EP2948600A1 - Construction element having a controllable heat-transfer coefficient u - Google Patents

Construction element having a controllable heat-transfer coefficient u

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Publication number
EP2948600A1
EP2948600A1 EP14701321.3A EP14701321A EP2948600A1 EP 2948600 A1 EP2948600 A1 EP 2948600A1 EP 14701321 A EP14701321 A EP 14701321A EP 2948600 A1 EP2948600 A1 EP 2948600A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
intermediate space
cavity
frame
planar element
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Withdrawn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
EP14701321.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nikolaus Nestle
Andreas Daiss
Klaus Hahn
Ralf NÖRENBERG
Johann Martin SZEIFERT
Elena Khazova
Achim LÖFFLER
Tilmann Kuhn
Christoph Maurer
Thibault PFLUG
Jan Wienold
Andre GLÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
BASF SE
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
BASF SE
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, BASF SE filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to EP14701321.3A priority Critical patent/EP2948600A1/en
Publication of EP2948600A1 publication Critical patent/EP2948600A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/61Passive solar heat collectors, e.g. operated without external energy source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/80Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/66Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of facade constructions, e.g. wall constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/60Thermal insulation
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a structural element with controllable heat transfer coefficient U and its use as a wall and / or roof element in buildings or vehicles and a method for controlling the heat transfer coefficient U in such a structural element.
  • the heat transfer coefficient U in construction is a specific characteristic value of a component or building material, which in principle indicates its thermal insulation properties. The higher the heat transfer coefficient U, the worse the heat-insulating property of the component or building material.
  • the heat transfer coefficient U has become particularly important at the latest since the amended Energy Saving Ordinance (EnEV), which came into force in Germany in 2009, according to which the annual primary energy demand and the specific transmission heat loss of a building to be constructed must comply with certain limit values.
  • the heat transfer coefficient U is included in the calculation of the transmission heat loss, which in turn is used in the calculation of the primary energy demand.
  • the Energy Saving Ordinance prescribes limits for the heat transfer coefficient U for certain components when they are replaced or newly installed in existing buildings.
  • insulation elements which are used for thermal insulation of buildings. These typically consist of one or more insulating layers of insulating material (e.g., foams, foamed polymeric materials). Depending on the nature of the insulating material, a protective layer is applied on the outside of such insulation elements. These insulating elements are used in particular to prevent heat leakage from the interior of a building to the outside. At the same time, a heat flow into a building can also be reduced. According to the state of the art, most of the insulating elements have fixed insulating properties, that is, the insulating property can only be regulated by varying the thickness and / or the number of insulating elements. However, this does not make it possible to react flexibly to current temperatures inside and outside a building.
  • DE 10 2006 024 067 A1 describes an insulating element which is particularly suitable for internal and / or external insulation of buildings.
  • the insulating properties of the insulating element described there can be changed depending on the desired internal temperature of the building or depending on the outside temperature and / or sunlight, in particular by changing the heat transfer coefficient U and / or the reflection properties of Dämmements themselves.
  • the insulating element is provided with an insulating material , which can be changed in its position, so that the insulation used wholly, partially or substantially does not contribute to the insulation of the building.
  • the insulating material can be completely or partially compressed in order to release the heat flow through the insulating element completely or partially.
  • a major disadvantage of all embodiments of the prior art is that large amounts of material must be moved or compressed, since the surface of the element must be substantially met or free of insulating material.
  • a device for insulating and / or solar heating is disclosed. This is applied to the façade of an existing building and consists of a transparent panel, which is placed in front of a wall and thus encloses a defined space with the wall. Within the defined space, a heat absorber of a closed-cell insulating material is arranged. This heat absorber has openings, so that depending on the temperature conditions, a convection flow can form within the device described. In this way, on the one hand by the presence of the insulating material thermal insulation of the building can be achieved, while on the other hand solar radiation is used by the heat absorber to heat the trapped gas volume in the device and deliver this heat on the convection flow to a certain extent on the existing building wall.
  • US 2003/0061776 A1 discloses a variable heat transfer coefficient insulating system based on an inflatable structure which responds by changing the volume to changes in the atmospheric temperature. As a result, the heat flow can be controlled.
  • AT 380 946 B1 discloses a so-called heat exchange wall, which consists essentially of a surrounded by a tube system insulation board in which a gaseous heat transfer medium can circulate, the circulation can be automatically locked by the special design of the tube system.
  • a heat exchange wall which consists essentially of a surrounded by a tube system insulation board in which a gaseous heat transfer medium can circulate, the circulation can be automatically locked by the special design of the tube system.
  • an insulating element with switchable insulation behavior is an automatic lock is not necessarily useful because the same temperature differences depending on the weather either a strong insulation or a reduced insulation make sense sense.
  • the insulation element described in AT 380 946 B1 is constructed comparatively complicated and accordingly only bad to manufacture.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a novel construction element that minimizes the energy consumption of a building by helping to control its heat balance.
  • Construction element (1) with controllable heat transfer coefficient U, comprising
  • At least one planar element (9) whose width of the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7), wherein the sheet-like element (9) so between the plates ( 3, 5) is arranged such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards a gap (1 1) and between the planar element ( 9) and the frame (7) vertically downwards a gap (13) is formed,
  • a second cavity (17) which is formed between the sheet-like element (9) and the plate (5) with a distance Y, wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) via the intermediate space (1 1) and the intermediate space (13) in such a way that between the first cavity (15) and the second cavity (17) via the intermediate space (1 1) and the intermediate space (13) can flow a convection flow,
  • At least one means for controlling the convection flow which is arranged at least for one of the intermediate spaces (1 1, 13).
  • a construction element (1) with controllable heat transfer coefficient U which comprises
  • At least one planar element (9) whose width corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7),
  • planar element (9) being arranged between the first plate (3) and the second plate (5) such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and
  • first cavity (15) and the second cavity (17) communicate via the upper space (11) and the lower space (13) so as to communicate between the first cavity (15) and the second cavity (17) the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) can flow a convection flow
  • At least one means for controlling the convection flow which is arranged for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower intermediate space (13).
  • the above object is achieved by the use of the construction element (1) according to the invention as a wall and / or roof element in buildings or vehicles.
  • the third aspect of the present invention solves the underlying object by a method for controlling the heat transfer coefficient U in a construction element (1) according to the invention, comprising the steps
  • the present invention is based on the finding that the heat transfer through a construction element (1) of the type described can be regulated by forming and controlling an internal convection flow.
  • the construction element (1) according to the invention it is also possible in a technically simple manner to significantly minimize the energy consumption of a building and thus optimally exploit the prevailing temperatures inside and outside a building. It is advantageous that, according to the present invention, the heat transfer coefficient U can be regulated as required and independently of the prevailing indoor / outdoor temperatures. Thus it can be achieved by the inventive design of the construction element (1) that during the cooler night hours increased discharge of heat from the building is enabled, while at high outdoor temperatures during the daytime and at low outdoor temperatures in winter one of the regulations for adequate thermal insulation appropriate insulation effect can be ensured.
  • the present invention relates to a structural element (1) with controllable heat transfer coefficient U, comprising
  • first plate (3) a first plate (3) and a second plate (5) which are opposite to each other and which are arranged at a distance A from each other in the frame (7), wherein by the first plate (3), the second plate (5) and the frame (7) is defined as a closed volume V filled with at least one gas,
  • At least one planar element (9) whose width corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7),
  • planar element (9) being arranged between the first plate (3) and the second plate (5) such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards an upper intermediate space (1 1) and between the planar element (9) and the frame (7) vertically down a lower gap (13) is formed,
  • first cavity (15) and the second cavity (17) communicate via the upper space (11) and the lower space (13) so as to communicate between the first cavity (15) and the second cavity (17) the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) can flow a convection flow
  • At least one means for controlling the convection flow which is arranged for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower intermediate space (13).
  • the frame (7) of the construction element (1) according to the invention is primarily used for enclosure and mechanical stabilization of the construction element (1) and for receiving the first and second plates (3, 5).
  • the configuration of the first and second plates (3, 5) will be described in more detail below.
  • the shape of the construction element (1) can be chosen freely within wide limits and adapted to the requirements of its installation situation and / or use.
  • a preferred embodiment is an approximately cuboidal element. But other geometric shapes are, depending on the installation situation, realized with the construction element (1) according to the invention, for example, the basic shape of a triangle, a pentagon or the like. Further embodiments of the framework are defined below.
  • the structural element (1) comprises at least one planar element (9) which is arranged substantially centrally so that the inner convection flow around the planar element (9) is possible, the convection flow from the side of the structural element (1) the heat is supplied through the upper space (1 1) on the other side of the sheet-like element (9) is passed, where the convection flow heat to the opposite side and then through the lower space (13) back to the side of the Heat supply flows.
  • the planar element (9) consists in particular of an insulating material.
  • the construction element (1) according to the invention comprises at least one means with which an opening and / or closing of one of the intermediate spaces (11, 13) is carried out, which in turn regulates the convection flow.
  • agent describes on the one hand measures and, on the other hand, devices with which the convection flow can be regulated Preferred embodiments are defined below: If the means are devices, they can be both on and / or in the frame (7) as well as on and / or in the planar element (9) in order to regulate the convection flow according to the invention.Furthermore, the means also include auxiliary constructions for achieving the control of the convection flow according to the invention is used herein is to be understood in the context of the present invention, that the construction element (1) is suitable for both wall and roof surfaces. The construction element (1) is self-supporting and can therefore be used independently in a shell of a building as a wall and / or roof element.
  • the heat transfer coefficient U (formerly also "k-value") describes a heat balance due to a temperature difference between different energy systems, thus the heat transfer coefficient U is a measure of the heat flow passage. if the temperature difference between the air on both sides of a wall is one kelvin, then the heat transfer coefficient is U.
  • the heat transfer coefficient U is defined internationally in the standard EN ISO 6946. Its unit of measurement is W / (m 2 ⁇ K)
  • the determination of exact heat transfer coefficients U of various materials is known to the person skilled in the art and is calculated from the mean value of the heat transfer resistance R T :
  • the heat transfer coefficient U thus gives the Heat flow passage through a single or multilayer material layer, when different temperatures abut on both sides.
  • the heat transfer coefficient U can be varied between a value determined by the layers of insulating materials contained in the construction element (1) and a value determined by the convection around it.
  • cavity is understood to mean the essentially unchanging space between a plate (3, 5), ie between the first plate (3) or the second plate (5) and a planar element (9), while “Space” is a space between the flat element (9) and frame (7) is called, which can be suitably closed.
  • vertical upwards and “vertically downwards” in the sense of the present invention should be understood to refer not only to vertically oriented structural elements (1) but also to structural elements (1) that have a certain angle are arranged opposite the vertical.
  • vertical upwards then means that the upper intermediate space (11) is arranged essentially above the lower intermediate space (13), in particular obliquely above it.
  • the gas filling the volume V is selected from argon, krypton, xenon, carbon dioxide, hydrocarbons, partially halogenated hydrocarbons, halides of the chalcogenes and / or pyknogens and mixtures thereof to provide additional improvements in the insulating effect of the structural element To achieve magnitude of the heat transfer.
  • the use of polyatomic gases is particularly preferred because of the higher convective thermal conductivity.
  • the construction element (1) in which the opposite plates (3, 5), that is, the first plate (3) and / or the second plate (5), are transparent or at least translucent and further also the planar element ( 9) is transparent or at least translucent, the construction element (1) can also be used in the form of a partially transparent or at least translucent window element.
  • the construction element (1) according to the invention in this embodiment offers itself for the replacement of conventionally used glass blocks, as they were often used previously, for example, for staircases.
  • the construction element (1) can be formed as a so-called insulating glass unit (IGU).
  • Such insulating glass unit can be installed in a correspondingly modified, conventional window frame construction.
  • the incorporation of a construction element (1) according to the invention with translucent planar elements (9, 9a, 9b) in the area of the skylight brings with it the advantage that the light incident in the skylight area due to the isotropization of the incident radiation in the translucent planar element (9, FIG. 9a, 9b) can partially reach into deeper areas of the room than is possible in the case of light through transparent skylight elements.
  • An inventive embodiment of the aforementioned means comprises the vertical displacement or tilting about a horizontal axis of the at least one planar element (9), so that at least one of the intermediate spaces (1 1, 13), i. the upper intermediate space (1 1) and / or the lower intermediate space (13), closed by the sheet-like element (9) and the Konvetationsstromung is thereby completely or partially prevented. In this way it is possible to regulate the convection current in a simple manner only by moving the at least one flat element (9).
  • said means may further comprise a device for displacing the at least one planar element (9), which is preferably selected from servomotors, pneumatic, magnetic or piezoelectric systems, mechanical levers, cables or bimetallic constructions. The selection can thus be made adapted to the external conditions of the construction element.
  • Another embodiment of the abovementioned means according to the invention comprises changing the vertical extent of the at least one planar element (9), so that at least one of the intermediate spaces (1 1, 13), ie the upper intermediate space (11) and / or the lower intermediate space (13), closed by the sheet-like element (9) and the convection current is thereby completely or partially prevented.
  • This embodiment also has the advantage that the convection current can be regulated simply by moving the at least one flat element (9) in a simple manner.
  • the above-mentioned means may further comprise, in a further embodiment according to the invention, a closure device for at least one of the upper and lower intermediate spaces (11, 13), which is preferably selected from flaps, inflatable tubes or bellows, cylinder-shaped closures or sliding or rotatable wedges.
  • Suitable designed inflatable bellows can also be used so that the construction element (1) according to the invention automatically switches to the insulating state at very low outside temperatures as a result of the negative pressure then prevailing in the interior of the construction element (1). This is advantageous to always ensure adequate insulation even in the event of failure of another control of convection in the cold season.
  • the plates (3, 5) i. the first plate (3) and / or the second plate (5) are transparent and the material of this plate comprises glasses and / or polymers and also the one or more planar elements (9, 9a, 9b) consist of a translucent material by the construction element (1) according to the invention additionally receive daylight into the building.
  • the glasses are preferably made of silicate glasses, borosilicate glasses, lead silicate glasses and / or the polymers of PET (polyethylene terephthalate), PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate), polyolefins, styrenics, polycarbonates, PMMA (polymethyl methacrylate), polyurethanes, PVC (polyvinyl chloride) or Mixtures or multilayer systems selected therefrom.
  • the polymers may be formed as sheets or extruded, blown or cast sheets or disks.
  • the suitable material is thus available, for example polymers for lightweight applications or special glasses for applications with increased chemical stress.
  • the construction element (1) As a translucent window element, it has proven useful in addition to the use of glasses mentioned above to form the at least one planar element (9) of a translucent material, preferably of organic, inorganic or hybrid closed-cell or open-cell foams or coated or uncoated textiles.
  • the at least one planar element (9) may be formed from a mineral, metallic, polymeric and / or bioorganic material.
  • construction element (1) should not be used as a translucent component, but is exposed to increased mechanical stresses (metallic material, fiber-reinforced polymer) or purely for thermal insulation (mineral and / or polymeric material). Furthermore, it is possible with this embodiment, also ecologically particularly compatible design elements (1) to create (bio-organic materials). The material used may be open-pored or closed-cell. In addition, as far as the outer first or second plate (3, 5) of the structural element (1) has been suitably coated or otherwise modified so as to reflect the incident solar radiation directly or diffusely, the structural element (1) will find a particular one during the daytime low heating due to the sunlight instead.
  • the material of the frame (7) made of concrete, gypsum, clays, glasses, natural stones, ceramics, polyamide, polyesters, wood, metals in particular steel and aluminum and its alloys, PVC, polycarbonate, PMMA, styrenics, polyurethanes and fiber composites and composite materials of two or more of these materials and of open-cell or closed-cell foams and fibreboards of synthetic or renewable raw materials. It is particularly preferred if the material of the frame (7) is made gas- and / or moisture-proof.
  • the abovementioned materials can also be used for one or both plates (3, 5), i. the first plate (3) and / or the second plate (5) are used.
  • the frame (7) may be constructed of photovoltaic elements or solar thermal elements. Such elements are known to the person skilled in the art and can be embodied either as opaque elements or as partially translucent constructions. They can also be used so that only a part of the frame surface is claimed by them.
  • At least the first plate (3) and / or the second plate (5) and / or the at least one planar element (9) can be structured three-dimensionally on the surface.
  • optical effects can be achieved, for example, a glare protection in direct incident light by modifying the Angle distribution of the emitted light and / or by changing its intensity effect.
  • the light-directing effect can be further enhanced by suitable combinations of planar elements (9, 9a, 9b) with different angular behavior of the translucency.
  • a similar effect as in a three-dimensionally structured surface can be achieved by a combination of flat elements (9, 9a, 9b) with different translucency properties.
  • design effects can be achieved in the non-technical field by means of three-dimensional structuring.
  • the first and / or second plates (3, 5) and / or the at least one planar element (9) may be printed or coated to achieve the same or similar effects.
  • the construction element (1) according to the invention comprises
  • first planar element (9a) and a second planar element (9b) whose width corresponds in each case to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is in each case smaller than the clear height H of the frame (7),
  • first sheet member (9a) and the second sheet member (9b) are disposed between the first plate (3) and the second plate (5) so as to end laterally with the inner sides of the frame (7), respectively
  • first sheet-like element (9a) and the second sheet-like element (9b) and the frame (7) vertically upwards respectively a first upper gap (1 1 a) and a second upper gap (1 1 b) and between the first planar element (9a) and the second planar element (9b) and the frame (7) is formed vertically downwards in each case a first lower intermediate space (13a) and a second lower intermediate space (13b),
  • the present invention relates to the use of the above-described structural element (1) as a wall and / or roof element in buildings or vehicles, in particular in rail vehicles or watercraft. Especially in rail vehicles with their large ratio between wall surface and volume and long idle times in places with high solar radiation here the need for active cooling can be reduced.
  • the third aspect of the present invention which achieves the above object, relates to a method of controlling the heat transfer coefficient U in a structural element (1) described above comprising the steps
  • Fig. 1 is a schematic representation of a construction element in a first
  • Embodiment of the invention a schematic representation of a construction element in a second embodiment of the invention, a detailed view of the area marked in FIG. 2, a simplified representation of the construction element shown schematically in FIG.
  • FIG. 3b is a simplified representation of that shown in FIG.
  • FIG. 4a is a simplified representation of the illustrated in Fig. 1
  • Construction element with schematically shown prevented conventional flow
  • Construction element with schematically shown prevented conventional flow
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of that shown in Fig. 1
  • Fig. 6 is a schematic representation of a construction element in a
  • Embodiment of the invention with reduced flow resistance Embodiment of the invention with reduced flow resistance.
  • FIG. 1 shows the basic form of a construction element 1 according to the invention.
  • the structural element 1 is constructed by a frame 7 which forms four sides of the element, namely top and bottom and the side surfaces.
  • a frame 7 which forms four sides of the element, namely top and bottom and the side surfaces.
  • two plates 3, 5, that is, a first plate 3 and a second plate 5 are arranged, which define together with the frame 7 a closed volume.
  • a planar element 9 is arranged such that it terminates laterally in each case with the frame 7 and above an upper intermediate space 1 1 and below a lower gap 13 to the frame leaves free.
  • the sheet-like element 9 is arranged at a distance X from the first plate 3 and at a distance Y from the second plate 5.
  • a convection flow can form around the flat element 9.
  • heat from the second plate 5 is transferred by free convection to the first plate 3, wherein the free convection is adjusted by the temperature T 2 on the left side of the figure being greater than the temperature Ti on the right Side of the figure is.
  • the temperature of the gas in the second cavity 17 is higher on average than in the first cavity 15 and the density is correspondingly lower.
  • this is an energy flow from right to left.
  • FIG. 2 schematically shows a preferred embodiment of the invention.
  • This has two arranged in the defined volume surface elements 9a, 9b, i. a first planar element 9a and a second planar element 9b.
  • These are arranged in principle like the flat element 9 in Figure 1, but with the difference that they form a third cavity 23 with the distance Z from each other.
  • the formation of the internal convection flow is substantially the same as the embodiment shown in Figure 3a.
  • the planar element 9 can be moved by a suitable means, for example upwards, so that it closes the upper intermediate space 11, as shown in FIG. 4a.
  • a suitable means for example upwards, so that it closes the upper intermediate space 11, as shown in FIG. 4a.
  • the volume of gas heated by the heat W1 in the first cavity 15 can rise to the top, the formation of a convection flow is not possible due to the closed upper intermediate space 11.
  • FIG. 2 acts when the one or more first and / or second planar elements 9, 9a, 9b are displaced such that one of the interspaces 11a, 11b, 13a, 13b that is, the first upper clearance 1 1 a, the second upper clearance 1 1 b, the first lower upper clearance 13 a, the second lower clearance 13 b, is closed.
  • FIG. 4b One possible configuration is illustrated in FIG. 4b, in which the first planar element 9a has been displaced upwards in order to close the first upper intermediate space 11a, while the second planar element 9b has been displaced downwards to close the second lower gap 13b. Also in this embodiment, no convection flow can form.
  • the configurations in Figures 3a and 3b represent the state in which the structural element 1 has a maximum heat transfer coefficient U, that is, it allows maximum heat transfer.
  • the configurations in FIGS. 4a and 4b represent a state in which the construction element 1 has its minimum heat transfer coefficient U, ie offers maximum thermal insulation.
  • FIG. 5 is a perspective view of the construction element 1 shown in FIG. 1, from which it is particularly clear how the planar element 9 terminates laterally with the frame 7.
  • Figure 6 shows an embodiment of the construction element according to the invention with reduced flow resistance, wherein the reduction of the flow resistance by the rounding 25 of the edges of the sheet member 9 and by round molding 27 of the corners of the first and / or second plates 3, 5 takes place.
  • the advantage of such an embodiment is that, with the same temperature difference, a larger convection current results and thereby more energy can be transmitted, whereas in the closed case (FIGS. 4a, 4b) there is no deterioration of the insulating effect.
  • more than two planar elements 9, 9a, 9b may also be provided in the defined volume V.
  • active convection elements can be integrated into the first cavity 15 and / or into the second cavity 17.
  • active convection elements is meant, for example, small rotors which assist in the formation of the convection flow and maintain it, which in particular increases the switching stroke between the higher temperature side T 2 and the lower temperature side Ti.
  • the construction element 1 according to the invention can in particular be used to dissipate heat from buildings. This can be advantageous, for example, in the warm season. Furthermore, the Application of the construction element 1 according to the invention for heat dissipation from industrial buildings conceivable.
  • the first and / or second plates 3, 5 can be designed to be either vertical or inclined. In this way, both wall surfaces and sloping roof surfaces can be formed.
  • the angle of the sloping roof surfaces to the vertical is substantially between 0 ° and 90 °, preferably between 5 ° and 60 °.
  • the construction element 1 according to the invention can therefore be used as a wall and / or roof element in a shell, without having to provide further wall elements or roof elements.
  • the construction element 1 according to the invention can also be used as a classic insulating element for placement on a facade.
  • the at least one flat element 9 formed of a flexible, open-cell foam based on melamine resin, commercially available under the name of Basotect ® (BASF SE) is available.
  • Basotect ® displays consistent physical properties over a wide temperature range, with low weight, good thermal insulation properties and high sound absorption capacity.
  • Basotect ® (without the addition of flame retardants) is flame retardant, making an inventive construction element 1 with this material particularly suitable for wall and / or roof elements.
  • the frame 7 can be provided with lighting means (for example LEDs) in order to use the construction element 1 according to the invention also for interior / exterior lighting in the dark.
  • lighting means for example LEDs
  • the frame 7 can be provided with lighting means (for example LEDs) in order to use the construction element 1 according to the invention also for interior / exterior lighting in the dark.
  • the distance A between the first plate 3 and the second plate 5 is ⁇ 50 cm, preferably ⁇ 35 cm, particularly preferably between 5 cm and 12 cm.
  • This ratio of height of the structural element 1 to the width of the first and second cavities 15, 17 is very sensitive and requires a precise vote.
  • the construction elements 1 according to the invention are in principle subject to no size limitation. From a practical point of view, a height of up to 1, 5 m has been found to be useful.
  • the width of the elements is essentially limited by the stability of the materials used and is usefully up to 5 m. For reasons of thermally induced pressure changes, the volume of gas enclosed in the construction element 1 should be kept as small as possible
  • ⁇ s 0 / Y i 5 preferably: 0.5 ⁇ s 0 / Y ⁇ 4; particularly preferred: 1 ⁇ s 0 / Y ⁇ 3
  • ⁇ Su / Y i 5 preferably: 0.5 ⁇ Su / Y ⁇ 4; particularly preferred: 1 ⁇ Su / Y ⁇ 3 if Y> X: s 0 / X: Relative thickness of the gap between the sheet member 9 and the upper frame 7 in the high heat transfer coefficient state;
  • ⁇ s 0 / Y i 5 preferably: 0.5 ⁇ s 0 / Y ⁇ 4; particularly preferred: 1 ⁇ s 0 / Y ⁇ 3
  • Range of values (relative) for a first embodiment with reduced flow resistance r / (AXY): Relative radius of curvature of the planar element 9: 0 ⁇ 7 ( ⁇ - ⁇ - ⁇ ) ⁇ 0.5; preferably: 0, 1 ⁇ r / (AXY) ⁇ 0.5; particularly preferred: 0.25 ⁇ r / (A-XY) ⁇ 0.5
  • R / A Relative rounding radius of the outer corners:
  • the properties of design element prototypes according to the invention were determined.
  • the plates 3 5 plexiglass discs with a size of 800 ⁇ 800 mm were used, while the flat element consisted of a translucent insulating material (non-colored Basotect®).
  • the frame 7 was made of PVC plates.
  • the strength of the prototype was 96 mm.
  • the cavities 15, 17 each had a dimension X, Y of 30 mm.
  • the experimental setup was chosen so that between two identical prototypes of the type described above, a heatable element was inserted, while on the opposite sides of coolable elements were provided. The heat flow from the heatable element to the coolable elements was measured electrically. The heat flow through one of the prototypes is thus half of the total measured heat flow. In this way, the thermal conductivity ⁇ and the heat transfer coefficient U were measured.
  • a first measuring setup I
  • the dimension of the upper space 1 1 was 60 mm and the dimension of the lower space 13 0 mm
  • a second measurement setup II
  • the two switching states of a construction element 1 according to the invention in the configuration with two planar elements 9a, 9b have been realized.
  • Two flat elements 9a, 9b of Basotect® with a thickness of 15 mm each were used in the measurement setups.
  • the dimensions of the cavities 15 and 17 were each 15 mm, the dimension of the gap 23 10 mm.
  • the dimensions of the spaces 1 1 a and 13b were 30 mm, the dimensions of the spaces 1 1 b and 13a 0 mm.
  • the dimensions of the spaces 1 1 a, 1 1 b, 13a and 13b were each 15 mm.
  • the structures (III) and (IV) were additionally measured with C0 2 as filling gas instead of air. These measurements are indicated in the table with ll lb and IVb. For each measurement setup, two measurements with a low temperature difference between the heatable element and the coolable element (measurements 1 and 3) and a measurement with a high temperature difference between the heatable element and the coolable element (measurements 2 and 4) were carried out. The measurement results are shown in the table below.
  • Measurements 1 and 3 show that the heat transfer coefficient U is more than doubled when the position of the sheet 9 is changed while substantially the same temperature difference is applied to the prototype.

Abstract

The present invention relates to a construction element (1) having a controllable heat-transfer coefficient U, comprising - a frame (7), - a first panel (3) and a second panel (5), which are opposite each other and which are arranged at a distance A from each other in the frame (7), wherein a closed volume V that is filled with at least one gas is defined by the first panel (3), the second panel (5), and the frame (7), - at least one planar element (9), the width of which corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and the height of which is less than the clear height H of the frame (7), wherein the planar element (9) is arranged between the first panel (3) and the second panel (5) in such a manner that the planar element ends laterally at the insides of the frame (7), and wherein an upper intermediate space (11) is formed between the planar element (9) and the frame (7) vertically upward and a lower intermediate space (13) is formed between the planar element (9) and the frame (7) vertically downward, - a first cavity (15), which is formed between the first panel (3) and the planar element (9) having a distance X, - a second cavity (17), which is formed between the planar element (9) and the second panel (5) having a distance Y, wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) are connected by means of the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) in such a manner that a convection flow can flow between the first cavity (15) and the second cavity (17) via the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13), - at least one means for controlling the convection flow, said means being arranged for the upper intermediate space (11) and/or for the lower intermediate space (13). The present invention further relates to the use of the construction element (1) according to the invention as a wall element and/or roof element in buildings and to a method for controlling the heat-transfer coefficient U in a construction element (1) according to the invention.

Description

Konstruktionselement mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U  Construction element with adjustable heat transfer coefficient U
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konstruktionselement mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U sowie dessen Verwendung als Wand- und/oder Dachelement in Gebäuden oder Fahrzeugen und ein Verfahren zum Regeln des Wärmedurchgangskoeffizienten U in einem solchen Konstruktionselement. The present invention relates to a structural element with controllable heat transfer coefficient U and its use as a wall and / or roof element in buildings or vehicles and a method for controlling the heat transfer coefficient U in such a structural element.
Der Wärmedurchgangskoeffizient U ist im Bauwesen ein spezifischer Kennwert eines Bauteils oder Baumaterials, der prinzipiell dessen Wärmedämmeigenschaften angibt. Je höher dabei der Wärmedurchgangskoeffizient U ist, desto schlechter ist die Wärmedämmeigenschaft des Bauteils oder Baumaterials. The heat transfer coefficient U in construction is a specific characteristic value of a component or building material, which in principle indicates its thermal insulation properties. The higher the heat transfer coefficient U, the worse the heat-insulating property of the component or building material.
Besondere Bedeutung hat der Wärmedurchgangskoeffizient U spätestens seit der im Jahr 2009 in Deutschland in Kraft getretenen geänderten Energieeinsparverordnung (EnEV) erlangt, nach welcher der Jahres-Primärenergiebedarf und der spezifische Transmissionswärmeverlust eines zu errichtenden Gebäudes bestimmte Grenzwerte einhalten müssen. Dabei geht der Wärmedurchgangskoeffizient U in die Berechnung des Transmissionswärmeverlustes und dieser wiederum in die Berechnung des Primärenergiebedarfs ein. Ferner schreibt die Energieeinsparverordnung Grenzwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten U für bestimmte Bauteile vor, wenn diese in bestehenden Gebäuden ausgetauscht oder neu eingebaut werden. The heat transfer coefficient U has become particularly important at the latest since the amended Energy Saving Ordinance (EnEV), which came into force in Germany in 2009, according to which the annual primary energy demand and the specific transmission heat loss of a building to be constructed must comply with certain limit values. The heat transfer coefficient U is included in the calculation of the transmission heat loss, which in turn is used in the calculation of the primary energy demand. Furthermore, the Energy Saving Ordinance prescribes limits for the heat transfer coefficient U for certain components when they are replaced or newly installed in existing buildings.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Dämmelementen bekannt, welche zur Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt werden. Diese bestehen in der Regel aus einer oder mehreren Dämmschichten aus einem Isoliermaterial (z.B. Schaumstoffe, geschäumte Polymermaterialien). Je nach Beschaffenheit des Isoliermaterials ist auf der Außenseite solcher Dämmelemente eine Schutzschicht aufgebracht. Diese Dämmelemente dienen insbesondere dazu, einen Wärmeabfluss vom Inneren eines Gebäudes nach außen zu verhindern. Gleichzeit kann ein Wärmefluss in ein Gebäude hinein ebenfalls verringert werden. Nach dem Stand der Technik haben die meisten Dämmelemente feststehende Dämmeigenschaften, das heißt, die Isoliereigenschaft kann lediglich durch die Variation der Dicke und/oder Anzahl der Dämmelemente geregelt werden. Hierdurch ist es jedoch nicht möglich, flexibel auf aktuell gegebene Temperaturen innerhalb und außerhalb eines Gebäudes zu reagieren. From the prior art, a variety of insulation elements is known, which are used for thermal insulation of buildings. These typically consist of one or more insulating layers of insulating material (e.g., foams, foamed polymeric materials). Depending on the nature of the insulating material, a protective layer is applied on the outside of such insulation elements. These insulating elements are used in particular to prevent heat leakage from the interior of a building to the outside. At the same time, a heat flow into a building can also be reduced. According to the state of the art, most of the insulating elements have fixed insulating properties, that is, the insulating property can only be regulated by varying the thickness and / or the number of insulating elements. However, this does not make it possible to react flexibly to current temperatures inside and outside a building.
Durch die Verwendung hochdämmender Materialien kommt es aber mittlerweile zu Situationen, dass die natürliche Außentemperaturschwankung nicht mehr genutzt werden kann, um die durch Sonneneinstrahlung tagsüber in das Gebäude eingetragene Wärme bei Nacht wieder abzuführen. Durch den hierdurch entstehenden Wärmestau wird der Energiebedarf für aktive Kühlungseinrichtungen erhöht. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Dämmelement, dessen Dämmeigenschaften veränderbar sind. Im Stand der Technik gibt es zur Erfüllung dieses Bedarfs erste Ansätze. So beschreibt DE 10 2006 024 067 A1 ein Dämmelement, das insbesondere zur Innen- und/oder Außendämmung von Gebäuden geeignet ist. Die Dämmeigenschaften des dort beschriebenen Dämmelements lassen sich je nach gewünschter Innentemperatur des Gebäudes beziehungsweise je nach Außentemperatur und/oder Sonneneinstrahlung verändern, insbesondere durch Veränderung des Wärmedurchgangskoeffizienten U und/oder der Reflektionseigenschaften des Dämmelements selbst. Zur technischen Lösung wird hierbei das Dämmelement mit einem Dämmstoff versehen, der in seiner Position verändert werden kann, so dass das verwendete Dämmmaterial ganz, teilweise oder im Wesentlichen nicht zur Dämmung des Gebäudes beiträgt. Hierzu kann beispielsweise der Dämmstoff ganz oder teilweise zusammengedrückt werden, um den Wärmefluss durch das Dämmelement hindurch ganz oder teilweise freizugeben. Wesentlicher Nachteil aller Ausführungsformen des Standes der Technik ist dabei, dass große Mengen Material bewegt bzw. zusammengedrückt werden müssen, da die Fläche des Elements im Wesentlichen von Isoliermaterial erfüllt bzw. befreit sein muss. Due to the use of high-insulating materials, however, it is now possible that the natural outside temperature fluctuation can no longer be used to dissipate the heat introduced by the sun during the day into the building again at night. The resulting heat accumulation increases the energy requirement for active cooling devices. There is therefore a need for an insulating element whose insulating properties are variable. In the prior art, there are first approaches to meeting this need. Thus, DE 10 2006 024 067 A1 describes an insulating element which is particularly suitable for internal and / or external insulation of buildings. The insulating properties of the insulating element described there can be changed depending on the desired internal temperature of the building or depending on the outside temperature and / or sunlight, in particular by changing the heat transfer coefficient U and / or the reflection properties of Dämmements themselves. For technical solution, the insulating element is provided with an insulating material , which can be changed in its position, so that the insulation used wholly, partially or substantially does not contribute to the insulation of the building. For this purpose, for example, the insulating material can be completely or partially compressed in order to release the heat flow through the insulating element completely or partially. A major disadvantage of all embodiments of the prior art is that large amounts of material must be moved or compressed, since the surface of the element must be substantially met or free of insulating material.
Ferner wird in US 4,058,109 eine Vorrichtung zum Isolieren und/oder solaren Heizen offenbart. Diese wird auf die Fassade eines vorhandenen Gebäudes aufgebracht und besteht aus einer transparenten Tafel, die vor eine Wand vorgesetzt wird und dadurch einen definierten Raum mit der Wand einschließt. Innerhalb des definierten Raumes ist ein Wärmeabsorber aus einem geschlossenzelligen Isoliermaterial angeordnet. Dieser Wärmeabsorber besitzt Öffnungen, so dass sich abhängig von den Temperaturverhältnissen eine Konvektionsströmung innerhalb der beschriebenen Vorrichtung ausbilden kann. Hierdurch soll einerseits durch das Vorhandensein des Isoliermaterials eine Wärmedämmung des Gebäudes erreicht werden, während andererseits Sonneneinstrahlung durch den Wärmeabsorber dazu verwendet wird, das in der Vorrichtung eingeschlossene Gasvolumen zu erwärmen und diese Wärme über die Konvektionsströmung in einem gewissen Maß an die vorhandene Gebäudewand abzugeben. Ein weiterer Ansatz im Stand der Technik wird in DE 196 47 567 A1 beschrieben. Dort wird eine schaltbare Vakuumdämmung, insbesondere zum Einsatz für die solare Energienutzung, realisiert, wobei ein grob poröses oder grob strukturiertes Dämmmaterial gasdicht umhüllt und evakuiert wird. Dieses Element kann nach Bedarf mit Wasserstoffgas geflutet werden, wodurch sich innerhalb der Umhüllung ein zur Adsorption und Deadsorption von Wasserstoff geeignetes, elektrisch beheizbares Gettermaterial befindet, das von einem Wärmeisolationsmaterial umschlossen ist, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht oder nur wenig vom Gasdruck in diesem Bauelement abhängt. Further, in US 4,058,109 a device for insulating and / or solar heating is disclosed. This is applied to the façade of an existing building and consists of a transparent panel, which is placed in front of a wall and thus encloses a defined space with the wall. Within the defined space, a heat absorber of a closed-cell insulating material is arranged. This heat absorber has openings, so that depending on the temperature conditions, a convection flow can form within the device described. In this way, on the one hand by the presence of the insulating material thermal insulation of the building can be achieved, while on the other hand solar radiation is used by the heat absorber to heat the trapped gas volume in the device and deliver this heat on the convection flow to a certain extent on the existing building wall. Another approach in the prior art is described in DE 196 47 567 A1. There, a switchable vacuum insulation, in particular for use for the solar energy use, realized, with a coarse porous or coarsely structured insulation material is gas-tight enveloped and evacuated. This element can be flooded with hydrogen gas as needed, whereby within the enclosure there is an electrically heatable getter material, which is enclosed by a heat insulation material, for the adsorption and adsorption of hydrogen. whose thermal conductivity does not or only slightly depends on the gas pressure in this component.
Ferner offenbart US 2003/0061776 A1 ein Isoliersystem mit variablem Wärmedurchgangskoeffizienten, das auf einer aufblasbaren Struktur beruht und so durch Volumenänderung auf Änderung der atmosphärischen Temperatur reagiert. Hierdurch kann der Wärmestromdurchfluss geregelt werden. Further, US 2003/0061776 A1 discloses a variable heat transfer coefficient insulating system based on an inflatable structure which responds by changing the volume to changes in the atmospheric temperature. As a result, the heat flow can be controlled.
AT 380 946 B1 offenbart eine sogenannte Wärmeaustauschwand, die im wesentlichen aus einer von einem Röhrensystem umgebenen Dämmplatte besteht, in der ein gasförmiges Wärmeträgermedium zirkulieren kann, dessen Zirkulation durch das spezielle Design des Röhrensystems selbsttätig gesperrt werden kann. Für ein Dämmelement mit schaltbarem Dämmverhalten ist eine selbsttätige Sperre nicht unbedingt sinnvoll, da dieselben Temperaturunterschiede je nach Wetterlage entweder eine starke Dämmung oder aber eine verringerte Dämmung sinnvoll erscheinen lassen. Außerdem ist das in AT 380 946 B1 beschriebene Dämmelement vergleichsweise kompliziert aufgebaut und dementsprechend nur schlecht zu fertigen. AT 380 946 B1 discloses a so-called heat exchange wall, which consists essentially of a surrounded by a tube system insulation board in which a gaseous heat transfer medium can circulate, the circulation can be automatically locked by the special design of the tube system. For an insulating element with switchable insulation behavior is an automatic lock is not necessarily useful because the same temperature differences depending on the weather either a strong insulation or a reduced insulation make sense sense. In addition, the insulation element described in AT 380 946 B1 is constructed comparatively complicated and accordingly only bad to manufacture.
Daneben gibt es eine Reihe von mehrschaligen Wand-, Fenster- und Dachelementen, wie sie beispielsweise in EP 0 317 425 A2, FR 2 478 800 A1 , EP 2 366 845 B1 und DE 10 2006 037 741 A1 beschrieben sind. In diesen Elementen wird eine Veränderung des Wärmeflusses erreicht, indem die Durchströmung eines Zwischenraums zwischen den verschiedenen Schalen mit Außenluft entweder ermöglicht oder unterdrückt wird. Teilweise findet der Luftaustausch auch durch das Element hindurch mit dem Innenraum statt. Allen diesen Ansätzen ist als Nachteil gemeinsam, dass bei der Durchströmung mit Außenluft Staub aus der Luft in den Zwischenraum gelangt und dort zu unerwünschten Verschmutzungen führen kann, die insbesondere bei transluzenten und transparenten Elementen deren optische Funktion beeinträchtigen. Bei einem zusätzlichen Luftaustausch zum Innenraum hin verschärft sich diese hygienische Problematik zusätzlich, da durch den Luftstrom auch unerwünschte Keime oder Schädlinge verschleppt werden können. In addition, there are a number of multi-shell wall, window and roof elements, as described for example in EP 0 317 425 A2, FR 2 478 800 A1, EP 2 366 845 B1 and DE 10 2006 037 741 A1. In these elements, a change in the heat flow is achieved by either permitting or suppressing the flow of a space between the various shells with outside air. In part, the air exchange also takes place through the element with the interior. All of these approaches have the common drawback that when air flows in with outside air, dust from the air gets into the intermediate space and can lead to undesirable contamination there, which impair their optical function, in particular in the case of translucent and transparent elements. With an additional exchange of air to the interior, this hygienic problem is exacerbated in addition, as unwanted germs or pests can be carried off by the air flow.
In FR 2 798 991 A1 wird schließlich ein Element vorgestellt, bei dem die Wand in rautenförmige Zellen unterteilt ist, in denen durch Neigung eines in diese eingepassten Isolierkörpers entweder dessen Umströmung durch einen Konvektionsstrom ermöglicht oder aber unterdrückt werden kann. Dieses Element ist aufgrund der zahlreichen Segmente und der nicht quaderförmigen Außengestalt der einzelnen Zellen wiederum vergleichsweise kompliziert zu fertigen. Obwohl die im Stand der Technik beschriebenen Dämmelemente mit, in gewissen Grenzen, regelbaren Wärmedurchgangskoeffizienten U Vorteile gegenüber herkömmlichen Dämmstoffen haben, bringen sie alle deutliche Nachteile hinsichtlich ihrer gebäudetechnischen Einsetzbarkeit mit sich und sind teilweise extrem aufwändig in ihrer Herstellung. In FR 2 798 991 A1, finally, an element is presented in which the wall is subdivided into diamond-shaped cells in which, by inclining an insulating body fitted into it, either its flow around it through a convection current is enabled or suppressed. This element is again comparatively complicated to manufacture due to the numerous segments and the non-cuboid outer shape of the individual cells. Although the insulation elements described in the prior art with, within certain limits, controllable heat transfer coefficient U advantages over conventional insulation materials, they all bring significant disadvantages in terms their building technical applicability with them and are sometimes extremely expensive to produce.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Konstruktionselement zu schaffen, dass den Energiebedarf eines Gebäudes minimiert, indem es zur Regelung seines Wärmehaushaltes beiträgt. The invention is therefore an object of the invention to provide a novel construction element that minimizes the energy consumption of a building by helping to control its heat balance.
Diese Aufgabe wird bei einem Konstruktionselement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es einen regelbaren Wärmedurchgangskoeffizienten U besitzt und wie folgt ausgestaltet ist: This object is achieved in a design element of the type mentioned in that it has a controllable heat transfer coefficient U and is configured as follows:
Konstruktionselement (1 ) mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U, umfassend Construction element (1) with controllable heat transfer coefficient U, comprising
- einen Rahmen (7),  a frame (7),
- zwei gegenüberliegende Platten (3, 5), die mit einem Abstand A voneinander in dem Rahmen (7) angeordnet sind, wobei durch die Platten (3, 5) und den Rahmen (7) ein abgeschlossenes Volumen V definiert wird, das mit zumindest einem Gas gefüllt ist,- Two opposite plates (3, 5), which are arranged at a distance A from each other in the frame (7), wherein by the plates (3, 5) and the frame (7) a closed volume V is defined, which with at least a gas is filled,
- zumindest ein flächiges Element (9), dessen Breite der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entspricht und dessen Höhe geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7), wobei das flächige Element (9) so zwischen den Platten (3, 5) angeordnet ist, dass es seitlich mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließt, und wobei zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben ein Zwischenraum (1 1 ) und zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten ein Zwischenraum (13) gebildet ist, - At least one planar element (9) whose width of the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7), wherein the sheet-like element (9) so between the plates ( 3, 5) is arranged such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards a gap (1 1) and between the planar element ( 9) and the frame (7) vertically downwards a gap (13) is formed,
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der Platte (3) und dem flächigen Element (9) mit einem Abstand X gebildet ist, a first cavity (15) which is formed between the plate (3) and the planar element (9) with a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem flächigen Element (9) und der Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist, wobei der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den Zwischenraum (1 1 ) und den Zwischenraum (13) so in Verbindung stehen, dass zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den Zwischenraum (1 1 ) und den Zwischenraum (13) eine Konvektionsströmung fließen kann,  - A second cavity (17) which is formed between the sheet-like element (9) and the plate (5) with a distance Y, wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) via the intermediate space (1 1) and the intermediate space (13) in such a way that between the first cavity (15) and the second cavity (17) via the intermediate space (1 1) and the intermediate space (13) can flow a convection flow,
- zumindest ein Mittel zur Regelung der Konvektionsströmung, das zumindest für einen der Zwischenräume (1 1 , 13) angeordnet ist.  - At least one means for controlling the convection flow, which is arranged at least for one of the intermediate spaces (1 1, 13).
Die Aufgabe der Erfindung wird in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Konstruktionselement (1 ) mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U gelöst, das umfasst The object of the invention is achieved in a first aspect of the present invention by a construction element (1) with controllable heat transfer coefficient U, which comprises
- einen Rahmen (7),  a frame (7),
- eine erste Platte (3) und eine zweite Platte (5), die einander gegenüber liegen und die mit einem Abstand A voneinander in dem Rahmen (7) angeordnet sind, wobei durch die erste Platte (3), die zweite Platte (5) und den Rahmen (7) ein abgeschlossenes Volumen V definiert wird, das mit zumindest einem Gas gefüllt ist,a first plate (3) and a second plate (5) facing each other and spaced apart from each other in the frame (7), wherein a closed volume V defined by the first plate (3), the second plate (5) and the frame (7) is filled with at least one gas,
- zumindest ein flächiges Element (9), dessen Breite der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entspricht und dessen Höhe geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7), at least one planar element (9) whose width corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7),
wobei das flächige Element (9) so zwischen der ersten Platte (3) und der zweiten Platte (5) angeordnet ist, dass es seitlich mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließt, und  the planar element (9) being arranged between the first plate (3) and the second plate (5) such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and
wobei zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben ein oberer Zwischenraum (1 1 ) und zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten ein unterer Zwischenraum (13) gebildet ist,  wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards an upper intermediate space (1 1) and between the planar element (9) and the frame (7) vertically down a lower gap (13) is formed,
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der ersten Platte (3) und dem flächigen Element (9) mit einem Abstand X gebildet ist,  a first cavity (15) which is formed between the first plate (3) and the planar element (9) with a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem flächigen Element (9) und der zweiten Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist,  a second cavity (17) which is formed between the planar element (9) and the second plate (5) with a distance Y,
wobei der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) so in Verbindung stehen, dass zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) eine Konvektionsströmung fließen kann,  wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) communicate via the upper space (11) and the lower space (13) so as to communicate between the first cavity (15) and the second cavity (17) the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) can flow a convection flow,
- zumindest ein Mittel zur Regelung der Konvektionsströmung, das für den oberen Zwischenraum (1 1 ) und/oder für den unteren Zwischenraum (13) angeordnet ist.  - At least one means for controlling the convection flow, which is arranged for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower intermediate space (13).
In einem zweiten Aspekt wird die vorstehend genannte Aufgabe durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ) als Wand- und/oder Dachelement in Gebäuden oder Fahrzeugen gelöst. In a second aspect, the above object is achieved by the use of the construction element (1) according to the invention as a wall and / or roof element in buildings or vehicles.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Regeln des Wärmedurchgangskoeffizienten U in einem erfindungsgemäßen Konstruktionselement (1 ), umfassend die Schritte The third aspect of the present invention solves the underlying object by a method for controlling the heat transfer coefficient U in a construction element (1) according to the invention, comprising the steps
- Bereitstellen eines Konstruktionselements (1 ),  Providing a construction element (1),
- Aufnehmen von Wärmeenergie durch eine erste Platte (3) oder eine zweite Platte (5) auf einer ersten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch das das Volumen V füllende Gas in einem ersten Hohlraum (15) oder in einem zweiten Hohlraum (17) erwärmt wird und vertikal nach oben steigt,  Absorbing heat energy through a first plate (3) or a second plate (5) on a first side of the construction element (1), whereby the gas filling the volume V in a first cavity (15) or in a second cavity (17) is heated and rises vertically,
- Öffnen eines vertikal oberen Zwischenraums (1 1 ) und/oder eines vertikal unteren Zwischenraums (13), wodurch eine Konvektionsströmung von dem einem der Hohlräume (15, 17) durch den Zwischenraum (1 1 ) in den anderen der Hohlräume (15, 17) ermöglicht wird,  - Opening a vertically upper intermediate space (1 1) and / or a vertically lower intermediate space (13), whereby a Konvektionsströmung of the one of the cavities (15, 17) through the intermediate space (1 1) in the other of the cavities (15, 17 ),
- Abgabe von Wärmeenergie durch das das Volumen V füllende Gas an die erste Platten (3) oder die zweite Platte (5) auf einer zweiten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch sich das das Volumen V füllende Gas in dem anderen der Hohlräume (15, 17) abkühlt und vertikal nach unten fällt, so dass die Konvektionsströmung von diesem Hohlraum (15, 17) durch den unteren Zwischenraum (13) in den einen der Hohlräume (15, 17) fließt, - Delivery of heat energy through the volume V filling gas to the first plate (3) or the second plate (5) on a second side of the structural element (1), whereby the gas filling the volume V in the another of the cavities (15, 17) cools and falls vertically downwards, so that the convection flow from this cavity (15, 17) flows through the lower space (13) into one of the cavities (15, 17),
wobei durch das Öffnen und/oder Schließen des unteren Zwischenraums (1 1 ) und/oder des oberen Zwischenraums (13) die Intensität der Konvektionsströmung eingestellt wird.  wherein the intensity of the convection flow is adjusted by opening and / or closing the lower intermediate space (11) and / or the upper intermediate space (13).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Wärmedurchgang durch ein Konstruktionselement (1 ) der beschriebenen Art durch Ausbilden und Kontrollieren einer inneren Konvektionsströmung geregelt werden kann. The present invention is based on the finding that the heat transfer through a construction element (1) of the type described can be regulated by forming and controlling an internal convection flow.
Es wurde überraschenderweise herausgefunden, dass es mit dem erfindungsgemäßen Konstruktionselement (1 ) auch auf technisch einfache Art und Weise möglich ist, den Energiebedarf eines Gebäudes deutlich zu minimieren und so die herrschenden Temperaturen innerhalb und außerhalb eines Gebäudes optimal auszunutzen. Es ist von Vorteil, dass gemäß der vorliegenden Erfindung der Wärmedurchgangskoeffizient U bedarfsweise und unabhängig von den herrschenden Innen-/Außentemperaturen geregelt werden kann. So kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Konstruktionselements (1 ) erreicht werden, dass während der kühleren Nachtstunden ein verstärkter Austrag von Wärme aus dem Gebäude ermöglicht wird, während bei hohen Außentemperaturen tagsüber im Sommer und bei niedrigen Außentemperaturen im Winter eine den Vorschriften für eine adäquate Wärmedämmung entsprechende Dämmwirkung sichergestellt werden kann. It has surprisingly been found that with the construction element (1) according to the invention it is also possible in a technically simple manner to significantly minimize the energy consumption of a building and thus optimally exploit the prevailing temperatures inside and outside a building. It is advantageous that, according to the present invention, the heat transfer coefficient U can be regulated as required and independently of the prevailing indoor / outdoor temperatures. Thus it can be achieved by the inventive design of the construction element (1) that during the cooler night hours increased discharge of heat from the building is enabled, while at high outdoor temperatures during the daytime and at low outdoor temperatures in winter one of the regulations for adequate thermal insulation appropriate insulation effect can be ensured.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung weiter präzisiert. Hereinafter, the present invention will be further clarified.
In einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Konstruktionselement (1 ) mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U, umfassend In a first aspect, the present invention relates to a structural element (1) with controllable heat transfer coefficient U, comprising
- einen Rahmen (7),  a frame (7),
- eine erste Platte (3) und eine zweite Platte (5), die einander gegenüber liegen und die mit einem Abstand A voneinander in dem Rahmen (7) angeordnet sind, wobei durch die erste Platte (3), die zweite Platte (5) und den Rahmen (7) ein abgeschlossenes Volumen V definiert wird, das mit zumindest einem Gas gefüllt ist, - a first plate (3) and a second plate (5) which are opposite to each other and which are arranged at a distance A from each other in the frame (7), wherein by the first plate (3), the second plate (5) and the frame (7) is defined as a closed volume V filled with at least one gas,
- zumindest ein flächiges Element (9), dessen Breite der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entspricht und dessen Höhe geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7), at least one planar element (9) whose width corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7),
wobei das flächige Element (9) so zwischen der ersten Platte (3) und der zweiten Platte (5) angeordnet ist, dass es seitlich mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließt, und wobei zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben ein oberer Zwischenraum (1 1 ) und zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten ein unterer Zwischenraum (13) gebildet ist, the planar element (9) being arranged between the first plate (3) and the second plate (5) such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards an upper intermediate space (1 1) and between the planar element (9) and the frame (7) vertically down a lower gap (13) is formed,
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der ersten Platte (3) und dem flächigen Element (9) mit einem Abstand X gebildet ist,  a first cavity (15) which is formed between the first plate (3) and the planar element (9) with a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem flächigen Element (9) und der zweiten Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist,  a second cavity (17) which is formed between the planar element (9) and the second plate (5) with a distance Y,
wobei der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) so in Verbindung stehen, dass zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) eine Konvektionsströmung fließen kann,  wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) communicate via the upper space (11) and the lower space (13) so as to communicate between the first cavity (15) and the second cavity (17) the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) can flow a convection flow,
- zumindest ein Mittel zur Regelung der Konvektionsströmung, das für den oberen Zwischenraum (1 1 ) und/oder für den unteren Zwischenraum (13) angeordnet ist.  - At least one means for controlling the convection flow, which is arranged for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower intermediate space (13).
Dabei bilden der Rahmen (7) und die gegenüberliegenden Platten (3, 5), d.h. die erste Platte (3) und die zweite Platte (5), einen dreidimensionalen Körper aus, der ein abgeschlossenes Volumen V definiert. Der Rahmen (7) des erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ) dient vor allem zur Einfassung und mechanischen Stabilisierung des Konstruktionselements (1 ) und zur Aufnahme der ersten und zweiten Platten (3, 5). Die Ausgestaltung der ersten und zweiten Platten (3, 5) wird im Folgenden näher beschrieben. In this case, the frame (7) and the opposite plates (3, 5), i. the first plate (3) and the second plate (5), a three-dimensional body defining a closed volume V. The frame (7) of the construction element (1) according to the invention is primarily used for enclosure and mechanical stabilization of the construction element (1) and for receiving the first and second plates (3, 5). The configuration of the first and second plates (3, 5) will be described in more detail below.
Die Form des Konstruktionselements (1 ) kann in weiten Grenzen frei gewählt und den Anforderungen an seine Einbausituation und/oder Verwendung angepasst werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ist ein näherungsweise quaderförmiges Element. Aber auch andere geometrische Formen sind, abhängig von der Einbausituation, mit dem erfindungsgemäßen Konstruktionselement (1 ) realisierbar beispielsweise die Grundform eines Dreiecks, eines Fünfecks oder dergleichen. Weitere Ausgestaltungen des Rahmens werden nachstehend definiert. The shape of the construction element (1) can be chosen freely within wide limits and adapted to the requirements of its installation situation and / or use. A preferred embodiment is an approximately cuboidal element. But other geometric shapes are, depending on the installation situation, realized with the construction element (1) according to the invention, for example, the basic shape of a triangle, a pentagon or the like. Further embodiments of the framework are defined below.
Das Konstruktionselement (1 ) umfasst zumindest ein flächiges Element (9), das im Wesentlichen zentral so angeordnet ist, dass die innere Konvektionsströmung rund um das flächige Element (9) möglich ist, wobei die Konvektionsströmung von der Seite des Konstruktionselements (1 ), an der Wärme zugeführt wird, durch den oberen Zwischenraum (1 1 ) auf die andere Seite des flächigen Elements (9) geführt wird, wo die Konvektionsströmung Wärme an die gegenüberliegende Seite abgeben kann und anschließend durch den unteren Zwischenraum (13) wieder auf die Seite der Wärmezufuhr fließt. Das flächige Element (9) besteht insbesondere aus einem isolierenden Material. Zum Kontrollieren der inneren Konvektionsströmung beinhaltet das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) zumindest ein Mittel, mit dem ein Öffnen und/oder Schließen eines der Zwischenräume (1 1 , 13) vorgenommen wird, wodurch wiederum die Konvektionsströmung geregelt wird. The structural element (1) comprises at least one planar element (9) which is arranged substantially centrally so that the inner convection flow around the planar element (9) is possible, the convection flow from the side of the structural element (1) the heat is supplied through the upper space (1 1) on the other side of the sheet-like element (9) is passed, where the convection flow heat to the opposite side and then through the lower space (13) back to the side of the Heat supply flows. The planar element (9) consists in particular of an insulating material. To control the internal convection flow, the construction element (1) according to the invention comprises at least one means with which an opening and / or closing of one of the intermediate spaces (11, 13) is carried out, which in turn regulates the convection flow.
Der Begriff „Mittel", wie er vorliegend verwendet wird, beschreibt einerseits Maßnahmen und andererseits Vorrichtungen, mit denen die Konvektionsströmung geregelt werden kann. Bevorzugte Ausgestaltungen werden nachstehend definiert. Sofern es sich bei den Mitteln um Vorrichtungen handelt, können diese sowohl am und/oder im Rahmen (7) als auch am und/oder im flächigen Element (9) angeordnet sein, um die Konvektionsströmung erfindungsgemäß zu regeln. Ferner schließen die Mittel auch Hilfskonstruktionen zum Erreichen der erfindungsgemäßen Regelung der Konvektionsströmung ein. Der Begriff „Konstruktionselement", wie er hier verwendet wird, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass das Konstruktionselement (1 ) sowohl für Wand- als auch für Dachflächen geeignet ist. Das Konstruktionselement (1 ) ist selbsttragend und kann daher eigenständig in einen Rohbau eines Gebäudes als Wand- und/oder Dachelement eingesetzt werden. The term "agent", as used herein, describes on the one hand measures and, on the other hand, devices with which the convection flow can be regulated Preferred embodiments are defined below: If the means are devices, they can be both on and / or in the frame (7) as well as on and / or in the planar element (9) in order to regulate the convection flow according to the invention.Furthermore, the means also include auxiliary constructions for achieving the control of the convection flow according to the invention is used herein is to be understood in the context of the present invention, that the construction element (1) is suitable for both wall and roof surfaces. The construction element (1) is self-supporting and can therefore be used independently in a shell of a building as a wall and / or roof element.
Der Wärmedurchgangskoeffizient U (früher auch „k-Wert") beschreibt einen Wärmeausgleich infolge einer Temperaturdifferenz zwischen unterschiedlichen Energiesystemen. Der Wärmedurchgangskoeffizient U ist somit ein Maß für den Wärmestromdurchgang. Die Leistung (Energiemenge pro Zeiteinheit), welche durch eine Fläche von einem Quadratmeter fließt, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Luft auf beiden Seiten einer Wand ein Kelvin beträgt, wird als Wärmedurchgangskoeffizient U angegeben. Der Wärmedurchgangskoeffizient U wird international im Standard EN ISO 6946 definiert. Seine Maßeinheit ist W/(m2 · K). Die Ermittlung von genauen Wärmedurchgangskoeffizienten U verschiedener Materialien ist dem Fachmann bekannt. Er wird aus dem Mittelwert des Wärmedurchgangswiderstandes RT berechnet: The heat transfer coefficient U (formerly also "k-value") describes a heat balance due to a temperature difference between different energy systems, thus the heat transfer coefficient U is a measure of the heat flow passage. if the temperature difference between the air on both sides of a wall is one kelvin, then the heat transfer coefficient is U. The heat transfer coefficient U is defined internationally in the standard EN ISO 6946. Its unit of measurement is W / (m 2 · K) The determination of exact heat transfer coefficients U of various materials is known to the person skilled in the art and is calculated from the mean value of the heat transfer resistance R T :
i  i
υ =—. Die erforderlichen Bemessungswerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten U sind in den Normen EN 12524 und DI N 4108-4 festgelegt.  υ = -. The required design values for the heat transfer coefficient U are specified in the standards EN 12524 and DI N 4108-4.
Er wird im Wesentlichen durch die Wärmeleitfähigkeit und die Dicke der verwendeten Materialien bestimmt, zusätzlich aber auch durch Wärmestrahlung und Konvektion an den Oberflächen des Bauteils. Der Wärmedurchgangskoeffizient U gibt somit den Wärmestromdurchgang durch eine ein- oder mehrlagige Materialschicht an, wenn auf beiden Seiten verschiedene Temperaturen anliegen. Bei dem erfindungsgemäßen Konstruktionselement (1 ) kann der Wärmedurchgangskoeffizient U zwischen einem durch die im Konstruktionselement (1 ) enthaltenen Lagen isolierender Materialien bestimmten Wert sowie einem durch die Konvektion um diese herum bestimmten Wert variiert werden. It is essentially determined by the thermal conductivity and the thickness of the materials used, but also by heat radiation and convection at the surfaces of the component. The heat transfer coefficient U thus gives the Heat flow passage through a single or multilayer material layer, when different temperatures abut on both sides. In the construction element (1) according to the invention, the heat transfer coefficient U can be varied between a value determined by the layers of insulating materials contained in the construction element (1) and a value determined by the convection around it.
Unter dem Begriff „Hohlraum" wird der im Wesentlichen in seinen Abmessungen unveränderliche Raum zwischen einer Platte (3, 5), d.h. zwischen der ersten Platte (3) oder der zweiten Platte (5) und einem flächigen Element (9) verstanden, während mit „Zwischenraum" ein Raum zwischen flächigem Element (9) und Rahmen (7) bezeichnet wird, der in geeigneter Weise verschlossen werden kann. The term "cavity" is understood to mean the essentially unchanging space between a plate (3, 5), ie between the first plate (3) or the second plate (5) and a planar element (9), while "Space" is a space between the flat element (9) and frame (7) is called, which can be suitably closed.
Die Angaben „vertikal nach oben" und „vertikal nach unten" sind im Sinne der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass sie sich nicht nur auf senkrecht ausgerichtete Konstruktionselemente (1 ) beziehen, sondern auch auf Konstruktionselemente (1 ), die mit einem bestimmten Winkel gegenüber der Senkrechten angeordnet sind. Die Angabe„vertikal nach oben" bedeutet dann, dass der obere Zwischenraum (1 1 ) im Wesentlichen über dem unteren Zwischenraum (13) angeordnet ist, insbesondere schräg darüber. The terms "vertically upwards" and "vertically downwards" in the sense of the present invention should be understood to refer not only to vertically oriented structural elements (1) but also to structural elements (1) that have a certain angle are arranged opposite the vertical. The term "vertically upwards" then means that the upper intermediate space (11) is arranged essentially above the lower intermediate space (13), in particular obliquely above it.
Es ist bevorzugt, wenn das das Volumen V füllende Gas aus Argon, Krypton, Xenon, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen, teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffen, Halogeniden der Chalkogene und/oder Pyknogene und Mischungen davon ausgewählt ist, um zusätzliche Verbesserungen in der Isolationswirkung des Konstruktionselements bzw. der Größenordnung des Wärmedurchgangs zu erreichen. Die Verwendung mehratomiger Gase ist aufgrund der höheren konvektiven Wärmeleitfähigkeit besonders bevorzugt. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ) ist zumindest eine der Platten (3, 5), d.h. die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5), zumindest teilweise transparent oder transluzent. It is preferred if the gas filling the volume V is selected from argon, krypton, xenon, carbon dioxide, hydrocarbons, partially halogenated hydrocarbons, halides of the chalcogenes and / or pyknogens and mixtures thereof to provide additional improvements in the insulating effect of the structural element To achieve magnitude of the heat transfer. The use of polyatomic gases is particularly preferred because of the higher convective thermal conductivity. In a development of the construction element (1) according to the invention, at least one of the plates (3, 5), i. the first plate (3) and / or the second plate (5), at least partially transparent or translucent.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Konstruktionselements (1 ), bei dem die gegenüberliegenden Platten (3, 5), d.h. die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5), transparent oder zumindest transluzent sind und ferner ebenfalls das flächige Element (9) transparent oder zumindest transluzent ist, kann das Konstruktionselement (1 ) auch in Form eines teilweise transparenten oder zumindest transluzenten Fensterelements verwendet werden. Insbesondere bietet sich das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) in dieser Ausgestaltung für den Ersatz von herkömmlich verwendeten Glasbausteinen an, wie sie früher häufig beispielsweise für Treppenhäuser verwendet wurden. Hier besitzt das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) gegenüber herkömmlichen Glasbausteinen den großen Vorteil der guten Wärmedämmung bei gleichzeitiger ausreichender Lichtdurchlässigkeit zur Beleuchtung beispielsweise eines Treppenhauses. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Konstruktionselement (1 ) als sogenannte Isolierglas-Einheit (IGU) ausgebildet werden. Eine solche Isolierglas- Einheit kann sich in eine entsprechend modifizierte, herkömmliche Fensterrahmen- Konstruktion einbauen lassen. Hierbei ist insbesondere der Einbau der erfindungsgemäßen Elemente im Bereich des Oberlichts und der Brüstung von Interesse, die mit üblichen Isolierverglasungen auf Sichthöhe kombiniert werden können. Der Einbau eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ) mit transluzenten flächigen Elementen (9, 9a, 9b) im Bereich des Oberlichts bringt dabei insbesondere den Vorteil mit sich, dass das im Oberlichtbereich einfallende Licht infolge der Isotropisierung der einfallenden Strahlung im transluzenten flächigen Element (9, 9a, 9b) teilweise in tiefere Bereiche des Raums gelangen kann als dies beim Lichteinfall durch transparente Oberlichtelemente möglich ist. The inventive design of the construction element (1), in which the opposite plates (3, 5), that is, the first plate (3) and / or the second plate (5), are transparent or at least translucent and further also the planar element ( 9) is transparent or at least translucent, the construction element (1) can also be used in the form of a partially transparent or at least translucent window element. In particular, the construction element (1) according to the invention in this embodiment offers itself for the replacement of conventionally used glass blocks, as they were often used previously, for example, for staircases. Here has the inventive Design element (1) over conventional glass blocks the great advantage of good thermal insulation while sufficient light transmission for lighting, for example, a staircase. In a further embodiment of the invention, the construction element (1) can be formed as a so-called insulating glass unit (IGU). Such insulating glass unit can be installed in a correspondingly modified, conventional window frame construction. Here, in particular, the installation of the elements according to the invention in the area of the skylight and the parapet of interest, which can be combined with conventional glazing at the sight. The incorporation of a construction element (1) according to the invention with translucent planar elements (9, 9a, 9b) in the area of the skylight brings with it the advantage that the light incident in the skylight area due to the isotropization of the incident radiation in the translucent planar element (9, FIG. 9a, 9b) can partially reach into deeper areas of the room than is possible in the case of light through transparent skylight elements.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des vorstehend genannten Mittels umfasst das vertikale Verschieben oder das Verkippen um eine horizontale Achse des zumindest einen flächigen Elements (9), so dass zumindest einer der Zwischenräume (1 1 , 13), d.h. der obere Zwischenraum (1 1 ) und/oder der untere Zwischenraum (13), durch das flächige Element (9) verschlossen und die Konvektionsstromung dadurch ganz oder teilweise unterbunden wird. Auf diese Weise ist es möglich, nur durch Bewegen des zumindest einen flächigen Elements (9) auf einfache Art die Konvektionsstromung zu regeln. An inventive embodiment of the aforementioned means comprises the vertical displacement or tilting about a horizontal axis of the at least one planar element (9), so that at least one of the intermediate spaces (1 1, 13), i. the upper intermediate space (1 1) and / or the lower intermediate space (13), closed by the sheet-like element (9) and the Konvektionsstromung is thereby completely or partially prevented. In this way it is possible to regulate the convection current in a simple manner only by moving the at least one flat element (9).
Dabei kann das genannte Mittel ferner eine Vorrichtung zum Verschieben des zumindest einen flächigen Elements (9) umfassen, die bevorzugt aus Servomotoren, pneumatischen, magnetischen oder piezoelektrischen Systemen, mechanischen Hebeln, Seilzügen oder Bimetall-Konstruktionen ausgewählt ist. Die Auswahl kann somit angepasst an die äußeren Bedingungen des Konstruktionselements erfolgen. In this case, said means may further comprise a device for displacing the at least one planar element (9), which is preferably selected from servomotors, pneumatic, magnetic or piezoelectric systems, mechanical levers, cables or bimetallic constructions. The selection can thus be made adapted to the external conditions of the construction element.
Eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung des vorstehend genannten Mittels umfasst die Veränderung der vertikalen Ausdehnung des zumindest einen flächigen Elements (9), so dass zumindest einer der Zwischenräume (1 1 , 13), d.h. der obere Zwischenraum (1 1 ) und/oder der untere Zwischenraum (13), durch das flächige Element (9) verschlossen und die Konvektionsstromung dadurch ganz oder teilweise unterbunden wird. Auch diese Ausgestaltung hat den Vorteil, nur durch Bewegen des zumindest einen flächigen Elements (9) auf einfache Art die Konvektionsstromung zu regeln. Das vorstehend genannte Mittel kann ferner in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine Verschlusseinrichtung für zumindest einen der oberen und unteren Zwischenräume (1 1 , 13) umfassen, die bevorzugt aus Klappen, aufblasbaren Schläuchen oder Bälgen, zylinderhahnförmigen Verschlüssen oder verschiebbaren oder drehbaren Keilen ausgewählt ist. Abhängig von der dimensionalen Auslegung des Konstruktionselements (1 ) und der verwendeten Materialien für das zumindest eine flächige Element (9) kann es vorteilhaft sein, diese zusätzlichen Verschlusseinrichtungen vorzusehen, um die Konvektionsströmung wirkungsvoll regeln zu können. Geeignet ausgeführte aufblasbare Bälge können auch dazu verwendet werden, dass sich das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) bei sehr niedrigen Außentemperaturen infolge des dann im Innenraum des Konstruktionselements (1 ) herrschenden Unterdrucks selbsttätig in den isolierenden Zustand schaltet. Dies ist von Vorteil, um auch bei Ausfall einer anderweitigen Steuerung der Konvektion in der kalten Jahreszeit immer eine adäquate Isolierung sicherzustellen. Another embodiment of the abovementioned means according to the invention comprises changing the vertical extent of the at least one planar element (9), so that at least one of the intermediate spaces (1 1, 13), ie the upper intermediate space (11) and / or the lower intermediate space (13), closed by the sheet-like element (9) and the convection current is thereby completely or partially prevented. This embodiment also has the advantage that the convection current can be regulated simply by moving the at least one flat element (9) in a simple manner. The above-mentioned means may further comprise, in a further embodiment according to the invention, a closure device for at least one of the upper and lower intermediate spaces (11, 13), which is preferably selected from flaps, inflatable tubes or bellows, cylinder-shaped closures or sliding or rotatable wedges. Depending on the dimensional design of the structural element (1) and the materials used for the at least one planar element (9), it may be advantageous to provide these additional closure devices in order to effectively control the convection flow. Suitable designed inflatable bellows can also be used so that the construction element (1) according to the invention automatically switches to the insulating state at very low outside temperatures as a result of the negative pressure then prevailing in the interior of the construction element (1). This is advantageous to always ensure adequate insulation even in the event of failure of another control of convection in the cold season.
Soweit die Platten (3, 5), d.h. die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5), transparent sind und das Material dieser Platte Gläser und/oder Polymere umfasst sowie außerdem das oder die flächigen Elemente (9, 9a, 9b) aus einem transluzenten Material bestehen, kann durch das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) zusätzlich Tageslicht in das Gebäude gelangen. As far as the plates (3, 5), i. the first plate (3) and / or the second plate (5) are transparent and the material of this plate comprises glasses and / or polymers and also the one or more planar elements (9, 9a, 9b) consist of a translucent material by the construction element (1) according to the invention additionally receive daylight into the building.
Dabei sind die Gläser bevorzugt aus Silikatgläsern, Borosilikatgläsern, Bleisilikatgläsern und/oder die Polymere aus PET (Polyethylenterephthalat), PVB (Polyvinylbutyral), EVA (Ethylenvinylacetat), Polyolefinen, Styrolkunststoffen, Polycarbonaten, PMMA (Polymethylmethacrylat), Polyurethanen, PVC (Polyvinylchlorid) oder Mischungen bzw. Mehrschichtsystemen daraus ausgewählt. Insbesondere können die Polymere als Platten oder extrudierte, geblasene oder gegossene Folien oder Scheiben gebildet sein. Je nach Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ) steht so der geeignete Werkstoff zur Verfügung, bspw. Polymere für Leichtbau-Anwendungen oder spezielle Gläser für Anwendungen mit erhöhter chemischer Beanspruchung. Ferner ist es möglich, eine oder mehrere Schichten mit bestimmten Funktionalitäten vorzusehen, bspw. Wärmeschutzschichten oder chromotrope Schichten. Um das Konstruktionselement (1 ) auch als lichtdurchlässiges Fensterelement einsetzen zu können, hat es sich neben der Verwendung von oben genannten Gläsern als sinnvoll erwiesen, auch das zumindest eine flächige Element (9) aus einem transluzenten Werkstoff zu bilden, der vorzugsweise aus organischen, anorganischen oder hybriden geschlossenporigen oder offenporigen Schäumen oder beschichteten oder unbeschichteten Textilien ausgewählt ist. Alternativ zu der vorstehend genannten Ausführungsform kann das zumindest ein flächiges Element (9) aus einem mineralischen, metallischen, polymeren und/oder bioorganischen Werkstoff gebildet sein. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Konstruktionselement (1 ) nicht als lichtdurchlässiges Bauteil verwendet werden soll, sondern bspw. erhöhten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist (metallischer Werkstoff, faserverstärktes Polymer) oder rein der Wärmedämmung dienen soll (mineralischer und/oder polymerer Werkstoff). Ferner ist es mit dieser Ausführungsform möglich, auch ökologisch besonders verträgliche Konstruktionselemente (1 ) zu schaffen (bioorganische Werkstoffe). Dabei kann das verwendete Material offenporig oder geschlossenzellig sein. Soweit zusätzlich die außen liegende erste oder zweite Platte (3, 5) des Konstruktionselements (1 ) in einer geeigneten Weise beschichtet oder anderweitig modifiziert wurde, dass sie die einfallende Sonnenstrahlung direkt oder diffus reflektieren kann, findet durch das Konstruktionselement (1 ) tagsüber eine besonders geringe Aufheizung durch die Sonneneinstrahlung statt. The glasses are preferably made of silicate glasses, borosilicate glasses, lead silicate glasses and / or the polymers of PET (polyethylene terephthalate), PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate), polyolefins, styrenics, polycarbonates, PMMA (polymethyl methacrylate), polyurethanes, PVC (polyvinyl chloride) or Mixtures or multilayer systems selected therefrom. In particular, the polymers may be formed as sheets or extruded, blown or cast sheets or disks. Depending on the field of application of the construction element (1) according to the invention, the suitable material is thus available, for example polymers for lightweight applications or special glasses for applications with increased chemical stress. Furthermore, it is possible to provide one or more layers with specific functionalities, for example heat protection layers or chromotropic layers. In order to use the construction element (1) as a translucent window element, it has proven useful in addition to the use of glasses mentioned above to form the at least one planar element (9) of a translucent material, preferably of organic, inorganic or hybrid closed-cell or open-cell foams or coated or uncoated textiles. As an alternative to the above-mentioned embodiment, the at least one planar element (9) may be formed from a mineral, metallic, polymeric and / or bioorganic material. This is advantageous if the construction element (1) should not be used as a translucent component, but is exposed to increased mechanical stresses (metallic material, fiber-reinforced polymer) or purely for thermal insulation (mineral and / or polymeric material). Furthermore, it is possible with this embodiment, also ecologically particularly compatible design elements (1) to create (bio-organic materials). The material used may be open-pored or closed-cell. In addition, as far as the outer first or second plate (3, 5) of the structural element (1) has been suitably coated or otherwise modified so as to reflect the incident solar radiation directly or diffusely, the structural element (1) will find a particular one during the daytime low heating due to the sunlight instead.
Um flexibel auf unterschiedlichste Anforderungen an das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) reagieren zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Werkstoff des Rahmens (7) aus Beton, Gips, Tonen, Gläsern, Natursteinen, Keramiken, Polyamid, Polyestern, Holz, Metallen, insbesondere Stahl und Aluminium und dessen Legierungen, PVC, Polycarbonat, PMMA, Styrolkunststoffen, Polyurethanen und Faserverbundwerkstoffen und Kompositwerkstoffen aus zwei oder mehreren dieser Werkstoffe sowie aus offenporigen oder geschlossenzelligen Schäumen und Faserplatten aus synthetischen oder nachwachsenden Rohstoffen auszuwählen. Es ist besonders bevorzugt, wenn der Werkstoff des Rahmens (7) gas- und/oder feuchtigkeitsdicht ausgeführt ist. In order to be able to react flexibly to a wide variety of requirements for the construction element (1) according to the invention, it has proven to be advantageous to use the material of the frame (7) made of concrete, gypsum, clays, glasses, natural stones, ceramics, polyamide, polyesters, wood, metals in particular steel and aluminum and its alloys, PVC, polycarbonate, PMMA, styrenics, polyurethanes and fiber composites and composite materials of two or more of these materials and of open-cell or closed-cell foams and fibreboards of synthetic or renewable raw materials. It is particularly preferred if the material of the frame (7) is made gas- and / or moisture-proof.
Insbesondere bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Konstruktionselements (1 ), die nicht lichtdurchlässig sein müssen, können die vorstehend genannten Werkstoffe auch für eine oder beide Platten (3, 5), d.h. die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5), eingesetzt werden. Bevorzugt sollten Materialien mit kleiner Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform der Rahmen (7) aus photovoltaischen Elementen oder Solarthermie-Elementen aufgebaut sein. Derartige Elemente sind dem Fachmann bekannt und können entweder als opake Elemente oder als teilweise transluzente Konstruktionen ausgeführt werden. Sie können auch so eingesetzt werden, dass nur ein Teil der Rahmenfläche von ihnen beansprucht wird. In particular, in embodiments of the construction element (1) according to the invention, which need not be translucent, the abovementioned materials can also be used for one or both plates (3, 5), i. the first plate (3) and / or the second plate (5) are used. Preferably, materials with low thermal conductivity should be used. Furthermore, in another embodiment, the frame (7) may be constructed of photovoltaic elements or solar thermal elements. Such elements are known to the person skilled in the art and can be embodied either as opaque elements or as partially translucent constructions. They can also be used so that only a part of the frame surface is claimed by them.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann zumindest die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5) und/oder das zumindest eine flächige Element (9) an der Oberfläche dreidimensional strukturiert sein. Hierdurch lassen sich optische Effekte erreichen, die beispielsweise einen Blendschutz bei direkt einfallendem Licht durch Modifikation der Winkelverteilung des abgestrahlten Lichts und/oder durch Änderung seiner Intensität bewirken. Soweit mehrere flächige Elemente (9, 9a, 9b) im erfindungsgemäßen Konstruktionselement (1 ) enthalten sind, kann der Lichtlenkungseffekt durch geeignete Kombinationen von flächigen Elementen (9, 9a, 9b) mit unterschiedlichem Winkelverhalten der Transluzenz zusätzlich verstärkt werden. So hat es sich beispielsweise als besonders vorteilhaft erwiesen, ein flächiges Element (9, 9a, 9b) mit stark isotropisierender Transluzenz auf der Außenseite und ein flächiges Element (9, 9a, 9b) mit einer bevorzugten Abtrahlung senkrecht zur Elementoberfläche miteinander zu kombinieren, um den Effekt der Lichtweiterteilung in die Tiefe des Raumes zu verstärken. Ein ähnlicher Effekt wie bei einer dreidimensional strukturierten Oberfläche kann durch eine Kombination flächiger Elemente (9, 9a, 9b) mit unterschiedlichen Transluzenz-Eigenschaften erzielt werden. In one development of the invention, at least the first plate (3) and / or the second plate (5) and / or the at least one planar element (9) can be structured three-dimensionally on the surface. As a result, optical effects can be achieved, for example, a glare protection in direct incident light by modifying the Angle distribution of the emitted light and / or by changing its intensity effect. As far as a plurality of planar elements (9, 9a, 9b) are included in the construction element (1) according to the invention, the light-directing effect can be further enhanced by suitable combinations of planar elements (9, 9a, 9b) with different angular behavior of the translucency. For example, it has proved particularly advantageous to combine a planar element (9, 9a, 9b) with strongly isotropic translucence on the outside and a planar element (9, 9a, 9b) with a preferred ablation perpendicular to the element surface to increase the effect of light distribution in the depth of the room. A similar effect as in a three-dimensionally structured surface can be achieved by a combination of flat elements (9, 9a, 9b) with different translucency properties.
Daneben lassen sich auf nichttechnischem Gebiet durch eine dreidimensionale Strukturierung gestalterische Effekte erzielen. Alternativ dazu können die ersten und/oder zweiten Platten (3, 5) und/oder das zumindest eine flächige Element (9) zum Erreichen gleicher oder ähnlicher Effekte bedruckt oder beschichtet sein. In addition, design effects can be achieved in the non-technical field by means of three-dimensional structuring. Alternatively, the first and / or second plates (3, 5) and / or the at least one planar element (9) may be printed or coated to achieve the same or similar effects.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Konstruktionselement (1 ) In a particularly preferred embodiment, the construction element (1) according to the invention comprises
- ein erstes flächiges Element (9a) und ein zweites flächiges Element (9b), deren Breite jeweils der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entsprechen und deren Höhe jeweils geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7),  a first planar element (9a) and a second planar element (9b) whose width corresponds in each case to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is in each case smaller than the clear height H of the frame (7),
wobei das erste flächige Element (9a) und das zweite flächige Element (9b) so zwischen der ersten Platte (3) und der zweiten Platte (5) angeordnet sind, dass sie seitlich jeweils mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließen, und  wherein the first sheet member (9a) and the second sheet member (9b) are disposed between the first plate (3) and the second plate (5) so as to end laterally with the inner sides of the frame (7), respectively
wobei zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element (9b) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben jeweils ein erster oberer Zwischenraum (1 1 a) und ein zweiter oberer Zwischenraum (1 1 b) und zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element (9b) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten jeweils ein erster unterer Zwischenraum (13a) und ein zweiter unterer Zwischenraum (13b) gebildet ist,  wherein between the first sheet-like element (9a) and the second sheet-like element (9b) and the frame (7) vertically upwards respectively a first upper gap (1 1 a) and a second upper gap (1 1 b) and between the first planar element (9a) and the second planar element (9b) and the frame (7) is formed vertically downwards in each case a first lower intermediate space (13a) and a second lower intermediate space (13b),
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der ersten Platte (3) und dem ersten flächigen Element (9a) mit einem Abstand X gebildet ist,  a first cavity (15) formed between the first plate (3) and the first planar element (9a) at a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem zweiten flächigen Element (9b) und der zweiten Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist, a second cavity (17) formed between the second planar element (9b) and the second plate (5) at a distance Y,
- einen dritten Hohlraum (23), der zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element mit einem Abstand Z gebildet ist,  a third cavity (23) which is formed between the first planar element (9a) and the second planar element with a distance Z,
wobei zumindest der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den ersten oberen Zwischenraum (1 1 a) und den zweiten oberen Zwischenraum (1 1 b) und den ersten unteren Zwischenraum (13a) und den zweiten unteren Zwischenraum (13b) so in Verbindung stehen, dass zumindest zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den ersten oberen Zwischenraum (1 1 a) und den zweiten oberen Zwischenraum (1 1 b) und den ersten unteren Zwischenraum (13a) und den zweiten unteren Zwischenraum (13b) eine Konvektionsströmung fließen kann. wherein at least the first cavity (15) and the second cavity (17) over the first upper space (1 1 a) and the second upper space (1 1 b) and the first lower gap (13 a) and the second lower gap (13 b ) so that at least between the first Cavity (15) and the second cavity (17) via the first upper space (1 1 a) and the second upper space (1 1 b) and the first lower gap (13 a) and the second lower gap (13 b) flow a convection flow can.
Die sich ausbildende Konvektionsströmung fließt dabei im Wesentlichen durch den ersten Hohlraum (15), die ersten und zweiten oberen Zwischenräume (1 1 a, 1 1 b), den zweiten Hohlraum (17) und die ersten und zweiten unteren Zwischenräume (13a, 13b). Eine Konvektionsströmung durch den dritten Hohlraum (23) bildet sich nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang aus. The convection flow which forms thereby flows essentially through the first cavity (15), the first and second upper intermediate spaces (11a, 11b), the second cavity (17) and the first and second lower intermediate spaces (13a, 13b). , A convection flow through the third cavity (23) does not form or only to a negligible extent.
In einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung des vorstehend beschriebenen Konstruktionselements (1 ) als Wand- und/oder Dachelement in Gebäuden oder Fahrzeugen, insbesondere in Schienenfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen. Insbesondere bei Schienenfahrzeugen mit ihrem großen Verhältnis zwischen Wandfläche und Volumen und langen Stehzeiten an Orten mit hoher Sonneneinstrahlung kann hier der Bedarf für aktive Kühlung verringert werden. In a second aspect, the present invention relates to the use of the above-described structural element (1) as a wall and / or roof element in buildings or vehicles, in particular in rail vehicles or watercraft. Especially in rail vehicles with their large ratio between wall surface and volume and long idle times in places with high solar radiation here the need for active cooling can be reduced.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung, der die vorstehend genannte Aufgabe löst, betrifft ein Verfahren zum Regeln des Wärmedurchgangskoeffizienten U in einem vorstehend beschriebenen Konstruktionselement (1 ), das die Schritte umfasst The third aspect of the present invention, which achieves the above object, relates to a method of controlling the heat transfer coefficient U in a structural element (1) described above comprising the steps
- Bereitstellen eines Konstruktionselements (1 ),  Providing a construction element (1),
- Aufnehmen von Wärmeenergie durch eine erste Platte (3) oder eine zweite Platte (5) auf einer ersten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch das das Volumen V füllende Gas in einem ersten Hohlraum (15) oder in einem zweiten Hohlraum (17) erwärmt wird und vertikal nach oben steigt,  Absorbing heat energy through a first plate (3) or a second plate (5) on a first side of the construction element (1), whereby the gas filling the volume V in a first cavity (15) or in a second cavity (17) is heated and rises vertically,
- Öffnen eines vertikal oberen Zwischenraums (1 1 ) und/oder eines vertikal unteren Zwischenraums (13), wodurch eine Konvektionsströmung von dem einem der Hohlräume (15, 17) durch den Zwischenraum (1 1 ) in den anderen der Hohlräume (15, 17) ermöglicht wird,  - Opening a vertically upper intermediate space (1 1) and / or a vertically lower intermediate space (13), whereby a Konvektionsströmung of the one of the cavities (15, 17) through the intermediate space (1 1) in the other of the cavities (15, 17 ),
- Abgabe von Wärmeenergie durch das das Volumen V füllende Gas an die erste Platten (3) oder die zweite Platte (5) auf einer zweiten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch sich das das Volumen V füllende Gas in dem anderen der Hohlräume (15, 17) abkühlt und vertikal nach unten fällt, so dass die Konvektionsströmung von diesem Hohlraum (15, 17) durch den unteren Zwischenraum (13) in den einen der Hohlräume (15, 17) fließt,  Delivery of heat energy through the gas filling the volume V to the first plate (3) or the second plate (5) on a second side of the constructional element (1), whereby the gas filling the volume V in the other of the cavities (15 17) cools and falls vertically downwards, so that the convection flow from this cavity (15, 17) flows through the lower intermediate space (13) into one of the cavities (15, 17),
wobei durch das Öffnen und/oder Schließen des unteren Zwischenraums (1 1 ) und/oder des oberen Zwischenraums (13) die Intensität der Konvektionsströmung eingestellt wird.  wherein the intensity of the convection flow is adjusted by opening and / or closing the lower intermediate space (11) and / or the upper intermediate space (13).
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten, die Erfindung aber nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele und der Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Es zeigen: Other features, advantages and applications will become apparent from the following description of the preferred, but not the invention restricting embodiments and the figures. All the described features alone or in any combination form the subject matter of the invention, also independent of their summary in the claims or their relations. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Konstruktionselements in einer ersten Fig. 1 is a schematic representation of a construction element in a first
Ausführungsform der Erfindung, eine schematische Darstellung eines Konstruktionselements in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, eine Detailansicht des in Fig. 2 markierten Bereichs, eine vereinfachte Wiedergabe des in Fig. 1 dargestellten Konstruktionselements mit schematisch dargestellter Konventionsströmung,  Embodiment of the invention, a schematic representation of a construction element in a second embodiment of the invention, a detailed view of the area marked in FIG. 2, a simplified representation of the construction element shown schematically in FIG.
Fig. 3b eine vereinfachte Wiedergabe des in Fig. 2 dargestellten FIG. 3b is a simplified representation of that shown in FIG
Konstruktionselements mit schematisch dargestellter Konventionsströmung, Fig. 4a eine vereinfachte Wiedergabe des in Fig. 1 dargestellten  Structural element with schematically shown Konventionsströmung, Fig. 4a is a simplified representation of the illustrated in Fig. 1
Konstruktionselements mit schematisch dargestellter unterbundener Konventionsströmung,  Construction element with schematically shown prevented conventional flow,
Fig. 4b eine vereinfachte Wiedergabe des in Fig. 2 dargestellten 4b shows a simplified representation of that shown in FIG
Konstruktionselements mit schematisch dargestellter unterbundener Konventionsströmung,  Construction element with schematically shown prevented conventional flow,
Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Fig. 5 is a schematic perspective view of that shown in Fig. 1
Konstruktionselements,  Design element
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Konstruktionselements in einer Fig. 6 is a schematic representation of a construction element in a
Ausführungsform der Erfindung mit reduzierten Strömungswiderstand.  Embodiment of the invention with reduced flow resistance.
Figur 1 zeigt die Grundform eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 . Das Konstruktionselement 1 wird durch einen Rahmen 7 aufgebaut, der vier Seiten des Elements bildet, nämlich Ober- und Unterseite sowie die Seitenflächen. In dem Rahmen 7 sind gegenüberliegend zwei Platten 3, 5, d.h. eine erste Platte 3 und eine zweite Platte 5, angeordnet, die gemeinsam mit dem Rahmen 7 ein abgeschlossenes Volumen definieren. Im Inneren des definierten Volumens ist ein flächiges Element 9 so angeordnet, dass es seitlich jeweils mit dem Rahmen 7 abschließt und oben einen oberen Zwischenraum 1 1 und unten einen unteren Zwischenraum 13 zum Rahmen freilässt. Ferner ist das flächige Element 9 mit einem Abstand X zur ersten Platte 3 und mit einem Abstand Y zur zweiten Platte 5 angeordnet. FIG. 1 shows the basic form of a construction element 1 according to the invention. The structural element 1 is constructed by a frame 7 which forms four sides of the element, namely top and bottom and the side surfaces. In the frame 7 opposite two plates 3, 5, that is, a first plate 3 and a second plate 5, are arranged, which define together with the frame 7 a closed volume. Inside the defined volume, a planar element 9 is arranged such that it terminates laterally in each case with the frame 7 and above an upper intermediate space 1 1 and below a lower gap 13 to the frame leaves free. Furthermore, the sheet-like element 9 is arranged at a distance X from the first plate 3 and at a distance Y from the second plate 5.
Wie in der vereinfachten Darstellung der Figur 3a dargestellt ist, kann sich eine Konvektionsströmung rund um das flächige Element 9 herum ausbilden. In der Darstellung der Figur 3a wird Wärme von der zweiten Platte 5 durch freie Konvektion auf die erste Platte 3 übertragen, wobei die freie Konvektion sich dadurch einstellt, dass die Temperatur T2 auf der linken Seite der Figur größer als die Temperatur T-i auf der rechten Seite der Figur ist. Hierdurch ist die Temperatur des Gases im zweiten Hohlraum 17 im Mittel höher als im ersten Hohlraum 15 und die Dichte ist entsprechend niedriger. Dadurch ergibt sich eine Druckdifferenz vor und hinter dem unteren Zwischenraum 13, der schließlich die Konvektionsbewegung in Gang setzt, so dass das wärmere Gas aus zweiten Hohlraum 17 über den oberen Zwischenraum 1 1 in den ersten Hohlraum 15 strömt, während das kältere Gas über den unteren Zwischenraum 13 in den zweiten Hohlraum 17 strömt. Insgesamt erfolgt so ein Energiestrom von rechts nach links. As shown in the simplified illustration of FIG. 3 a, a convection flow can form around the flat element 9. In the illustration of Figure 3a, heat from the second plate 5 is transferred by free convection to the first plate 3, wherein the free convection is adjusted by the temperature T 2 on the left side of the figure being greater than the temperature Ti on the right Side of the figure is. As a result, the temperature of the gas in the second cavity 17 is higher on average than in the first cavity 15 and the density is correspondingly lower. This results in a pressure difference before and after the lower gap 13, which finally sets the convection in motion, so that the warmer gas from the second cavity 17 flows through the upper space 1 1 in the first cavity 15, while the colder gas over the lower Interspace 13 flows into the second cavity 17. Overall, this is an energy flow from right to left.
In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Diese weist zwei in dem definierten Volumen angeordnete flächige Elemente 9a, 9b auf, d.h. ein erstes flächiges Element 9a und ein zweites flächiges Element 9b. Diese sind prinzipiell wie das flächige Element 9 in Figur 1 angeordnet, jedoch mit dem Unterschied, dass sie zwischen sich einen dritten Hohlraum 23 mit dem Abstand Z voneinander ausbilden. Wie in Figur 3b gezeigt wird, ist die Ausbildung der inneren Konvektionsströmung im Wesentlichen gleich der in Figur 3a dargestellten Ausführungsform. FIG. 2 schematically shows a preferred embodiment of the invention. This has two arranged in the defined volume surface elements 9a, 9b, i. a first planar element 9a and a second planar element 9b. These are arranged in principle like the flat element 9 in Figure 1, but with the difference that they form a third cavity 23 with the distance Z from each other. As shown in Figure 3b, the formation of the internal convection flow is substantially the same as the embodiment shown in Figure 3a.
Um die Konvektionsströmung zu regeln oder zu unterbinden, kann in einer Ausführungsform das flächige Element 9 durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise nach oben, bewegt werden, so dass es den oberen Zwischenraum 1 1 verschließt, wie in Figur 4a dargestellt wird. Das durch die Wärme W1 erwärmte Gasvolumen im ersten Hohlraum 15 kann zwar nach oben steigen, durch den geschlossenen oberen Zwischenraum 1 1 ist die Ausbildung einer Konvektionsströmung jedoch nicht möglich. In order to regulate or prevent the convection flow, in one embodiment, the planar element 9 can be moved by a suitable means, for example upwards, so that it closes the upper intermediate space 11, as shown in FIG. 4a. Although the volume of gas heated by the heat W1 in the first cavity 15 can rise to the top, the formation of a convection flow is not possible due to the closed upper intermediate space 11.
In ähnlicher Weise wirkt die besondere Ausführungsform, die in Figur 2 dargestellt ist, wenn das oder die ersten und/oder zweiten flächigen Elemente 9, 9a, 9b so verschoben werden, dass einer der Zwischenräume 1 1 a, 1 1 b, 13a, 13b, d.h. der erste obere Zwischenraum 1 1 a, der zweite obere Zwischenraum 1 1 b, der erste untere obere Zwischenraum 13a, der zweite untere Zwischenraum 13b, verschlossen wird. Ein mögliche Konfiguration wird in Figur 4b dargestellt, in der das erste flächige Element 9a nach oben verschoben wurde, um den ersten oberen Zwischenraum 1 1 a zu schließen, während das zweite flächige Element 9b nach unten verschoben wurde, um den zweiten unteren Zwischenraum 13b zu verschließen. Auch in dieser Ausführungsform kann sich keine Konvektionsströmung ausbilden. Similarly, the particular embodiment shown in FIG. 2 acts when the one or more first and / or second planar elements 9, 9a, 9b are displaced such that one of the interspaces 11a, 11b, 13a, 13b that is, the first upper clearance 1 1 a, the second upper clearance 1 1 b, the first lower upper clearance 13 a, the second lower clearance 13 b, is closed. One possible configuration is illustrated in FIG. 4b, in which the first planar element 9a has been displaced upwards in order to close the first upper intermediate space 11a, while the second planar element 9b has been displaced downwards to close the second lower gap 13b. Also in this embodiment, no convection flow can form.
Allgemein stellen die Konfigurationen in den Figuren 3a und 3b den Zustand dar, in dem das Konstruktionselement 1 einen maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten U aufweist, das heißt, es ermöglicht einen maximalen Wärmedurchgang. Andererseits stellen die Konfigurationen in den Figuren 4a und 4b einen Zustand dar, in dem das Konstruktionselement 1 seinen minimalen Wärmedurchgangskoeffizienten U hat, also eine maximale Wärmedämmung bietet. In general, the configurations in Figures 3a and 3b represent the state in which the structural element 1 has a maximum heat transfer coefficient U, that is, it allows maximum heat transfer. On the other hand, the configurations in FIGS. 4a and 4b represent a state in which the construction element 1 has its minimum heat transfer coefficient U, ie offers maximum thermal insulation.
Figur 5 ist eine perspektivische Darstellung des in Figur 1 gezeigten Konstruktionselements 1 , aus der insbesondere deutlich wird, wie das flächige Element 9 seitlich mit dem Rahmen 7 abschließt. Figur 6 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Konstruktionselements mit reduziertem Strömungswiderstand, wobei die Verringerung des Strömungswiderstands durch die Abrundung 25 der Kanten des flächigen Elements 9 und durch runde Ausformung 27 der Ecken der ersten und/oder zweiten Platten 3, 5 erfolgt. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform ist, dass bei gleicher Temperaturdifferenz ein größerer Konvektionsstrom resultiert und dadurch mehr Energie übertragen werden kann, während im geschlossenen Fall (Figuren 4a, 4b) keine Verschlechterung der Isolierwirkung vorliegt. FIG. 5 is a perspective view of the construction element 1 shown in FIG. 1, from which it is particularly clear how the planar element 9 terminates laterally with the frame 7. Figure 6 shows an embodiment of the construction element according to the invention with reduced flow resistance, wherein the reduction of the flow resistance by the rounding 25 of the edges of the sheet member 9 and by round molding 27 of the corners of the first and / or second plates 3, 5 takes place. The advantage of such an embodiment is that, with the same temperature difference, a larger convection current results and thereby more energy can be transmitted, whereas in the closed case (FIGS. 4a, 4b) there is no deterioration of the insulating effect.
Abhängig von der Einbausituation des Konstruktionselements 1 können im definierten Volumen V auch mehr als zwei flächige Elemente 9, 9a, 9b vorgesehen sein. Zudem kann es von Vorteil sein, den zwischen zwei ersten und zweiten flächigen Elementen 9a, 9b gebildeten dritten Hohlraum 23 auf eine Minimum zu reduzieren, bis zu der Ausführungsform, dass sich die ersten und zweiten flächigen Elemente 9a, 9b berühren. Depending on the installation situation of the construction element 1, more than two planar elements 9, 9a, 9b may also be provided in the defined volume V. In addition, it may be advantageous to reduce the third cavity 23 formed between two first and second planar elements 9a, 9b to a minimum, up to the embodiment that the first and second planar elements 9a, 9b touch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können aktive Konvektionselemente in den ersten Hohlraum 15 und/oder in den zweiten Hohlraum 17 integriert werden. Unter „aktive Konvektionselementen" werden bspw. kleine Rotoren verstanden, welche die Ausbildung der Konvektionsströmung unterstützen und diese aufrecht erhalten. Hierdurch wird insbesondere Schalthub zwischen der Seite mit höherer Temperatur T2 und der Seite mit niedrigerer Temperatur T-i erhöht. According to a further embodiment, active convection elements can be integrated into the first cavity 15 and / or into the second cavity 17. By "active convection elements" is meant, for example, small rotors which assist in the formation of the convection flow and maintain it, which in particular increases the switching stroke between the higher temperature side T 2 and the lower temperature side Ti.
Wie aus den Figuren deutlich wird, kann in Umkehrung des aus dem Stand der Technik bekannten Effektes das erfindungsgemäße Konstruktionselement 1 insbesondere dazu verwendet werden, um Wärme aus Gebäuden abzuführen. Dies kann beispielsweise in der warmen Jahreszeit vorteilhaft sein. Ferner ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 zur Wärmeabführung aus Industriebauten denkbar. As is clear from the figures, in contrast to the effect known from the prior art, the construction element 1 according to the invention can in particular be used to dissipate heat from buildings. This can be advantageous, for example, in the warm season. Furthermore, the Application of the construction element 1 according to the invention for heat dissipation from industrial buildings conceivable.
Je nach Einbausituation des erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 können die ersten und/oder zweiten Platten 3, 5 entweder senkrecht oder geneigt ausgeführt werden. Auf diese Weise können sowohl Wandflächen als auch schräge Dachflächen gebildet werden. Der Winkel der schrägen Dachflächen zur Senkrechten liegt im Wesentlichen zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 5° und 60°. Trotz der schrägen Lage des erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 bleibt das Prinzip des regelbaren Wärmedurchgangskoeffizienten U erhalten, d.h. die Regelung durch gezielte Steuerung der inneren Konvektionsstromung. Depending on the installation situation of the construction element 1 according to the invention, the first and / or second plates 3, 5 can be designed to be either vertical or inclined. In this way, both wall surfaces and sloping roof surfaces can be formed. The angle of the sloping roof surfaces to the vertical is substantially between 0 ° and 90 °, preferably between 5 ° and 60 °. Despite the oblique position of the construction element 1 according to the invention, the principle of the controllable heat transfer coefficient U is maintained, i. the control by targeted control of the internal convection current.
Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 für Flachdachflächen müssen nur geringe konstruktive Änderungen vorgenommen werden, so dass die innere Konvektionsstromung weiterhin sichergestellt ist. Zwingend für den Einsatz in Flachdachflächen ist die Verwendung von aufblasbaren Bälgen, Schiebern, Klappen oder Keilen anstelle der Verschiebung der flächigen Elemente 9, 9a, 9b, da diese mit einer zu hohen Reibung und einer daraus resultierenden Beschädigung der flächigen Elemente 9, 9a, 9b verbunden wäre. Je nach Einsatzgegebenheiten ist eventuell eine leicht andere Bemaßung des Konstruktionselements 1 notwendig. For the use of the construction element 1 according to the invention for flat roof surfaces, only slight structural changes have to be made, so that the inner convection current is still ensured. Mandatory for use in flat roof surfaces is the use of inflatable bellows, sliders, flaps or wedges instead of the displacement of the sheet-like elements 9, 9a, 9b, since these with too high friction and a resulting damage to the sheet-like elements 9, 9a, 9b would be connected. Depending on the circumstances, a slightly different dimension of the construction element 1 may be necessary.
Das erfindungsgemäße Konstruktionselement 1 kann demnach als Wand- und/oder Dachelement in einem Rohbau eingesetzt werden, ohne weitere Wandelemente oder Dachelemente vorsehen zu müssen. Natürlich ist das erfindungsgemäße Konstruktionselement 1 auch als klassisches Dämmelement zum Aufsetzen auf eine Fassade verwendbar. The construction element 1 according to the invention can therefore be used as a wall and / or roof element in a shell, without having to provide further wall elements or roof elements. Of course, the construction element 1 according to the invention can also be used as a classic insulating element for placement on a facade.
In einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine flächige Element 9 aus einem flexiblen, offenzelligen Schaumstoff auf Melaminharzbasis gebildet, der kommerziell unter der Bezeichnung Basotect® (BASF SE) erhältlich ist. Basotect® zeigt über einen weiten Temperaturbereich gleichbleibende physikalische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht, guten Wärmedämmeigenschaften und hohem Schallabsorptionsvermögen. Zudem ist Basotect® (ohne den Zusatz von Flammschutzmitteln) schwer entflammbar, was ein erfindungsgemäßes Konstruktionselement 1 mit diesem Werkstoff besonders geeignet für Wand- und/oder Dachelemente macht. In a further embodiment, the at least one flat element 9 formed of a flexible, open-cell foam based on melamine resin, commercially available under the name of Basotect ® (BASF SE) is available. Basotect ® displays consistent physical properties over a wide temperature range, with low weight, good thermal insulation properties and high sound absorption capacity. In addition, Basotect ® (without the addition of flame retardants) is flame retardant, making an inventive construction element 1 with this material particularly suitable for wall and / or roof elements.
In einer speziellen Ausführungsform kann der Rahmen 7 mit Leuchtmitteln (beispielsweise LEDs) versehen werden, um bei Dunkelheit das erfindungsgemäße Konstruktionselement 1 auch zur Innen-/Außenraumbeleuchtung zu verwenden. Ferner sind durch eine Diffusorwirkung von strukturierten Platten 3, 5 und/oder strukturierten flächigen Elementen 9, 9a, 9b optische und gestalterische Effekte erzielbar. In a special embodiment, the frame 7 can be provided with lighting means (for example LEDs) in order to use the construction element 1 according to the invention also for interior / exterior lighting in the dark. Further By a diffuser effect of structured plates 3, 5 and / or structured sheet-like elements 9, 9a, 9b optical and design effects can be achieved.
Die bevorzugten Dimensionen des Konstruktionselements 1 und seiner Teile werden nachstehend angegeben. The preferred dimensions of the structural element 1 and its parts are given below.
Der Abstand A zwischen der ersten Platte 3 und der zweiten Platte 5 beträgt < 50 cm, bevorzugt < 35 cm, besonders bevorzugt zwischen 5 cm und 12 cm. Allgemein gilt, dass, je höher das Konstruktionselement 1 ist, desto breiter die ersten und zweiten Hohlräume 15, 17 gewählt werden müssen, um eine spontane Konvektion schon bei kleinen Temperaturunterschieden zu bewirken. Dieses Verhältnis von Höhe des Konstruktionselements 1 zu Breite der ersten und zweiten Hohlräume 15, 17 ist sehr sensibel und bedarf einer genauen Abstimmung. Die erfindungsgemäßen Konstruktionselemente 1 unterliegen prinzipiell keiner Größenbeschränkung. Aus praktischer Sicht hat sich eine Höhe von bis zu 1 ,5 m als sinnvoll herausgestellt. Die Breite der Elemente wird im Wesentlichen durch die Stabilität der verwendeten Materialien begrenzt und beträgt sinnvollerweise bis zu 5 m. Aus Gründen der thermisch bedingten Druckänderungen sollte das im Konstruktionselement 1 eingeschlossene Gasvolumen möglichst klein gehalten werden The distance A between the first plate 3 and the second plate 5 is <50 cm, preferably <35 cm, particularly preferably between 5 cm and 12 cm. Generally, the higher the structural element 1 is, the wider the first and second cavities 15, 17 must be chosen to effect spontaneous convection even at small temperature differences. This ratio of height of the structural element 1 to the width of the first and second cavities 15, 17 is very sensitive and requires a precise vote. The construction elements 1 according to the invention are in principle subject to no size limitation. From a practical point of view, a height of up to 1, 5 m has been found to be useful. The width of the elements is essentially limited by the stability of the materials used and is usefully up to 5 m. For reasons of thermally induced pressure changes, the volume of gas enclosed in the construction element 1 should be kept as small as possible
Nachstehend werden Maße für das erfindungsgemäße Konstruktionselement 1 angegeben, die durch rechnergestützte Optimierung ermittelt wurden. The following gives dimensions for the construction element 1 according to the invention, which were determined by computer-aided optimization.
Wertebereiche (relativ) für eine erste Ausführungsform des Konstruktionselements 1 : Range of values (relative) for a first embodiment of the construction element 1:
X/H: Relative Dicke des Spaltes zwischen Platte 3 und flächigem Element 9: X / H: Relative thickness of the gap between plate 3 and sheet member 9:
0,001 < X/H < 0,05; bevorzugt: 0.005 < X/H < 0,04 0.001 <X / H <0.05; preferred: 0.005 <X / H <0.04
Y/H: Relative Dicke des Spaltes zwischen flächigem Element 9 und Platte 5: Y / H: Relative thickness of gap between sheet 9 and plate 5:
0,001 < Y/H < 0,05; bevorzugt: 0,005 < Y/H < 0,04 falls Y<X: 0.001 <Y / H <0.05; preferably: 0.005 <Y / H <0.04 if Y <X:
s0/Y: Relative Dicke des Spaltes zwischen dem flächigem Element 9 und dem oberen Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: s 0 / Y: Relative thickness of the gap between the sheet member 9 and the upper frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < s0/Y i 5; bevorzugt: 0,5 < s0/Y ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < s0/Y ^ 3 0.3 <s 0 / Y i 5; preferably: 0.5 <s 0 / Y ^ 4; particularly preferred: 1 <s 0 / Y ^ 3
Su/Y: Relative Dicke des Spaltes zwischen dem flächigem Element 9 und dem unteren Su / Y: Relative thickness of the gap between the sheet member 9 and the lower one
Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: Frame 7 in the high heat transfer coefficient condition:
0,3 < Su/Y i 5; bevorzugt: 0,5 < Su/Y ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < Su/Y ^ 3 falls Y> X: s0/X: Relative Dicke des Spaltes zwischen dem flächigem Element 9 und dem oberen Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten; 0.3 <Su / Y i 5; preferably: 0.5 <Su / Y ^ 4; particularly preferred: 1 <Su / Y ^ 3 if Y> X: s 0 / X: Relative thickness of the gap between the sheet member 9 and the upper frame 7 in the high heat transfer coefficient state;
0,3 < s0/X i 5; bevorzugt: 0,5 < s0/X ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < s0/X ^ 3 0.3 <s 0 / X i 5; preferred: 0.5 <s 0 / X ^ 4; particularly preferred: 1 <s 0 / X ^ 3
Su/X: Relative Dicke des Spaltes zwischen dem flächigem Element 9 und dem unteren Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: Su / X: Relative thickness of the gap between the sheet member 9 and the lower frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < Su/X i 5; bevorzugt: 0,5 < Su/X ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < Su/X ^ 3  0.3 <Su / X i 5; preferably: 0.5 <Su / X ^ 4; particularly preferred: 1 <Su / X ^ 3
H: Höhe des Konstruktionselements 1 : H: height of construction element 1:
0,25 m < H < 6 m; bevorzugt: 0,5 m < H < 4 m; besonders bevorzugt: 0,7 m < H < 3 m  0.25 m <H <6 m; preferred: 0.5 m <H <4 m; particularly preferred: 0.7 m <H <3 m
Wertebereiche (relativ) für eine zweite Ausführungsform des Konstruktionselements 1 : Range of values (relative) for a second embodiment of the construction element 1:
X/H: Relative Dicke des Spaltes zwischen Platte 3 und flächigem Element 9a: X / H: Relative thickness of the gap between plate 3 and planar element 9a:
0,001 < X/H < 0,05; bevorzugt: 0,005 < X/H < 0,04 0.001 <X / H <0.05; preferably: 0.005 <X / H <0.04
Y/H: Relative Dicke des Spaltes zwischen flächigem Element 9b und Platte 5:  Y / H: Relative thickness of gap between sheet 9b and plate 5:
0,001 < Y/H < 0,05, bevorzugt: 0,005 < Y/H < 0,04 falls Y<X: 0.001 <Y / H <0.05, preferably: 0.005 <Y / H <0.04 if Y <X:
s0/Y: Relative Dicke des Spaltes zwischen den flächigen Elementen 9a, 9b und dem oberen Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: s 0 / Y: relative thickness of the gap between the sheet members 9a, 9b and the upper frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < s0/Y i 5; bevorzugt: 0,5 < s0/Y ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < s0/Y ^ 3 0.3 <s 0 / Y i 5; preferably: 0.5 <s 0 / Y ^ 4; particularly preferred: 1 <s 0 / Y ^ 3
Su/Y: Relative Dicke des Spaltes zwischen den flächigen Elementen 9a, 9b und dem unteren Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: Su / Y: Relative thickness of the gap between the sheet members 9a, 9b and the lower frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < Su/Y i 5; bevorzugt: 0,5 < Su/Y ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < Su/Y ^ 3 falls Y> X: 0.3 <Su / Y i 5; preferably: 0.5 <Su / Y ^ 4; particularly preferred: 1 <Su / Y ^ 3 if Y> X:
s0/X: Relative Dicke des Spaltes zwischen den flächigen Elementen 9a, 9b und dem oberen Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten: s 0 / X: relative thickness of the gap between the sheet members 9a, 9b and the upper frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < s0/X i 5; bevorzugt: 0,5 < s0/X ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < s0/X ^ 3 0.3 <s 0 / X i 5; preferred: 0.5 <s 0 / X ^ 4; particularly preferred: 1 <s 0 / X ^ 3
Su/X: Relative Dicke des Spaltes zwischen den flächigen Elementen 9a, 9b und dem unteren Rahmen 7 im Zustand mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten:  Su / X: Relative thickness of the gap between the sheet members 9a, 9b and the lower frame 7 in the high heat transfer coefficient state:
0,3 < Su/X i 5; bevorzugt: 0,5 < Su/X ^ 4; besonders bevorzugt: 1 < Su/X ^ 3 H: Höhe des Konstruktionselements 1 : 0.3 <Su / X i 5; preferably: 0.5 <Su / X ^ 4; particularly preferred: 1 <Su / X ^ 3 H: height of the construction element 1:
0,25 m < H < 6 m; bevorzugt: 0,5 m < H < 4 m; besonders bevorzugt: 0,7 m < H < 3 m  0.25 m <H <6 m; preferred: 0.5 m <H <4 m; particularly preferred: 0.7 m <H <3 m
Wertebereiche (relativ) für eine erste Ausführungsform mit reduziertem Strömungswiderstand: r/(A-X-Y): Relativer Abrundungsradius des flächigen Elements 9: 0 < ι7(Α-Χ-Υ) < 0,5; bevorzugt: 0, 1 < r/(A-X-Y)< 0,5; besonders bevorzugt: 0,25 < r/(A- X-Y) < 0,5 Range of values (relative) for a first embodiment with reduced flow resistance: r / (AXY): Relative radius of curvature of the planar element 9: 0 <ι7 (Α-Χ-Υ) <0.5; preferably: 0, 1 <r / (AXY) <0.5; particularly preferred: 0.25 <r / (A-XY) <0.5
R/A: Relativer Abrundungsradius der Außenecken: R / A: Relative rounding radius of the outer corners:
0 < R/A < 0,5; bevorzugt: 0, 1 < R/A < 0,5; besonders bevorzugt: 0,25 < R/A< 0,5 0 <R / A <0.5; preferably: 0, 1 <R / A <0.5; particularly preferred: 0.25 <R / A <0.5
Für den den Zwischenraum 23 definierenden Abstand der flächigen Elemente 9a, 9b hat sich eine Breite von 0,003 m bis 0,05 m, bevorzugt 0,005 m bis 0,04 m, besonders bevorzugt 0,007 m bis 0,03 m als zweckmäßig erwiesen. For the spacing 23 of the planar elements 9a, 9b, which defines the gap 23, a width of 0.003 m to 0.05 m, preferably 0.005 m to 0.04 m, particularly preferably 0.007 m to 0.03 m, has proven expedient.
Beispiele Examples
In einem experimentellen Aufbau wurden die Eigenschaften von erfindungsgemäßen Konstruktionselement-Prototypen ermittelt. Für die Platten 3, 5 wurden Plexiglasscheiben mit einer Größe von 800 x 800 mm verwendet, während das flächige Element aus einem transluzenten Isoliermaterial (nicht eingefärbtes Basotect ®) bestand. Der Rahmen 7 war aus PVC-Platten gefertigt. Die Stärke des Prototyps betrug 96 mm. Die Hohlräume 15, 17 hatten jeweils ein Maß X, Y von 30 mm. Der Versuchsaufbau wurde so gewählt, dass zwischen zwei identische Prototypen der vorstehend beschriebenen Art ein beheizbares Element eingeschoben wurde, während auf den gegenüberliegenden Seiten kühlbare Elemente vorgesehen wurden. Der Wärmefluss von dem beheizbaren Element zu den kühlbaren Elementen wurde elektrisch gemessen. Der durch einen der Prototypen durchgehende Wärmefluss beträgt somit die Hälfte des insgesamt gemessenen Wärmeflusses. Auf diese Weise wurden die thermische Leitfähigkeit λ und der Wärmedurchgangskoeffizient U gemessen. In an experimental setup, the properties of design element prototypes according to the invention were determined. For the plates 3, 5, plexiglass discs with a size of 800 × 800 mm were used, while the flat element consisted of a translucent insulating material (non-colored Basotect®). The frame 7 was made of PVC plates. The strength of the prototype was 96 mm. The cavities 15, 17 each had a dimension X, Y of 30 mm. The experimental setup was chosen so that between two identical prototypes of the type described above, a heatable element was inserted, while on the opposite sides of coolable elements were provided. The heat flow from the heatable element to the coolable elements was measured electrically. The heat flow through one of the prototypes is thus half of the total measured heat flow. In this way, the thermal conductivity λ and the heat transfer coefficient U were measured.
In einem ersten Messaufbau (I) war das Maß des oberen Zwischenraums 1 1 60 mm und das Maß des unteren Zwischenraums 13 0 mm, in einem zweiten Messaufbau (I I) waren beide Maße der oberen und unteren Zwischenräume 1 1 , 13 jeweils 30 mm. In einem weiteren Paar von Messaufbauten (II I) und (IV) wurden die beiden Schaltzustände eines erfindungsgemäßen Konstruktionselements 1 in der Konfiguration mit zwei flächigen Elementen 9a, 9b realisiert. In den Messaufbauten wurden zwei flächige Elemente 9a, 9b aus Basotect ® mit einer Dicke von jeweils 15 mm eingesetzt. Die Maße der Hohlräume 15 und 17 betrugen jeweils 15 mm, das Maß des Zwischenraums 23 10 mm. In Aufbau (I I I) betrugen die Maße der Zwischenräume 1 1 a und 13b 30 mm, die Maße der Zwischenräume 1 1 b und 13a 0 mm. In Aufbau (IV) betrugen die Maße der Zwischenräume 1 1 a, 1 1 b, 13a und 13b jeweils 15 mm. Die Aufbauten (I I I) und (IV) wurden zusätzlich mit C02 als Füllgas anstelle von Luft gemessen. Diese Messungen sind in der Tabelle mit l l lb und IVb bezeichnet. Für jeden Messaufbau wurden jeweils zwei Messungen mit niedrigem Temperaturunterschied zwischen beheizbarem Element und kühlbarem Element (Messungen 1 und 3) und eine Messung mit hohem Temperaturunterschied zwischen beheizbarem Element und kühlbarem Element (Messungen 2 und 4) durchgeführt. Die Messergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle dargestellt. In a first measuring setup (I), the dimension of the upper space 1 1 was 60 mm and the dimension of the lower space 13 0 mm, in a second measurement setup (II) were both dimensions of the upper and lower spaces 1 1, 13 each 30 mm. In a further pair of measurement setups (II I) and (IV), the two switching states of a construction element 1 according to the invention in the configuration with two planar elements 9a, 9b have been realized. Two flat elements 9a, 9b of Basotect® with a thickness of 15 mm each were used in the measurement setups. The dimensions of the cavities 15 and 17 were each 15 mm, the dimension of the gap 23 10 mm. In structure (III), the dimensions of the spaces 1 1 a and 13b were 30 mm, the dimensions of the spaces 1 1 b and 13a 0 mm. In structure (IV), the dimensions of the spaces 1 1 a, 1 1 b, 13a and 13b were each 15 mm. The structures (III) and (IV) were additionally measured with C0 2 as filling gas instead of air. These measurements are indicated in the table with ll lb and IVb. For each measurement setup, two measurements with a low temperature difference between the heatable element and the coolable element (measurements 1 and 3) and a measurement with a high temperature difference between the heatable element and the coolable element (measurements 2 and 4) were carried out. The measurement results are shown in the table below.
Die Messungen 1 und 3 zeigen, dass der Wärmedurchgangskoeffizient U mehr als verdoppelt wird, wenn die Position des flächigen Elements 9 verändert wird, während im Wesentlichen der gleiche Temperaturunterschied an den Prototypen anliegt. Measurements 1 and 3 show that the heat transfer coefficient U is more than doubled when the position of the sheet 9 is changed while substantially the same temperature difference is applied to the prototype.
Die Messungen 2 und 4 bestätigen, dass die die Konvektion und damit auch der Wärmedurchgangskoeffizient U mit dem Temperaturunterschied steigen. Mit den experimentellen Aufbau und den Messungen wurde gezeigt, dass der Wärmedurchgangskoeffizient U in dem erfindungsgemäßen Konstruktionselement geregelt werden kann. Bezugszeichenliste Measurements 2 and 4 confirm that the convection and thus also the heat transfer coefficient U increase with the temperature difference. With the experimental setup and the measurements it was shown that the heat transfer coefficient U can be regulated in the construction element according to the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Konstruktionselement 1 construction element
3 erste Platte 3 first plate
5 zweite Platte  5 second plate
7 Rahmen  7 frames
9 flächiges Element  9 flat element
9a erstes flächiges Element  9a first planar element
9b zweites flächiges Element 9b second planar element
1 1 , 1 1 a, 1 1 b oberer Zwischenraum  1 1, 1 1 a, 1 1 b upper space
13, 13a, 13b unterer Zwischenraum  13, 13a, 13b lower space
15 erster Hohlraum  15 first cavity
17 zweiter Hohlraum  17 second cavity
23 dritter Hohlraum 23 third cavity
25 abgerundete Außenecke  25 rounded outside corner
27 abgerundete Innenecke  27 rounded inside corner
H lichte Höhe des Rahmens 7  H clear height of the frame. 7
W lichte Weite des Rahmens 7  W clear width of the frame 7
A Abstand erste Platte 3 zu zweite Platte 5 A distance first plate 3 to second plate. 5
X Abstand erste Platte 3 zu flächigem Element 9, 9a, 9b X distance first plate 3 to planar element 9, 9a, 9b
Y Abstand zweite Platte 5 zu flächigem Element 9, 9a, 9bY distance second plate 5 to planar element 9, 9a, 9b
S-i Dicke der ersten Platte 3 S-i thickness of the first plate 3
S2, S2a, S2b Dicke des flächigen Elements 9, 9a, 9b S 2 , S 2a , S 2b thickness of the sheet-like element 9, 9a, 9b
S3 Dicke der zweiten Platte 5 S 3 thickness of the second plate 5
S0 Breite oberer Zwischenraum 1 1 , 1 1 a, 1 1 b S 0 width upper intermediate space 1 1, 1 1 a, 1 1 b
Su Breite unterer Zwischenraum 13, 13a, 13b S u width lower gap 13, 13 a, 13 b
r Radius Innenecke r radius inside corner
R Radius Außenecke  R radius outside corner

Claims

Patentansprüche claims
1 . Konstruktionselement (1 ) mit regelbarem Wärmedurchgangskoeffizienten U, umfassend 1 . Construction element (1) with controllable heat transfer coefficient U, comprising
- einen Rahmen (7),  a frame (7),
- eine erste Platte (3) und eine zweite Platte (5), die einander gegenüber liegen und die mit einem Abstand A voneinander in dem Rahmen (7) angeordnet sind,  a first plate (3) and a second plate (5) facing each other and spaced apart from each other in the frame (7),
wobei durch die erste Platte (3), die zweite Platte (5) und den Rahmen (7) ein abgeschlossenes Volumen V definiert wird, das mit zumindest einem Gas gefüllt ist,  wherein a closed volume V defined by the first plate (3), the second plate (5) and the frame (7) is filled with at least one gas,
- zumindest ein flächiges Element (9), dessen Breite der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entspricht und dessen Höhe geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7),  at least one planar element (9) whose width corresponds to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7),
wobei das flächige Element (9) so zwischen der ersten Platte (3) und der zweiten Platte (5) angeordnet ist, dass es seitlich mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließt, und  the planar element (9) being arranged between the first plate (3) and the second plate (5) such that it terminates laterally with the inner sides of the frame (7), and
wobei zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben ein oberer Zwischenraum (1 1 ) und zwischen dem flächigen Element (9) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten ein unterer Zwischenraum (13) gebildet ist, wherein between the planar element (9) and the frame (7) vertically upwards an upper intermediate space (1 1) and between the planar element (9) and the frame (7) vertically down a lower gap (13) is formed,
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der ersten Platte (3) und dem flächigen Element (9) mit einem Abstand X gebildet ist, a first cavity (15) which is formed between the first plate (3) and the planar element (9) with a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem flächigen Element (9) und der zweiten Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist,  a second cavity (17) which is formed between the planar element (9) and the second plate (5) with a distance Y,
wobei der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) so in Verbindung stehen, dass zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den oberen Zwischenraum (1 1 ) und den unteren Zwischenraum (13) eine Konvektionsströmung fließen kann,  wherein the first cavity (15) and the second cavity (17) communicate via the upper space (11) and the lower space (13) so as to communicate between the first cavity (15) and the second cavity (17) the upper intermediate space (11) and the lower intermediate space (13) can flow a convection flow,
- zumindest ein Mittel zur Regelung der Konvektionsströmung, das für den oberen Zwischenraum (1 1 ) und/oder für den unteren Zwischenraum (13) angeordnet ist.  - At least one means for controlling the convection flow, which is arranged for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower intermediate space (13).
2. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5) zumindest teilweise transparent oder transluzent ist. Second construction element (1) according to claim 1, wherein the first plate (3) and / or the second plate (5) is at least partially transparent or translucent.
3. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Mittel im vertikalen Verschieben oder im Verkippen um eine horizontale Achse des zumindest einen flächigen Elements (9) besteht, so dass der obere Zwischenraum (1 1 ) und/oder der untere Zwischenraum (13) durch das flächige Element (9) 3. Construction element (1) according to claim 1 or 2, wherein the at least one means in the vertical displacement or tilting about a horizontal axis of the at least one planar element (9), so that the upper intermediate space (1 1) and / or the Lower intermediate space (13) through the flat element (9)
[Figuren] verschlossen und die Konvektionsströmung dadurch ganz oder teilweise unterbunden wird. [Characters] closed and the convection flow is thereby completely or partially prevented.
4. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 3, wobei das zumindest eine Mittel ferner eine Vorrichtung (19) zum Verschieben des zumindest einen flächigen Elements (9) umfasst, bevorzugt ausgewählt aus Servomotoren, pneumatischen, magnetischen oder piezoelektrischen Systemen, mechanischen Hebeln, Seilzügen oder Bimetall-Konstruktionen. 4. Construction element (1) according to claim 3, wherein the at least one means further comprises a device (19) for displacing the at least one planar element (9), preferably selected from servomotors, pneumatic, magnetic or piezoelectric systems, mechanical levers, cables or bimetallic structures.
5. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Mittel die Veränderung der vertikalen Ausdehnung des zumindest einen flächigen Elements (9) umfasst, so dass der obere Zwischenraum (1 1 ) und/oder der untere Zwischenraum (13) durch das flächige Element (9) verschlossen und die Konvektionsströmung dadurch ganz oder teilweise unterbunden wird. 5. construction element (1) according to claim 1 or 2, wherein the at least one means comprises the change of the vertical extent of the at least one planar element (9), so that the upper intermediate space (1 1) and / or the lower intermediate space (13) closed by the sheet-like element (9) and the convection flow is thereby completely or partially prevented.
6. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Mittel eine Verschlusseinrichtung für den oberen Zwischenraum (1 1 ) und/oder für den unteren Zwischenraum (13) umfasst, bevorzugt ausgewählt aus Klappen, aufblasbaren Schläuchen oder Bälgen, zylinderhahnformigen Verschlüssen oder verschiebbaren oder drehbaren Keilen. 6. Construction element (1) according to claim 1 or 2, wherein the at least one means comprises a closure means for the upper intermediate space (1 1) and / or for the lower gap (13), preferably selected from flaps, inflatable tubes or bellows, cylinderhahnformigen Closures or sliding or rotating wedges.
7. Konstruktionselement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5) transparent ist und das Material der ersten Platte (3) und/oder der zweiten Platte (5) Gläser und/oder Polymere umfasst. 7. Construction element (1) according to one of the preceding claims, wherein the first plate (3) and / or the second plate (5) is transparent and the material of the first plate (3) and / or the second plate (5) glasses and / or polymers.
8. Konstruktionselement (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Gläser ausgewählt sind aus Silikatgläsern, Borosilikatgläsern, Bleisilikatgläsern und/oder die Polymere ausgewählt sind aus PET, PVB, EVA, Polyolefinen, Styrolkunststoffen, Polycarbonaten, PMMA, Polyurethanen, PVC oder Mischungen bzw. Mehrschichtsystemen daraus, wobei die Polymere als Platten oder extrudierte, geblasene oder gegossene Folien gebildet sind. 8. The structural element (1) according to claim 7, wherein the glasses are selected from silicate glasses, borosilicate glasses, lead silicate glasses and / or the polymers are selected from PET, PVB, EVA, polyolefins, styrenics, polycarbonates, PMMA, polyurethanes, PVC or mixtures or Multi-layer systems thereof, wherein the polymers are formed as plates or extruded, blown or cast films.
9. Konstruktionselement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine flächige Element (9) aus einem transluzenten Werkstoff gebildet ist, ausgewählt aus organischen, anorganischen oder hybriden geschlossenporigen oder offenporigen Schäumen oder beschichteten oder unbeschichteten Textilien. 9. Construction element (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one planar element (9) is formed from a translucent material selected from organic, inorganic or hybrid closed-cell or open-cell foams or coated or uncoated textiles.
10. Konstruktionselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das zumindest eine flächige Element (9) aus einem mineralischen, metallischen, polymeren und/oder bioorganischen Werkstoff gebildet ist. 10. Construction element (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the at least one planar element (9) is formed from a mineral, metallic, polymeric and / or bioorganic material.
1 1 . Konstruktionselement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff des Rahmens (7) ausgewählt ist aus Beton, Gips, Tonen, Gläsern, Natursteinen, Keramiken, Polyamid, Polyestern, Holz, Metallen, PVC, Polycarbonat, PMMA, Styrolkunststoffen, Polyurethanen und Faserverbundwerkstoffen und Kompositwerkstoffen aus zwei oder mehreren dieser Werkstoffe sowie aus offenporigen oder geschlossenzelligen Schäumen und Faserplatten aus synthetischen oder nachwachsenden Rohstoffen. 1 1. Construction element (1) according to one of the preceding claims, wherein the material of the frame (7) is selected from concrete, gypsum, clays, glasses, natural stones, ceramics, polyamide, polyesters, wood, metals, PVC, polycarbonate, PMMA, styrenics, polyurethanes and fiber composites and composites of two or more of these materials, as well as open cell or closed cell foams and fiberboards of synthetic or renewable resources.
12. Konstruktionselement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Platte (3) und/oder die zweite Platte (5) und/oder das zumindest eine flächige Element (9) an der Oberfläche dreidimensional strukturiert ist. 12. Construction element (1) according to one of the preceding claims, wherein the first plate (3) and / or the second plate (5) and / or the at least one planar element (9) is structured three-dimensionally on the surface.
13. Konstruktionselement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend13. Construction element (1) according to one of the preceding claims, comprising
- ein erstes flächiges Element (9a) und ein zweites flächiges Element (9b), deren Breite jeweils der vertikalen lichten Weite W des Rahmens (7) entsprechen und deren Höhe jeweils geringer ist als die lichte Höhe H des Rahmens (7), wobei das erste flächige Element (9a) und das zweite flächige Element (9b) so zwischen der ersten Platte (3) und der zweiten Platte (5) angeordnet sind, dass sie seitlich jeweils mit den Innenseiten des Rahmens (7) abschließen, und a first planar element (9a) and a second planar element (9b) whose width correspond to the vertical clear width W of the frame (7) and whose height is less than the clear height H of the frame (7) the first sheet-like element (9a) and the second sheet-like element (9b) are disposed between the first plate (3) and the second plate (5) so as to terminate laterally with the inner sides of the frame (7), respectively
wobei zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element (9b) und dem Rahmen (7) vertikal nach oben jeweils ein erster oberer Zwischenraum (1 1 a) und ein zweiter oberer Zwischenraum (1 1 b) und zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element (9b) und dem Rahmen (7) vertikal nach unten jeweils ein erster unterer Zwischenraum (13a) und ein zweiter unterer Zwischenraum (13b) gebildet ist,  wherein between the first sheet-like element (9a) and the second sheet-like element (9b) and the frame (7) vertically upwards respectively a first upper gap (1 1 a) and a second upper gap (1 1 b) and between the first planar element (9a) and the second planar element (9b) and the frame (7) is formed vertically downwards in each case a first lower intermediate space (13a) and a second lower intermediate space (13b),
- einen ersten Hohlraum (15), der zwischen der ersten Platte (3) und dem ersten flächigen Element (9a) mit einem Abstand X gebildet ist,  a first cavity (15) formed between the first plate (3) and the first planar element (9a) at a distance X,
- einen zweiten Hohlraum (17), der zwischen dem zweiten flächigen Element (9b) und der zweiten Platte (5) mit einem Abstand Y gebildet ist,  a second cavity (17) formed between the second planar element (9b) and the second plate (5) at a distance Y,
- einen dritten Hohlraum (23), der zwischen dem ersten flächigen Element (9a) und dem zweiten flächigen Element mit einem Abstand Z gebildet ist, wobei zumindest der erste Hohlraum (15) und der zweite Hohlraum (17) über den ersten oberen Zwischenraum (1 1 a) und den zweiten oberen Zwischenraum (1 1 b) und den ersten unteren Zwischenraum (13a) und den zweiten unteren Zwischenraum (13b) so in Verbindung stehen, dass zumindest zwischen dem ersten Hohlraum (15) und dem zweiten Hohlraum (17) über den ersten oberen Zwischenraum (1 1 a) und den zweiten oberen Zwischenraum (1 1 b) und den ersten unteren Zwischenraum (13a) und den zweiten unteren Zwischenraum (13b) eine Konvektionsströmung fließen kann. a third cavity (23) formed between the first planar element (9a) and the second planar element at a distance Z, wherein at least the first cavity (15) and the second cavity (17) extend beyond the first upper space (FIG. 1 a) and the second upper intermediate space (1 1 b) and the first lower intermediate space (13 a) and the second lower intermediate space (13 b) are connected in such a way that at least between the first cavity (15) and the second cavity (17 ) above the first upper one Space (1 1 a) and the second upper space (1 1 b) and the first lower space (13 a) and the second lower space (13 b) can flow a convection flow.
14. Verwendung des Konstruktionselements (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Wand- und/oder Dachelement in Gebäuden oder Fahrzeugen. 14. Use of the construction element (1) according to one of claims 1 to 13 as a wall and / or roof element in buildings or vehicles.
15. Verfahren zum Regeln des Wärmedurchgangskoeffizienten U in einem Konstruktionselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die Schritte 15. A method for controlling the heat transfer coefficient U in a structural element (1) according to one of claims 1 to 13, comprising the steps
- Bereitstellen eines Konstruktionselements (1 ),  Providing a construction element (1),
- Aufnehmen von Wärmeenergie durch eine erste Platte (3) oder eine zweite Platte (5) auf einer ersten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch das das Volumen V füllende Gas in einem ersten Hohlraum (15) oder in einem zweiten Hohlraum (17) erwärmt wird und vertikal nach oben steigt,  Absorbing heat energy through a first plate (3) or a second plate (5) on a first side of the construction element (1), whereby the gas filling the volume V in a first cavity (15) or in a second cavity (17) is heated and rises vertically,
- Öffnen eines vertikal oberen Zwischenraums (1 1 ) und/oder eines vertikal unteren Zwischenraums (13), wodurch eine Konvektionsströmung von dem einem der Hohlräume (15, 17) durch den Zwischenraum (1 1 ) in den anderen der Hohlräume (15, 17) ermöglicht wird,  - Opening a vertically upper intermediate space (1 1) and / or a vertically lower intermediate space (13), whereby a Konvektionsströmung of the one of the cavities (15, 17) through the intermediate space (1 1) in the other of the cavities (15, 17 ),
- Abgabe von Wärmeenergie durch das das Volumen V füllende Gas an die erste Platten (3) oder die zweite Platte (5) auf einer zweiten Seite des Konstruktionselements (1 ), wodurch sich das das Volumen V füllende Gas in dem anderen der Hohlräume (15, 17) abkühlt und vertikal nach unten fällt, so dass die Konvektionsströmung von diesem Hohlraum (15, 17) durch den unteren Zwischenraum (13) in den einen der Hohlräume (15, 17) fließt, wobei durch das Öffnen und/oder Schließen des unteren Zwischenraums (1 1 ) und/oder des oberen Zwischenraums (13) die Intensität der Konvektionsströmung eingestellt wird.  Delivery of heat energy through the gas filling the volume V to the first plate (3) or the second plate (5) on a second side of the constructional element (1), whereby the gas filling the volume V in the other of the cavities (15 , 17) cools down and falls vertically downwards, so that the convection flow from this cavity (15, 17) flows through the lower intermediate space (13) into one of the cavities (15, 17), wherein the opening and / or closing of the lower space (1 1) and / or the upper intermediate space (13), the intensity of the convection flow is adjusted.
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