung quer zur Isolierschicht, so gewählt, dass zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr Isolierschichten mit den für die Gussmaterialschichten vorgesehenen Breiten hineinpassen, Dann werden wie oben beschrieben Bauelemente lagenweise oder mittels Umgießen von Kernen aus Isoliermaterial und Lichtleitfasern hergestellt. Nach dem Erhärten des Gussmaterials werden die Bauelemente durch Zerteilen der, in diesem Fall zwei Gussmaterialschichten darstellenden, Gussmaterialschichten zwischen den Isolierschichten erhalten. Ein Schleifen und/oder Polieren kann folgen.
  • Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die Bauelemente sich wie übliche Bausteine oder Platten auch in speziellen Formen, z.B. rund, dreieckig etc., fertigen lassen bzw. auf der Baustelle zugeschnitten werden können.
  • Die erfindungsgemäßen Bauelemente und ihre Herstellung sollen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden, ohne jedoch auf die konkret gezeigten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Es zeigt:
  • Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements,
  • Figur 2 a bis c die Schritte des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung in einer schematischen Darstellung,
  • Figur 3 veranschaulicht das zweite bevorzugte erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in einer ersten Variante,
  • Figur 4 veranschaulicht das zweite bevorzugte erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in einer zweiten Variante,
  • Figur 5 zeigt einen Rohling bei dem mehrere Bauelemente in einer Schalung gleichzeitig hergestellt werden
  • Figur 6 zeigt ein typisches Gewebe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente.
  • In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Bauelement 1 mit einer Breite B, einer Tiefe T und einer Höhe H gezeigt, welches zwei äußere Schichten aus Gussmaterial 2 und einen Kern aus Isoliermaterial 3 umfasst. Lichtleitfasern 4 durchziehen das Bauelement 1, deren Endungen auf der rechten, vorderen Seitenfläche schematisch dargestellt sind und deren andere Endungen auf der gegenüberliegenden Seite liegen. Das Bauelement ist lagenweise aufgebaut, der Kern aus Isoliermaterial 3 besteht aus Lagen von Isoliermaterial 3', 3" usw., zwischen denen jeweils die Lichtleitfasern 4 eingelegt sind.
  • In der Figur 2 a bis c wird die erste erfindungsgemäß vorgeschlagene Herstellung der Bauelemente 1 veranschaulicht. Es wird eine Form oder Schalung 10 mit einem beweglichen Boden 11 verwendet. Diese weist eine Breite B und Tiefe T entsprechend den gewünschten Maßen des Bauelements 1 auf. Die Höhe H des Bauelements wird bei teilweise oder vollständiger Absenkung des beweglichen Bodens 11 erreicht.
  • In Figur 2 a sieht man eine erste oder unterste Lage aus Isoliermaterial 3', die in die Form eingelegt ist. Hier entspricht die Tiefe des Isoliermaterials der Tiefe T der Form, die Breite ist geringer als die Breite B der Form. Der bewegliche Boden 11 befindet sich um die gewünschte Höhe der ersten Lage unterhalb der Oberkante der Form.
  • In Figur 2b wird das Einfüllen des Gussmaterials 2 gezeigt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gussmaterial um Beton, es sind aber auch andere erhärtende Massen denkbar. Insbesondere ist es denkbar, zwei verschiedene Gussmaterialien 2 zu verwenden, so dass die als äußere Oberfläche des Bauelements 1 vorgesehene Schicht aus Gussmaterial 2 z.B. gefärbt ist oder aus einer Kunststeinmasse besteht. Für das Einfüllen wird vorzugsweise eine automatische Vorrichtung verwendet. Das eingefüllte Gussmaterial 2 kann, z.B. mittels einer Rüttelvorrichtung, geglättet und/oder entlüftet werden. Die Oberflächen von Gussmaterial 2 und Isoliermaterial 3 sollten eine ebene Fläche bilden und in der hier gezeigten Ausführungsform mit der Oberkante der Form 10 abschließen.
  • Im nächsten Schritt, der in Figur 2c gezeigt ist, werden die Lichtleitfasern 4 aufgelegt. Hier werden einzelne Fasern verwendet, die von einer Rolle 12 abgewickelt, auf die Oberfläche aus Gussmaterial 2 und Isoliermaterial 3 aufgelegt und abgelängt werden. Es ist ebenso möglich, die Lichtleitfasern 4 in Form eines Gewirkes, Geleges oder Gewebes aufzubringen. Im gezeigten Beispiel werden die Fasern über die gesamte Tiefe des Bauelements gleichmäßig aufgelegt. Es ist auch denkbar, die Fasern in unregelmäßigen Abständen und/oder nur in Teilbereichen aufzulegen. Teilbereiche können so gewählt werden, dass sich ein Muster oder eine vorbestimmte Figur ergibt.
  • Zum weiteren Aufbau des Bauelements 1 wird der Boden 11 der Form 10 abgesenkt, erneut Isoliermaterial 3 eingelegt, Gussmaterial 2 eingefüllt und Lichtleitfasern 4 aufgelegt. Die Schritte werden wiederholt, bis die gewünschte Höhe des Bauelements erreicht ist, und in der Regel der Boden 11 seine tiefste Position erreicht hat.
  • Wie leicht ersichtlich ist, hängt der vertikale Abstand der Lichtleitfasern von der Höhe einer Lage aus Isoliermaterial und Gussmaterial ab. Diese Höhe kann innerhalb eines Bauelements gleich sein, oder aber variiert werden. Typischerweise stellt der Abstand einen Kompromiss aus Kosten und Lichtdurchlässigkeit dar, denn je mehr Lagen herzustellen sind, desto aufwändiger ist die Herstellung. Typische Abstände der Lagen bzw. Höhen einzelner Lagen Isoliermaterial betragen 0,3 bis 4,0 cm, vorzugsweise 0,5 bis 2,0 oder 3,0 cm.
  • Der horizontale Abstand der Lichtleitfasern 4 wird beim Auflegen festgelegt. Verwendet man z.B. ein Gewebe, bestimmen die dort festgelegten Abstände die Anordnung. Einzelfasern können variabel verteilt werden, sowohl gleichmäßig als auch ungleichmäßig. Typische Abstände der Fasern in einer Lage betragen bei regelmäßiger Anordnung von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise von 1 bis 5 mm. Bei weitmaschigen Geweben ist es auch möglich, mehrere Lagen Gewebe übereinander einzubauen, z.B. 2, 3, 4, 5 und bis zu zehn Lagen, welche dann beim Einfüllen von dem Gussmaterial durchdrungen werden.
  • In Figur 3 ist das zweite erfindungsgemäße Herstellverfahren veranschaulicht. Die mit gestrichelten Linien angedeutete Schalung 10 dient auch der Festlegung der Lichtleitfasern 4. Weiter ist die Isolierschicht aus Isoliermaterial 3 zu erkennen, welche lagenweise aufgebaut ist. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die erste Lage aus Lichtleitfasern 4 gezeigt, solche Lagen sind analog jeweils zwischen zwei Lagen Isoliermaterial 3 angeordnet. Die Isolierschicht wird in Figur 3 waagerecht zum Boden 11 der Schalung 10 angeordnet.
  • In Figur 4 ist das zweite erfindungsgemäße Herstellverfahren veranschaulicht, wobei die Isolierschicht wie beim lagenweisen Aufbau senkrecht auf dem Boden 11 der Form 10 steht. Auch hier ist der Übersichtlichkeit halber nur eine Lage Lichtleitfasern 4 gezeigt. Man erkennt, dass im Unterschied zum lagenweisen Aufbau die Isolierschicht wie gezeigt auch senkrechte Teilungen aufweisen kann. Die Form 10 dient wiederum zur Festlegung der Lichtleitfasern 4. Das Gussmaterial kann entweder vollständig von oben eingegossen werden oder aber, besonders bei geringen Abständen der Lichtleitfasern, zusätzlich oder auch ausschließlich durch seitliches injizieren bzw. fluten durch den Boden 11 hindurch. Hierzu werden entsprechende verschließbare Öffnungen 13 im Boden 11 zum Fluten und Öffnungen 14 in der Seitenwand 15 der Form 10 zum injizieren vorgesehen.
  • Die Figur 5 zeigt einen Rohling umfassend drei Isolierschichten aus Isoliermaterial 3, welche jeweils von Schichten aus Gussmaterial 2 umgeben sind. Auf der rechts gezeigten Fläche sind die Enden der Lichtleitfasern 4 schematisch angedeutet. Die erfindungsgemäßen Bauelemente 1 werden durch Auftrennen des Rohlings entlang der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Ebenen A-A, z.B. mittels einer Säge, erhalten. Im gezeigten Beispiel erhält man drei erfindungsgemäße Bauelemente 1.
  • Figur 6 zeigt ein typisches Gewebe 20 mit Lichtleitfasern 4. Die Querfäden 21 können aus Natur- oder Kunstfasern bestehen, z.B. aus Baumwolle oder Polyester. An den Enden 22, hier ist nur eines gezeigt, sind dichtgewebte Querfäden 23 zur Stabilisierung/Verstärkung eingearbeitet. Das Material der Querfäden 23 kann einerseits fester sein, als das der übrigen Querfäden 22. Alternativ oder zusätzlich kann es auch elastisch sein. Bei beiden Varianten ist die Festlegung des Gewebe 20 an der Schalung erleichtert bzw. verbessert.
  • Ein Bauelement 1 kann je nach Einsatzzweck sehr verschiedene Abmessungen aufweisen. Von Wandelementen mit Tiefen und Höhen von einigen Metern bis hin zu Bausteinen mit Tiefen und Höhen im Bereich von Dezimetern. Die Breite B wird davon bestimmt, welche Lasten das Element aufnehmen soll und welcher thermischen Widerstand (U-Wert) gewünscht ist. Empfohlene Isolierschichtdicken, d.h. Breiten des Isoliermaterial, liegen im Bereich von 3 bis 30 cm, typisch sind 6 bis 15 cm. Dazu kommen die Schichten aus Gussmaterial, welche geeigneterweise jeweils Breiten im Bereich von etwa 2 bis 15 cm, vorzugsweise von 3 bis 6 cm stark sind. Insgesamt ergeben sich damit Breiten B des Bauelements von 7 bis 60 cm, vorzugsweise von 12 bis 27 cm.
  • Ein typisches Wandelement wird bei bevorzugten Breiten im Bereich von 10 bis 30 cm weitere Abmessungen im Bereich folgender Werte haben: Tiefe 20 bis 500 cm, Höhe 10 bis 400 cm, vorzugsweise Tiefe 50 bis 200 cm, Höhe 30 bis 150 cm. Ein typischer Baustein weist bei einer Breite von 10 bis 20 cm eine Tiefe von 20 bis 200 cm und eine Höhe von 10 bis 150 cm auf. Typische Abmessungen wären z.B. Breite 15 cm, Tiefe 100 cm und Höhe 50 cm. Es liegt im Rahmen der Erfindung Bausteine, auch mit kleineren Abmessungen als oben genannt, in Bauelemente mit größeren Abmessungen einzugießen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System aus Bauelementen mit thermischer Trennung bereit, bei dem einige Bauelemente lichtdurchlässig sind und von den Abmessungen her abgestimmte Bauelemente nicht. Vorzugsweise haben die Bauelemente eher kleine Abmessungen, so dass sich durch deren Anordnung Muster oder Figuren gestalten lassen.
  • Die erfindungsgemäßen Bauelemente erweitern die Möglichkeiten des Designs deutlich, wobei jedoch Kosten und Aufwand vergleichsweise gering bleiben. Auch die Geschwindigkeit bei der Herstellung von Gebäuden wird erhöht, da ein separater Schritt zum Aufbringen der Wärmedämmung entfällt. Es wird ein einheitliches, sehr stabiles, tragfähiges Material mit exzellenten Wärmedämmeigenschaften bereitgestellt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauelement
    2
    Gussmaterial
    3
    Isoliermaterial
    3'
    erste/unterste Lage Isoliermaterial
    3 "
    zweite Lage Isoliermaterial
    4
    Lichtleitfaser
    10
    Form
    11
    Boden
    12
    Rolle mit Fasern
    13
    Öffnung im Boden
    14
    Öffnung in der Seitenwand
    15
    Seitenwand
    20
    Gewebe
    21
    Querfäden
    22
    Ende des Gewebes
    23
    verstärkte/elastische Querfäden

Claims (14)

  1. Bauelement (1), umfassend eine erste Schicht aus einem Gussmaterial (2), eine Isolierschicht (3) und eine zweite Schicht aus einem Gussmaterial (2), wobei Lichtleitfasern (4) von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind.
  2. Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen U-Wert von 0,1 bis 0,5 W/m2K, vorzugsweise von 0,15 bis 0,4 W/m2K und insbesondere von 0,18 bis 0,31 W/m2K aufweist.
  3. Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussmaterial Beton ist.
  4. Bauelement gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial ein im wesentlichen nicht kompressibles Isoliermaterial, vorzugsweise Kunststoffhartschaum Schaumglas oder Kork, ist.
  5. Bauelement gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Bewehrungen in dem Bauelement vorgesehen sind.
  6. Bauelement gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung aus Gittern, Stäben, Lochblechen, Flachstählen und/oder Baueisen besteht.
  7. Bauelement gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungen sich durch die Isolierschicht erstrecken und 1 bis 5 cm, vorzugsweise 1,5 bis 3 cm in das Gussmaterial hineinragen.
  8. System zur Erstellung von Wärme-gedämmten Gebäuden, umfassend Bauelemente (1) mit einer ersten Schicht aus einem Gussmaterial (2), einer Isolierschicht (3) und einer zweiten Schicht aus einem Gussmaterial (2), wobei zumindest in einem Teil der Bauelemente (1) Lichtleitfasern (4) von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind.
  9. Verfahren zur Herstellung von lichtdurchlässigen, isolierenden Bauelementen (1) mit einer ersten Schicht aus einem Gussmaterial (2), einer Isolierschicht (3) und einer zweiten Schicht aus einem Gussmaterial (2), wobei Lichtleitfasern (4) von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind, umfassend die Schritte:
    a) Bereitstellen einer Form (10) mit einer gewählten Breite (B), Tiefe (T) und Höhe (H)
    b) Einlegen eines Isoliermaterials (3), dessen Abmessungen in Breite und Höhe geringer sind, als die der Form (10)
    c) Einfüllen von Gussmaterial (2) in die Form (10) bis zur Höhe des Isoliermaterials (3)
    d) Auflegen von Lichtleitfasern (4) von einer ersten Wandung der Form (10) zu einer zweiten gegenüberliegenden Wandung der Form (10) und Wiederholen der Schritte b bis d bis die Form gefüllt ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Form einen vertikal beweglichen Boden (11) aufweist, der vor dem Schritt b) auf einen solchen Abstand unter der Oberkante der Form (10) eingestellt wird, wie das Isoliermaterial (3) hoch ist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (4) in Form von Einzelfasern, Geweben, Gewirken oder Gelegen aufgelegt werden.
  12. Verfahren zur Herstellung von lichtdurchlässigen, isolierenden Bauelementen (1) mit einer ersten Schicht aus einem Gussmaterial (2), einer Isolierschicht (3) und einer zweiten Schicht aus einem Gussmaterial (2), wobei Lichtleitfasern (4) von einer äußeren, der Isolierschicht abgewandten Seite der Oberfläche der ersten Schicht durch diese hindurch, durch die Isolierschicht und durch die zweite Schicht hindurch zu der Oberfläche der zweiten Schicht, die der Isolierschicht abgewandt ist, eingebettet sind, umfassend die Schritte:
    i) Erstellen der Isolierschicht (3) mit eingebetteten Lichtleitfasern (4)
    ii) Einbringen der Isolierschicht (3) mit den Lichtleitfasern (4) in eine Schalung (10), so dass ein Raum zwischen Schalung (10) und Isolierschicht (3) verbleibt, wobei sich die Lichtleitfasern (4) bis zur Wandung der Schlang (10) erstrecken
    iii) Auffüllen des Raums zwischen Schalung (10) und Isolierschicht (3) mit dem Gussmaterial (2) durch eingießen, injizieren und oder fluten.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (4) vor Schritt iii an der Schalung (10) festgelegt, vorzugsweise festgeklemmt, werden.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bauelemente (1) gleichzeitig in einer Schalung (19) hergestellt werden, indem die Breite der Schalung (10) so bemessen ist, dass sie der Breite (B) mehrerer Bauelemente (1) entspricht, wobei mehrere Lagen Isoliermaterial (3) bzw. Isolierschichten im Schritt b bzw. ii in die Schalung (10) eingebracht werden und nach Abschluss der Schritte b bis d bzw. des Schrittes iii ein Rohling erhalten wird aus dem die Bauelemente (1) durch Trennen erhalten werden.
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