EP2360326B1 - Construction element for constructing the external shell of buildings - Google Patents
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Definitions
- the present invention is intended in particular for structures with particularly high demands on ecology, sustainability and energy efficiency, such as passive house buildings or low energy houses. It should be ensured in particular a favorable room climate.
- a vapor diffusion capacity increasing towards the outside of the building is produced.
- the fire safety is achieved by the clay building material layer, which stabilizes in case of fire due to the heat in the sense of a burning process and the static load capacity of the construction together with the insulating layer unexpectedly long and permanently protected from the fire.
- the orientation of the straw fragments in the component in relation to the heat flow direction passing through the wall structure is, in addition to the cutting length, of great importance for the heat transfer resistance lambda of the straw used. This orientation is caused by the applied insertion technique.
- the present invention makes it possible to represent very energy-efficient components, which consist largely of biological, renewable building materials and at the same time show high thermal insulation properties with extremely good fire resistance.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bauelement für die Konstruktion der Außenhülle von Bauwerken gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solches Bauelement ist aus
Als Bauelement im obigen Sinn sind primär Wandelemente für die Außenwände von Häusern gemeint, die vorliegende Erfindung ist aber auch auf waagrecht angeordnete Konstruktionselemente, wie Boden, Dach- oder Deckenelemente anwendbar. Der Begriff Außenhülle soll klarstellen, dass es sich bei den erfindungsgemäßen Bauelementen um solche handelt, die neben statischen Aufgaben auch die Aufgaben der hocheffizienten Wärmedämmung und des Brandschutzes übernehmen.As a component in the above sense primarily wall elements for the outer walls of houses are meant, but the present invention is also applicable to horizontally arranged structural elements, such as floor, roof or ceiling elements. The term outer shell should make it clear that it is the components of the invention are those that take over static tasks in addition to the tasks of highly efficient thermal insulation and fire protection.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Bauwerke mit besonders hohen Anforderungen an Ökologie, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz vorgesehen, wie etwa Passivhausbauten oder Niedrigenergiehäuser. Es soll dabei insbesondere auch ein vorteilhaftes Raumklima sichergestellt werden.The present invention is intended in particular for structures with particularly high demands on ecology, sustainability and energy efficiency, such as passive house buildings or low energy houses. It should be ensured in particular a favorable room climate.
Es ist weiters bekannt, Wände von Bauwerken mit Isolierschichten aus verdichteten und mit Bindemitteln oder z.T. toxischen Zusätzen gegen Brand und Schädlingseinwirkung versehenen Schichten aus pflanzlichem Material wie etwa Zellulosefaser oder Flachsfaser auszustatten. Weiters ist es bekannt, Baustoffe auf der Basis von Lehm in verschiedener Weise zur Herstellung von Wänden für Bauwerke einzusetzen.It is also known, walls of buildings with insulating layers of compacted and with binders or z.T. toxic additives against fire and pest exposure provided layers of vegetable material such as cellulose fiber or flax fiber. Furthermore, it is known to use building materials based on clay in various ways for the production of walls for buildings.
Die
- hervorragende Wärmedämmung;
- ausreichende Stabilität;
- vorteilhaftes Raumklima;
- hohe Brandbeständigkeit;
- kostengünstige industrielle Herstellbarkeit;
- sehr gute Recyclierbarkeit; und
- beste Ökobilanz im Vergleich zu allen üblichen Bausystemen.
- excellent thermal insulation;
- sufficient stability;
- favorable room climate;
- high fire resistance;
- inexpensive industrial manufacturability;
- very good recyclability; and
- best eco-balance compared to all common building systems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauelement anzugeben, das diese Anforderungen gleichermaßen gut erfüllt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein wirtschaftlich effizientes und ressourcenschonendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelementes bereitzustellen.Object of the present invention is to provide a device that meets these requirements equally well. Another object of the present invention is to provide an economically efficient and resource efficient method of manufacturing such a device.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dämmschicht aus unbehandeltem Pflanzenhäcksel, vorzugsweise Strohhäcksel, besteht und dass die Außenschicht aus einer während des Produktionsprozesses luftdurchlässigen und im fertigen Zustand passivhauskonform luftdichten, aber diffusionsfähig bleibenden Beplankung aufgebaut ist. Auch die Innenschicht kann wie oben dargestellt aufgebaut sein.According to the invention, these objects are achieved by the features of
Vorzugsweise ist die Außenschicht oder fallweise die Innenschicht aus einer gelochten Holz- oder Holzwerkstoffbeplankung aufgebaut. Es kann aber auch andere Formen der Perforation wie z.B. Schlitze eingesetzt werden, um die bauphysikalisch gewünschten Eigenschaften zu erreichen. An sich reicht jedoch in Vielzahl von Fällen schon die natürliche beschränkte Luftdurchlässigkeit von Holzwerkstoffplatten aus, insbesondere dann, wenn zusätzliche Maßnahmen gesetzt werden.Preferably, the outer layer or occasionally the inner layer of a perforated wood or Holzwerkstoffbeplankung is constructed. But it can also be other forms of perforation such. Slots are used to achieve the building physics desired properties. In itself, however, the natural limited air permeability of wood-based panels is sufficient in many cases, especially if additional measures are taken.
Die Beplankung kann nicht nur durch Platten erfolgen, es ist auch eine Holz-Rauschalung einsetzbar, insbesondere mit beidseitiger Lehm-Vlieslage und mit hinterlüfteter Fassade. Dies ergibt einen vollständig diffusionsoffenen Aufbau, ist jedoch relativ aufwendig.The planking can not only be done by panels, it is also a wood Rauschalung used, especially with double-sided non-woven clay layer and with ventilated facade. This results in a completely open to diffusion structure, but is relatively expensive.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, die hervorragenden Wärmedämmeigenschaften von unbehandeltem Pflanzenhäcksel in einer neuartigen Weise zu nutzen, die wesentliche Vorteile gegenüber zu Ballen gepresstem Stroh, oder gegenüber mit chemischen Bindemitteln versehenem Pflanzenhäcksel oder aufbereiteten Fasern aufweist, indem sie mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wandaufbaus, zusammen mit einer durch diesen ermöglichten Einbringtechnik für Häcksel die immanenten Nachteile von unbehandeltem Strohhäcksel als Dämmmaterial, nämlich erhöhte Setzungsgefahr und schlechteres Brandverhalten gegenüber Ballenstroh oder gegenüber stabilisiertem Strohhäcksel kompensiert.An essential aspect of the present invention is to utilize the excellent thermal insulation properties of untreated shredded plants in a novel manner which has significant advantages over baled straw, or chemical shredded shreds or processed fibers, by utilizing the wall structure of the present invention , together with a through this enabled Einbringtechnik for chaff compensates the immanent disadvantages of untreated straw chaff as insulation material, namely increased risk of subsidence and worse fire behavior against bales straw or stabilized straw chop.
Der technische Vorteil der Verwendung von Strohhäcksel anstatt Verwendung von Ballenstroh ist die höhere Flexibilität bei der Planung eines Gebäudes da keinerlei Rastermaße eingehalten werden müssen, die sich bei der üblichen Verwendung von Pflanzenstrohballen aus den Dimensionen dieser üblicherweise quaderförmig gepressten Ballen ergeben. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die deutlich kosteneffizientere Möglichkeit der Einbringung von Pflanzenstroh als Dämmstoff in industriell vorgefertigte Bauelemente. Die erhöhten Kosten für die Aufbereitung und Einbringung von Pflanzenstroh standen bisher einer breiten Anwendung des in großen Mengen kostengünstig verfügbaren, nachhaltigen Naturdämmstoffs entgegen und verhinderten bisher eine nennenswerte Nutzung in der Bauindustrie.The technical advantage of using straw chop instead of using bale straw is the increased flexibility in planning a building since there is no need to comply with grid dimensions that result from the usual use of plant straw bales from the dimensions of these typically parallelepiped pressed bales. Another significant advantage of Invention is the much more cost-effective way of introducing plant straw as an insulating material in industrially prefabricated components. The increased costs for processing and incorporating plant straw have hitherto prevented the widespread use of the sustainable natural insulation material, which is available in large quantities at low cost, and so far prevented significant use in the construction industry.
Die Vorteile der Verwendung von unbehandeltem Pflanzenstrohhäcksel gegenüber der Verwendung von, mit chemischen Bindemitteln stabilisiertem Häcksel ist, dass neben vermiedenen Materialkosten die gesamte Problematik der Einbringung von zusätzlichen Wassermengen, oder lösemittelähnlichen Chemikalien, oder sonstiger Chemikalien, die für einen Stabilisierungsprozess in einen grundsätzlich luftdichten Wandaufbau eingebracht werden müssen, gänzlich entfällt.The advantages of using untreated plant straw chaff compared to using chemically stabilized chaff is that, in addition to avoiding material costs, the entire problem of introducing additional amounts of water, or solvent-like chemicals, or other chemicals incorporated into a generally airtight wall construction for a stabilization process must be completely eliminated.
Auch die Möglichkeit der mechanischen Stabilisierung von Pflanzenhäcksel durch Einmischung von geeigneten Fasern in den Häcksel ist aufwändig und die erforderliche Gleichmäßigkeit der Mischung ein technisch anspruchsvoller und risikobehafteter Prozess, der durch den erfindungsgemäßen Aufbau der entsprechenden Teile der Gebäudehülle überflüssig wird.The possibility of mechanical stabilization of shreds by mixing suitable fibers in the chaff is complex and the required uniformity of the mixture is a technically demanding and risky process that is superfluous by the inventive design of the corresponding parts of the building envelope.
Volkswirtschaftlich gesehen ist die Erschließung eines großen Massenpotentials an gesundheitlich unbedenklichem und nachwachsenden Dämmstoff künftig von großer Bedeutung. Denn z.B. durch die notwendige Stabilisierung von Dämm-Zellulose mit Borsalzen wird ein potentiell mutagener Stoff in großen Mengen in Verkehr gebracht. Ein noch weit größeres Problem stellen die in riesigen Mengen eingesetzten Polystyrol-Dämmungen für Gebäudefassaden dar. Durch die bei solchen Bauwerksdämmungen notwendige Beimischung von hochgiftigen polybromierten Flammschutzmitteln zum Polystyrol werden mutagene reproduktionstoxische Chemikalien massenhaft in Umlauf gebracht, deren industrielle Anwendungen für sonstige Zwecke per REACH-Verordnung in Europa verboten ist/wird.From an economic point of view, the development of a large mass potential of harmless and renewable insulation will be of great importance in the future. For example, because the necessary stabilization of insulating cellulose with boron salts places a potentially mutagenic substance on the market in large quantities. An even bigger problem is the use of polystyrene insulation for building façades, which is used in huge quantities. The admixture of highly toxic polybrominated flame retardants to polystyrene, which is necessary for such building insulation, causes mutagenic toxic chemicals to be put into circulation massively, their industrial applications for other purposes by REACH regulation is / is banned in Europe.
Der geplante, EU-weit allgemein verbindliche Passivhausstandard für Neubauten ist einer der wirksamsten Teile der Energieeffizienzstrategie der EU. Problematisch wird er bloß durch umweltschädliche Dämmstoffe, wenn diese dazu in großen MENGEN produziert und latent in die Biosphäre entlassen werden müssen, solange sie nicht durch technisch inhärent sichere, schadstofffreie Dämmstoff-Technologien, wie die hier vorliegende ersetzt werden können.The planned EU Passive House standard for new buildings is one of the most effective parts of the EU's energy efficiency strategy. It becomes problematic only through environmentally damaging insulation materials, if they have to be produced in large quantities and released latently into the biosphere, as long as they can not be replaced by technically inherently safe, pollutant-free insulation technologies, such as these.
Diese hohe inhärente Sicherheit der erfindungsgemäßen Pflanzenhäckseldämmung wird durch ihre Funktion als Kern im System eines kapillar leitenden Einschlusses in diffusionsfähige Schichten erzielt, wobei der nötige Brandwiderstand "an vorderster Front" von Schichten aus Faserlehmbaustoff hochwirksam geleistet wird.This high inherent safety of the vegetable hull insulation according to the invention is achieved by its function as a core in the system of capillary conductive inclusion in diffusible layers, the necessary fire resistance "at the forefront" of layers of Faserlehmbaustoff is made highly effective.
Um neben den Wärmedämmeigenschaften auch die Anforderungen an die Brandbeständigkeit und an die Ausbildung eines entsprechend vorteilhaften Raumklimas zu erfüllen, ist an der Rauminnenseite eine Faserlehmbaustoffschicht auf eine entsprechende Beplankung aufgebracht. Die Faserlehmbaustoffschicht ist so dimensioniert, dass sie zugleich die Funktion einer Installationsebene und einer brandhemmenden Schicht erfüllen kann.In addition to the thermal insulation properties to meet the requirements of fire resistance and the formation of a correspondingly advantageous indoor climate, a Faserlehmbaustoffschicht is applied to a corresponding planking on the inside of the room. The fiber-clay building material layer is dimensioned so that it can simultaneously fulfill the function of an installation level and a fire-retardant layer.
Auf diese Weise wird innenraumseitig eine im für hochwärmegedämmte Gebäude optimalen Gewichtsbereich liegende thermische und hygrische Speichermasse hergestellt, die sich auch zur Bauteilaktivierung nutzen lässt. Für die Bauteilaktivierung wird üblicherweise als mineralischer Baustoff Beton herangezogen. Dies ist im Leichtbau nur beschränkt möglich und konstruktiv in üblichen Leichtbau-Konstruktionen problematisch.In this way, on the interior side, a thermal and hygric storage mass lying in the optimal weight range for highly insulated buildings is produced, which can also be used for component activation. For the component activation concrete is usually used as mineral building material. This is limited in lightweight construction possible and structurally problematic in conventional lightweight constructions.
Hier bietet der erfindungsgemäße Aufbau eine zeitgemäße Alternative. Als schwere mineralische Komponente wird hier ein Lehmbaustoff eingesetzt, der es ermöglicht die prinzipiellen Vorteile des Massivbaus mit den Vorteilen des Holz-Leichtbaus zu kombinieren, da sich speziell Faserlehmputz durch seine hohe Elastizität, sein ähnliches Dehnungs- und Schwindungsverhalten und seine kapillare Leitfähigkeit im Gegensatz zu Beton aber auch Gipswerkstoffplatten optimal dauerhaft mit statisch wirksamen Holzkonstruktionen verbinden lässt. Die so entstehende Konstruktion weist eine um eine Größenordnung bessere Energieund Öko-Effizienz auf. (Wiss. Nachweise vorhanden).Here, the structure of the invention provides a timely alternative. As a heavy mineral component here a clay building material is used, which makes it possible to combine the principal advantages of solid construction with the advantages of lightweight wood construction, as specially fiber clay plaster due to its high elasticity, its similar expansion and shrinkage behavior and its capillary conductivity in contrast to Concrete but also plasterboard can be permanently optimally connected with statically effective wooden structures. The resulting design has an order of magnitude better energy and eco-efficiency. (Wiss. Evidence available).
Mit den beiden Konstruktionsvarianten wird eine zur Gebäudeaußenseite hin zunehmende Dampfdiffusionsfähigkeit hergestellt. Die Brandsicherheit wird durch die Lehmbaustoffschicht erzielt, die sich im Brandfall durch die Hitzeeinwirkung im Sinne eines Brennvorganges stabilisiert und die statische Tragfähigkeit der Konstruktion zusammen mit der Dämmstoffschicht unerwartet lange und dauerhaft vor dem Feuer schützt.With the two construction variants, a vapor diffusion capacity increasing towards the outside of the building is produced. The fire safety is achieved by the clay building material layer, which stabilizes in case of fire due to the heat in the sense of a burning process and the static load capacity of the construction together with the insulating layer unexpectedly long and permanently protected from the fire.
Innenschicht und Außenschicht können insbesondere aus Holzwerkstoffplatten entsprechender Dicke ausgebildet sein, wobei es je nach konstruktiven und statischen Anforderungen möglich ist, sowohl die Innenschicht als auch die Außenschicht statisch wirksam auszubilden oder gegebenenfalls nur die Innenschicht statisch entsprechend auszubilden.Inner layer and outer layer may be formed in particular of wood-based panels of appropriate thickness, it being possible depending on structural and static requirements, both the inner layer and the outer layer structurally effective train or optionally form only the inner layer statically.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Beplankung der Außen- oder Innenschicht aus einer Holzwerkstoffplatte besteht, die einen Lochraster oder andere Perforation aufweist. Auf diese Weise kann zuerst das Ausblasen des Bauteils mit Dämmstoff-Häcksel rationell erfolgen und im fertigen Zustand entsteht eine kapillar feuchteleitende aber zugleich luftdichte Schicht.A particularly preferred embodiment of the present invention provides that the planking of the outer or inner layer consists of a wood-based panel having a perforated grid or other perforation. To this In the first instance, the blowing out of the component with insulation chaff can be carried out efficiently, and in the finished state, a capillary, moisture-conducting but at the same time airtight layer is formed.
Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Beplankung eine Luftdurchlässigkeit zwischen 0,5% und 5%, vorzugsweise zwischen 1% und 3% aufweist. Als Luftdurchlässigkeit wird der Flächenanteil der Öffnungen (z.B. Löcher oder Schlitze) an der Gesamtfläche des Bauteils bezeichnet. Dabei weist die Außenplatte, also beispielsweise eine Anordnung von Löchern mit 16 mm Durchmesser auf, die in einem quadratischen Raster mit einer Teilung von 100 mm angeordnet sind, so dass der Lochanteil etwa 2% beträgt. Es ist aber auch möglich, eine beschränkte Luftdurchlässigkeit durch das volle Material zu nutzen.In particular, it is advantageous in this context if the planking has an air permeability of between 0.5% and 5%, preferably between 1% and 3%. Air permeability is the area fraction of the openings (e.g., holes or slits) in the total area of the component. In this case, the outer plate, so for example, an array of holes with 16 mm diameter, which are arranged in a square grid with a pitch of 100 mm, so that the hole proportion is about 2%. But it is also possible to use a limited air permeability through the full material.
Die Orientierung der Halmbruchstücke im Bauteil im Verhältnis zu der durch den Wandaufbau gehenden Wärmeflussrichtung ist neben der Schnittlänge von hoher Bedeutung für den Wärmedurchgangswiderstand Lambda des eingesetzten Strohhäcksels. Diese Orientierung wird verursacht durch die angewendete Einbringungstechnik.The orientation of the straw fragments in the component in relation to the heat flow direction passing through the wall structure is, in addition to the cutting length, of great importance for the heat transfer resistance lambda of the straw used. This orientation is caused by the applied insertion technique.
Die Annahme, dass sich die Halmbruchstücke beim Einblasen durch die Transportluft in einer kaum gerichteten, chaotischen Wirrlage anordnen würden stellte sich in allen Längenkategorien als falsch heraus und weiters war der Einfluss einer Abweichung von der Richtungslosigkeit unterschätzt worden.The assumption that the crushed-straw fragments would be arranged in a barely directed, chaotic random position as they were blown in by the transport air turned out to be false in all length categories, and the influence of a deviation from directionlessness had been underestimated.
Die Kompensation dieses Effekts durch simple Erhöhung der Dämmstärke wäre durch Folgekosten unwirtschaftlich.The compensation of this effect by simply increasing the insulation thickness would be uneconomical due to follow-up costs.
Um bei einer wirtschaftlichen Dämmstoffstärke bleiben zu können muss der Bemessungswert der Strohhäckseldämmung bei <0,045 W/mK liegen.In order to remain at an economic insulation thickness, the design value of the straw bale insulation must be <0.045 W / mK.
Dies wird nun erreicht indem Strohhäcksel mit optimierter Länge in die Bauteile der Außenhülle zuerst liegend mechanisch optimiert so eingeschüttet werden, dass sich dabei der Großteil der Halmbruchstücke quer zur Wärmeflussrichtung ausrichtet. Das Rütteln des Bauteils mit geeigneter Frequenz während des Einfüllvorgangs kann für die Ausrichtung der Stroh-Partikel vorteilhaft sein.This is achieved by optimizing the length of straw chopped into the components of the outer shell and then mechanically pouring them in so that the majority of the half-crumb pieces are aligned transversely to the heat flow direction. The shaking of the component at a suitable frequency during the filling process may be advantageous for the orientation of the straw particles.
Um die erforderliche Setzungssicherheit zu erreichen ist, wie sich zeigte, ein zweiter Arbeitsschritt nötig, in dem durch Einblasen (oder andere Verfahren) zusätzlicher Dämmstoff eingebracht wird, bis eine setzungssichere Dichte erreicht wird. Dieser Arbeitsschritt kann im Prinzip lediglich bei waagrechten Bauteilen des Fertigteilsystems entfallen.In order to achieve the required settlement safety, it has been found that a second step is necessary in which additional insulant is introduced by injection (or other methods) until a settling-proof density is achieved. This step can in principle account for only horizontal components of the precast system.
Da die erforderliche Menge an in einem zweiten Arbeitsgang einzubringendem Dämmstoff nun stark verringert ist, wird auch die Angabe eines Mindestanteils an Perforation für Bauteilschichten für den Durchtritt der Transportluft nicht mehr sinnvoll sein. Es könnten auch Verfahren zur Herstellung von ausreichender Überfüllung der Dämmebene verwendet werden, die ohne Transportluft auskommen.Since the required amount of insulating material to be introduced in a second operation is now greatly reduced, the specification of a minimum percentage of perforation for component layers for the passage of the transport air will no longer make sense. It could also be used methods for producing sufficient overcrowding of the insulating layer, which do not require transport air.
Besonders günstig ist es, wenn die Lehmbaustoffschicht der Innenschicht als Biofaserlehmschicht ausgebildet ist. Biofaserlehm ist an sich bekannt und in der
Weiters wird vorzugsweise die Lehmbaustoffschicht der Innenschicht auf einen Putzträger, wie etwa Schilfstuckatur und/odereinem Gitter, aufgebracht. Zusätzlich kann dazu vorgesehen sein, dass in der Lehmbaustoffschicht als Installationsebene Installationsrohre, wie beispielsweise Rohrleitungen für Brauchwasser, elektrischen Strom, aber auch Heiz- oder Kühlregister eingebettet sind. Besonders vorteilhaft ist hier die gute Wärmeleitfähigkeit und das hohe spezifische Gewicht des Lehms wie vorzugsweise nach
Es ist jedoch eine alternative Aufbauvariante zu bevorzugen. Dabei kann der klassische Putzträger Schilfstuckatur entfallen, ebenso im Prinzip ein Gitter. Stattdessen werden (beispielsweise in einem Raster von 10 x 10 cm) Klammern so in die Beplankung aus Rauschalung oder OSB gesetzt, dass sie bis knapp unter die künftige Oberfläche der im Werk aufgebrachten Biofaserlehmschicht reichen (z.B. 65 mm Klammern, die 34 mm in die 35 mm Installationsebene aus BFL ragen). Dieses neuartige Verbindungssystem von Tragstruktur zur Biofaserlehmebene hat zwei Hauptvorteile:However, it is preferable to an alternative construction variant. In this case, the classic plaster carrier reed stucco omitted, as well as in principle a grid. Instead, brackets (for example in a grid of 10 x 10 cm) are placed in the sheathing of shingle or OSB so that they reach just below the future surface of the biofiber cladding layer applied in the factory (eg 65 mm brackets, the 34 mm in the 35 mm installation level protruding from BFL). This novel connection system from support structure to biofilm level has two main advantages:
Im Gegensatz zur Schilfstuckatur lässt sich ein derartiges Benageln mit Klammern kostengünstig nach Stand der Technik in einen automatisierten Fertigungsprozess integrieren.In contrast to the reed stucco, such a nailing with clips can be cost-effectively integrated into an automated production process according to the state of the art.
Bei einer geeigneten Zusammensetzung der Biofaserlehmschicht kann diese Ebene, (vermutlich) ab 35 mm Stärke durch diese wirksame Art der Einleitung von Scherkräften in die Konstruktion die Statik des Bauteils verbessern.Given a suitable composition of the biofiber clay layer, this plane, (presumably) from 35 mm thick, can improve the statics of the component by virtue of this effective way of introducing shear forces into the construction.
Nebenvorteile sind, dass sich die Installationen vor dem Arbeitsgang Benageln optimal auf der Fläche verteilen lassen, ohne dass ein Putzträger das Bearbeiten erschwert und die Bauhöhe verringert.Side advantages are that the installations can be optimally distributed on the surface before the operation Benageln without a plaster carrier makes editing difficult and reduces the height.
Durch diese neuartige kraftschlüssige Verbindung der Biofaserlehmschicht mit der tragenden Konstruktion werden die im Erdbebenfall auftretenden Scherkräfte durch die zähelastische Eigenschaft einer geeignet zusammengesetzten Faserlehmbaustoffschicht wesentlich gedämpft und so erfolgt ein Versagen der Konstruktion erst bei höheren Bebenstärken als bei konventioneller Ausführung.By this novel frictional connection of Biofaserlehmschicht with the supporting structure, the shear forces occurring in the earthquake are substantially attenuated by the viscoelastic property of a suitably assembled Faserlehmbaustoffschicht and so there is a failure of the construction only at higher quake levels than in conventional design.
Weiters verbessert sich der Brandwiderstand des Aufbaus durch die verbesserte Verbindung der Lehmbaustoffschicht in die noch verbleibende statisch leistungsfähige Zone des Aufbaus im Fall eines Brandes.Furthermore, the fire resistance of the structure improves by the improved connection of the clay building material layer in the remaining static-efficient zone of the structure in the event of a fire.
Die statische Konstruktion wird besonders bevorzugt aus Dämmständern, Leimholz- Steg-Trägern gebildet, die in der Regel senkrecht zur Wandebene angeordnet sind.The static construction is particularly preferably formed of insulating stands, laminated wood web supports, which are usually arranged perpendicular to the wall plane.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements für die Konstruktion der Außenhülle von Bauwerken, bei dem eine Tragkonstruktion hergestellt wird, die mit einer Innenschicht und einer Außenschicht versehen wird, wobei auf der Innenschicht eine Lehmbaustoffschicht aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in den Hohlraum zwischen der Innenschicht und der Außenschicht eine Dämmschicht aus unbehandeltem Pflanzenhäcksel, vorzugsweise Strohhäcksel eingeblasen wird, wobei die eingeblasene Luft durch die Außenschicht entweicht.Furthermore, the present invention relates to a method for producing a structural element for the construction of the outer shell of buildings, in which a supporting structure is produced, which is provided with an inner layer and an outer layer, wherein a clay building material layer is applied to the inner layer. According to the invention it is provided that in the cavity between the inner layer and the outer layer an insulating layer of untreated shredded shrubs, preferably straw chaff is blown, wherein the injected air escapes through the outer layer.
Beim Herstellungsverfahren tritt ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäße gelochten Beplankung an der Innen- oder Außenseite zu Tage. Es kann nämlich durch das großflächige Entweichen von Luft im Einblasverfahren eine besonders hohe und effiziente Füllung der Bauelemente gewährleistet werden, ohne aufwändige Maßnahmen zur Vermeidung von Hohlräumen setzen zu müssen. Dabei werden an geeigneten Stellen des Bauelementes Einblasöffnungen geschaffen und es wird der Pflanzenhäcksel an diesen Punkten eingeblasen. Die notwendige Komprimierung wird hauptsächlich durch die erfindungsgemäße Ausbildung erreicht, da für die Einblasluft große Ausströmquerschnitte zur Verfügung stehen. Zusätzlich kann gerüttelt werden, um die Verdichtung zu verbessern. Gesonderte Ausblasöffnungen, die im Anschluss verschlossen werden müssen, brauchen dank der je nach Konstruktionsvariante luftdurchlässigen Außen- oder Innenschicht nicht vorgesehen werden. Allerdings ist es möglich, an den Stirnseiten des Bauelements Ventilationsöffnungen vorzusehen, wenn die Einblasgeschwindigkeit gesteigert werden soll.In the manufacturing process, another particular advantage of the invention perforated planking on the inside or outside comes to light. Namely, it can be ensured by the large-scale escape of air in the injection process, a particularly high and efficient filling of the components without having to set elaborate measures to avoid cavities. In this case, injection openings are created at suitable points of the component and the plant shred is blown at these points. The necessary compression is mainly due to the inventive design achieved because the Ausblasluft large Ausströmquerschnitte are available. In addition, shaking can be done to improve compaction. Separate exhaust openings, which must be closed afterwards, need not be provided thanks to the outer or inner layer, which is permeable to air depending on the design variant. However, it is possible to provide ventilation openings at the end faces of the component when the injection speed is to be increased.
Eine besonders vorteilhafte Eigenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass sich nicht eine chaotische Wirrlage der einzelnen Halmbruchstücke der Dämmschicht einstellt, sondern dass im fertigen Produkt die einzelnen Halmbruchstücke der Dämmschicht aus unbehandeltem Pflanzenhäcksel bevorzugt quer zur Wärmeflussrichting ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die Einzelteile der Dämmschicht im Wesentlichen parallel oder in sehr spitzem Winkel zur Plattenebene angeordnet sind. Untersuchungen haben ergeben, dass mehr als 90% der Halmbruchstücke in einem Winkel< 10° zur Plattenebene liegen, wenn das Einblasen sorgfältig erfolgt und gegebenenfalls weitere Maßnahmen, wie etwa Rütteln, durchgeführt werden.A particularly advantageous feature of the method according to the invention is that it does not set a chaotic random position of the individual half fragments of the insulating layer, but that in the finished product, the individual half fragments of the insulating layer of untreated shrubs are preferably aligned transversely to the heat flow direction. This means that the individual parts of the insulating layer are arranged substantially parallel or at a very acute angle to the plane of the plate. Investigations have shown that more than 90% of the straw fragments are at an angle <10 ° to the plane of the plate, if the injection is carried out carefully and if necessary further measures, such as shaking, are carried out.
Besonders günstig ist es, wenn vor dem Einblasen der Dämmschicht eine diffusionsoffene Deckschicht, vorzugsweise eine Vliesschicht, vorzugsweise ein Flachsvlies auf die Beplankung der gelochten oder anders perforierten Außenschicht aufgebracht wird. Der besondere Vorteil liegt dabei darin, dass eine Staubbelastung während der Herstellung verhindert werden kann, da diese Deckschicht in der Art eines Filters Stäube zurückhält, die während des Einblasens entstehen. Diese Vliesschicht dient nachfolgend auch als zusätzlicher Putzträger für die Lehmputzschicht und bildet einen luftdichten Verbund mit dieser, so dass diese Lochungen keine Gefahr für die passivhausgemäße Luftdichtheit der Gebäudehülle darstellen. (Diese Funktion dieser sogenannten Lehm-Vliestechnik wurde bereits in einem Forschungs- und Demonstrationsprojekt durch Messungen nachgewiesen).It is particularly favorable if, before the insulating layer is injected, a diffusion-open cover layer, preferably a nonwoven layer, preferably a fleece fleece, is applied to the planking of the perforated or otherwise perforated outer layer. The particular advantage lies in the fact that a dust load during manufacture can be prevented, since this cover layer retains dusts in the manner of a filter that arise during the blowing. This nonwoven layer subsequently also serves as an additional plaster carrier for the clay plaster layer and forms an airtight composite with the latter, so that these perforations do not pose any danger to the passively compliant airtightness of the building envelope. (This function of this so-called clay nonwoven technology has already been proven by measurements in a research and demonstration project).
Weiters ermöglicht die Lochung einen kapillar leitfähigen Kontakt zwischen dem kapillar leitfähigen Dämmmaterial und einer kapillar sehr gut leitenden Lehmputzbaustoffschicht. Durch die Differenz der niedrigen Gleichgewichtsfeuchte von Lehmputz (vorzugsweise qualitativ dem Biofaserlehm nach
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine teilweise axonometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelementes;
- Fig. 2
- einen Horizontal-Schnitt durch ein solches Bauelement;
- Fig. 3
- einen Vertikal-Schnitt durch ein solches Bauelement;
- Fig. 4
- und
Fig. 5 Ansichten einer alternativen Ausführungsvariante von vorne bzw. von oben.
- Fig. 1
- a partial axonometric view of a device according to the invention;
- Fig. 2
- a horizontal section through such a device;
- Fig. 3
- a vertical section through such a device;
- Fig. 4
- and
Fig. 5 Views of an alternative embodiment of the front or from above.
Das erfindungsgemäße Bauelement gemäß
Die Außenschicht 3 besteht aus einer Beplankung 7 aus einer Holzwerkstoffplatte, in der beispielsweise in einem rechteckigen Raster mit der Teilung a von 100 mm Löcher 9 vorgesehen sind, die einen Durchmesser d von beispielsweise 16 mm aufweisen. Daraus ergibt sich ein Lochanteil von etwa 1,8%. Die Holzwerkstoffplatte der Beplankung 7 ist mit einer Schicht 8 aus Flachsvließ mit Dünnputz abgedeckt. In der Beplankung 7 sind verschließbare Öffnungen 11 zum Einblasen der Dämmschicht 4 vorgesehen.The
Die statische Hauptfunktion wird durch die Tragkonstruktion 2 dargestellt, die aus Stegträgern aufgebaut ist. Diese Stegträger bestehen aus Pfosten 12, die durch eine dünnwandige Platte 13 miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig minimaler Wärmeübertragung gewährleistet. Scherbelastungen werden durch die Beplankung 7 der Außenschicht 3 aufgenommen, die fest mit den Doppelstegträgern der Tragkonstruktion 2 verbunden ist. Um den Hohlraum zur Aufnahme der Dämmschicht 4 zu begrenzen wird an der Platte 13 beidseitig je eine Weichfaserplatte 18 als Dämmelement eingesetzt.The main static function is represented by the supporting
Die Stirnplatten 10 bestehen aus Holzleisten, Stegträgern oder Holzleimträgern 19, in die Dämmelemente 20 eingesetzt sind, um die Dämmeigenschaften zu verbessern. Die Dämmelemente bestehen aus Weichfaserplatten 20, die gegebenenfalls durch Holzleisten 19 verstärkt sind. Aus
In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das noch nicht fertiggestellte Bauelement waagrecht aufgelegt und es wird die Dämmschicht 4 eingeschüttet. Um eine ausreichend dichte Füllung zu ermöglichen muss entweder während oder nach dem Einschütten gerüttelt und/oder verdichtet werden. Überraschenderweise kann dadurch eine entsprechende Ausrichtung der Faserelemente parallel oder zumindest näherungsweise parallel zur Plattenebene erreicht werden, und vorallem ist das fertiggestellte Bauelement setzungssicher. Dies bedeutet, dass auch bei längerem Gebrauch in senkrechtem Zustand das gesamte Wandelement mit Isoliermaterial gefüllt bleibt. Nach der entsprechenden Verdichtung wird das Wandelement durch Aufbringen der Innenschicht bzw. Außenschicht fertiggestellt.In an alternative embodiment of the method according to the invention, not yet completed, the component is placed horizontally and the insulating
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, sehr energieeffiziente Bauelemente darzustellen, die weitestgehend aus biologischen, nachwachsenden Baustoffen bestehen und gleichzeitig hohe Wärmedämmeigenschaften bei extrem guter Brandbeständigkeit zeigen.The present invention makes it possible to represent very energy-efficient components, which consist largely of biological, renewable building materials and at the same time show high thermal insulation properties with extremely good fire resistance.
Claims (15)
- Structural element for constructing the outer shell of buildings, comprising an outer layer (3), a supporting structure (2), an insulating layer (4) and an inner layer (1), said inner layer being designed as a wooden planking (6) onto which a layer of clay material (5) is applied, characterised in that the insulating layer (4) consists of untreated vegetable chaff, preferably chopped straw, and that the outer layer (3) is designed as a wooden planking (7), which is at least partially air-permeable during the production process and remains open for diffusion in the finished state.
- Structural element according to claim 1, characterised in that a diffusion-open cover, preferably a further layer of clay material, is applied on the outer layer (3).
- Structural element according to any of claims 1 or 2, characterised in that the planking (7) of the outer layer (3) is a board of wood-based material, which together with the outer plaster layer has sufficient diffusion capability.
- Structural element according to claim 3, characterised in that one of the plankings (7) has an air-permeability of 0.5% to 5.0%, and preferably 1% to 3%.
- Structural element according to any of claims 1 to 4, characterised in that the clay-material layer (5) of the inner layer (1) is realized as a layer of organic fibre-clay material preferably applied on a plaster base.
- Structural element according to any of claims 1 to 5, characterised in that installation pipes (16) and/or heating and/or cooling batteries are imbedded in the clay-material layer (5).
- Structural element according to any of claims 1 to 6, characterised in that the supporting structure (2) is formed of insulation studs, glued-timber joists, or I- joists.
- Structural element according to claim 7, characterised in that the inner layer (1) is made of boards of wood-based material or other panels that are statically effective, such as gypsum-fibre-panels, or panels made of bamboo-based material, which are rigidly attached to the supporting structure (2) for taking up shear forces.
- Structural element according to claim 7, characterised in that the outer layer (3) is made of boards of wood-based material or other panels that are statically effective, such as gypsum-fibre-panels, or panels made of bamboo-based material, which are rigidly attached to the supporting structure (2) for taking up shear forces.
- Structural element according to any of claims 1 to 9, characterised in that the individual pieces of straw making up the insulating layer (4) of untreated chopped straw are preferably oriented tranversely to the direction of heat flow.
- Method for manufacturing a structural element according to claim 1 for constructing the outer shell of buildings, where a supporting structure (2) is built, which is provided with an inner layer (1) and an outer layer (3) and where a layer of clay material (5) is applied on the inner layer (1), characterised in that an insulating layer (4) of untreated vegetal chaff, preferably chopped straw, is introduced, and preferably blown, into the hollow space between the the inner layer (1) and the outer layer (3).
- Method according to claim 11, characterised in that the air blown in will at least partially escape through the planking (7) on the outer layer (3).
- Method according to claim 11, characterised in that the air blown in will at least partially escape through openings (9) in the planking (7) on the outer layer (3).
- Method according to any of claims 11 to 13, characterised in that prior to blowing in the insulating layer (4) a covering layer (8) open for diffusion, i.e. preferably a fleece layer, is applied on the planking of the outer layer, and that a plaster base (15) is applied before application of the clay-material layer (5).
- Method according to any of claims 11 to 14, characterised in that at least part of the insulating layer (4) is poured into the horizontally lying structural element.
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