EP4675062A1 - Beheizbares schalungelement und schalungssystem zum betonieren von bauwerksteilen - Google Patents

Beheizbares schalungelement und schalungssystem zum betonieren von bauwerksteilen

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Publication number
EP4675062A1
EP4675062A1 EP24186939.5A EP24186939A EP4675062A1 EP 4675062 A1 EP4675062 A1 EP 4675062A1 EP 24186939 A EP24186939 A EP 24186939A EP 4675062 A1 EP4675062 A1 EP 4675062A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formwork
temperature
heated
control unit
temperature sensor
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.)
Pending
Application number
EP24186939.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pavel Kasal
Georg STOLZ
Johannes KIRCHHOFER
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.)
Doka GmbH
Original Assignee
Doka GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doka GmbH filed Critical Doka GmbH
Priority to EP24186939.5A priority Critical patent/EP4675062A1/de
Priority to PCT/EP2025/069297 priority patent/WO2026008887A1/de
Publication of EP4675062A1 publication Critical patent/EP4675062A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G9/00—Forming or shuttering elements for general use
    • E04G9/10—Forming or shuttering elements for general use with additional peculiarities such as surface shaping, insulating or heating, permeability to water or air
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/06—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for walls, e.g. curved end panels for wall shutterings; filler elements for wall shutterings; shutterings for vertical ducts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/06—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for walls, e.g. curved end panels for wall shutterings; filler elements for wall shutterings; shutterings for vertical ducts
    • E04G2011/067—Integrated forms comprising shuttering skin, bracing or strutting arrangements, workplatforms and railings

Definitions

  • the invention relates to a heated formwork element for concreting structural components, comprising a formwork panel with a formwork skin, a heating element, a panel core, and at least one temperature sensor, as well as a control unit which is connectable to or capable of transmitting signals to the temperature sensor and includes a switching regulator for the heating element.
  • the control unit is configured to regulate the heating power of the heating element as a function of a temperature measured by the temperature sensor, and the control unit is arranged, in particular mounted, on the formwork panel or another component of the formwork element on a side of the formwork element facing away from the formwork skin.
  • the invention relates to an associated formwork system and a method for regulating the concrete temperature during the concreting of structural components using a heated formwork element or a formwork system.
  • Formwork is typically used to cast concrete components. This formwork creates a negative mold of the component's shape, into which liquid or cast-in-place concrete is poured. Once the concrete has hardened, the formwork is removed.
  • the service life of formwork materials on the construction site and the associated costs depend on the concrete's curing time. Therefore, it is crucial to closely monitor and, if necessary, influence the concrete's curing time.
  • heated formwork can be used.
  • Such formwork is supplied with energy that is transferred to the concrete poured into the formwork and curing, thus heating it and accelerating the curing process.
  • the document CN 105201201 A relates to an intelligent, temperature-controlled, electrically heated formwork element, comprising a formwork body with a support plate and a panel, wherein heating wires are located between the support plate and the panel; and an electrical control device with an electrical controller and a temperature sensor, wherein the electrical controller is connected to the heating wires or the temperature sensor, the temperature sensor is embedded in the concrete, and the electrical controller serves to detect the signals of the temperature sensor and to switch the heat-generating wires on and off according to the detected signals of the temperature sensor.
  • the document DE 20 2021 104 298 U1 This relates to a heating and thermal insulation system for a formwork during construction in winter, characterized in that it comprises: a heating layer arranged on the outside of the formwork and having a plurality of heating wires; a temperature sensor arranged on the outside of the formwork; a thermal insulation layer applied to the heating layer; and a temperature control system electrically connected to the heating layer and the temperature sensor and configured to control the heating and thermal insulation system.
  • a first aspect of the invention relates to a heated formwork element for concreting structural components, comprising the following components: a formwork panel with a formwork skin, a heating element, a panel core, and at least one temperature sensor, wherein a surface of the formwork skin forms a workpiece side of the formwork panel against which concrete rests during intended use of the heated formwork element, wherein the heating element, in particular a heating fleece, heating wire, or heating tube, is arranged between the panel core and the workpiece side and is configured to heat the formwork skin, wherein the panel core is subject to a mechanical load which is applied to the heated
  • the formwork element acts, receives and/or supports, wherein at least one temperature sensor is configured to measure a temperature on the workpiece side; and a control unit which is connectable to or has a signal-transmitting connection with the temperature sensor and has a switching regulator for the heating element, wherein the control unit is configured to regulate a heating power of the heating element as a function of a temperature measured by the temperature sensor, and
  • a second aspect of the invention relates to a formwork system comprising: a plurality of, in particular 24, heated formwork elements according to the first aspect of the invention; and an energy distributor which is configured to supply the control units of the heated formwork elements with energy, in particular electrical energy or thermal energy, wherein the heated formwork elements and the energy distributor are connectable or connected by means of energy and data transmission connections, in particular electrical cables or hoses, for energy and data transmission.
  • a third aspect of the invention relates to a method for controlling a concrete temperature during the concreting of structural components by means of a heated formwork element according to the first aspect of the invention or by means of a formwork system according to the second aspect of the invention, comprising the following steps: measuring a temperature on the workpiece side by means of the temperature sensor; and controlling a heating power of the heating element as a function of a temperature measured by the temperature sensor.
  • a formwork skin according to the invention is preferably the outer layer of a formwork panel which, during the intended use of a formwork element, comes into contact with the concrete, particularly via the release agent located between the formwork skin and the concrete, and thus significantly determines the surface of the concrete.
  • a formwork skin according to the invention also preferably serves as a wear layer.
  • a heating element according to the invention is preferably configured to convert a form of energy, in particular electrical energy, into thermal energy and to heat an adjacent space or an adjacent component using this thermal energy.
  • a temperature sensor according to the invention is preferably configured to measure a temperature-dependent electrical signal and to output the temperature prevailing in the vicinity of the temperature sensor on the basis of this electrical signal.
  • the invention is based in particular on the approach that all components of the heated formwork element, including the heating element, temperature sensor, and control unit with switching regulator, are arranged or attached directly to, or even integrated into, the heated formwork element, so that all components of the heated formwork element form an independent unit.
  • the signal connection between the control unit and the temperature sensor is wireless. This eliminates the need for a connecting cable between the control unit and the temperature sensor for signal transmission, thus reducing the complexity of the formwork element.
  • the heating element extends at least substantially over the entire formwork panel. This ensures that the concrete is heated at least substantially uniformly across the entire surface of the heated formwork element and thus hardens uniformly.
  • the temperature sensor is arranged at least partially between the workpiece side and a rear side of the formwork panel.
  • the reverse side of the formwork panel refers to the side of the formwork panel opposite the workpiece side.
  • the arrangement of the temperature sensor at least partially between the workpiece side and the back of the formwork panel makes it possible, on the one hand, to measure the temperature of the concrete on the workpiece side, while on the other hand the temperature sensor does not protrude into the concrete.
  • the core of the plate has a recess, in particular a milling, preferably on the side facing the formwork skin, in which the temperature sensor is at least partially arranged.
  • Positioning the temperature sensor, at least partially, within a recess in the core of the formwork panel allows for space-saving integration of the sensor directly into the formwork panel. Furthermore, this avoids unevenness in the formwork surface.
  • the temperature sensor is attached to the core of the panel. This ensures that the temperature sensor remains in a fixed location during the use of the formwork element and that temperature measurements can always be taken at the same point.
  • the temperature sensor and/or the heating element is at least partially arranged in the formwork skin.
  • the formwork skin together with the temperature sensor and/or the heating element, can be designed as a single layer.
  • the formwork plate has an electrical contact element in the area of opposite end faces, wherein the heating element extends between the electrical contact elements and wherein the electrical contact elements electrically contact the heating element.
  • the heating element is electrically contacted in segments across the entire surface of the heated formwork element. This makes it possible to create cutouts in the entire heated formwork element while still ensuring heating.
  • the heated formwork element has as a further component a frame structure which reinforces the formwork panel on a rear side of the formwork panel, wherein the control unit is preferably arranged in a space formed by the frame structure.
  • the frame structure increases the stability of the heated formwork element and absorbs the mechanical load acting upon it, or rather, supports the heated formwork element. Positioning the control unit in a space formed by the frame structure allows for space-saving and secure integration of the control unit into the heated formwork element.
  • control unit does not protrude significantly beyond the frame structure.
  • a control unit protruding beyond the frame structure of the heated formwork element could disrupt operations on the construction site and could also be easily damaged.
  • the control unit has a power supply to convert an electrical input voltage into an output voltage, wherein the control unit preferably outputs to the heating element a maximum electrical output voltage of about 45 V to 50 V, in particular about 48 V, or a maximum output current of about 15 A to 25 A, in particular about 20 A, preferably a maximum electrical output voltage of about 45 V to 50 V, in particular about 48 V, and a maximum output current of about 15 A to 25 A, in particular about 20 A, most preferably a maximum electrical output voltage of about 50 V and a maximum output current of about 20 A.
  • Heating element at low voltage enables energy-efficient use of the heated formwork element. Furthermore, operating the heating element at a voltage below the permissible continuous touch voltage for adults ensures safe use of the heated formwork element.
  • control unit has at least two connections, each of which is designed to be connected to a power and data transmission connection, in particular an electrical cable or a hose.
  • the heated formwork element can be connected to a power distributor for energy and data transmission via power and data connections, in particular electrical cables for electrical energy or hoses for thermal energy.
  • the individual control units of different heated formwork elements can also be interconnected via power and data transmission connections, in particular electrical cables or hoses.
  • only one control unit of a first formwork element needs to be connected to a power distributor. Further control units of other formwork elements can be connected from this control unit.
  • these can preferably all be connected to the first formwork element or, more preferably, to each other in a series connection.
  • Hybrid configurations are also preferably possible, in which some formwork elements are connected in series to the control unit of the first formwork element and some are connected in series from the control unit of the first formwork element.
  • some formwork elements are connected in series to the control unit of the first formwork element and some are connected in series from the control unit of the first formwork element.
  • control unit has a housing which provides at least water resistance according to IPX5 and/or at least protection against contact according to IP6X.
  • a minimum level of water resistance and touch protection of the control unit housing ensures the safe use of the control unit and thus the heated formwork element on a construction site under the prevailing conditions and under possible different environmental influences.
  • the heated formwork elements are at least partially arranged in groups of two to ten, in particular four, heated formwork elements, whose control units are connected to each other in an electrical series circuit.
  • only a single control unit of the group of heated formwork elements is electrically connected to the power distributor. This allows for more flexible positioning of the individual heated formwork elements, as not every control unit of the heated formwork elements in a group of heated formwork elements needs to be connected to the power distributor.
  • the energy distributor can be connected to the control units of the majority of heated formwork elements, in particular via the energy and data transmission connection, and has a control unit to specify a setpoint temperature to be regulated for the switching regulator to the control units.
  • the target temperature to be set specifies a temperature at the surface of the formwork skin. Since the temperature sensor of a heated formwork element also indicates a temperature at the surface of the formwork skin, this allows for a better comparison between the actual temperature measured by the temperature sensor and the target temperature to be set.
  • control unit is configured to specify an individually adjustable target temperature for each control unit of the majority of formwork elements in the formwork system. This ensures that the temperature at different formwork elements, which may have different concrete curing conditions, can be adapted to the prevailing conditions.
  • a temperature curve, in particular a time-dependent curve, for the target temperature to be regulated can be stored in the switching regulator and/or in the control unit.
  • a temperature curve for the desired target temperature can be stored, so that the formwork system automatically compares the actual temperature measured by the temperature sensor with the target temperature specified by the stored temperature curve and, if necessary, adjusts the actual temperature to the target temperature using the heating element.
  • the energy distributor also has a user interface on which the target temperature to be regulated or a temperature curve for the target temperature to be regulated, in particular a time-dependent one, can be set.
  • the user interface offers the user the option of specifying an individually adjustable target temperature or a temperature curve, particularly a time-dependent one, for each individual control unit of the majority of formwork elements in the formwork system.
  • a target temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature allows for the individual calculation of a target temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature to be regulated for a wide variety of scenarios, i.e., for a wide variety of concrete types used for concreting and a wide variety of outside temperatures.
  • These individually calculated target temperatures and/or time-dependent temperature curves for the target temperatures can then be specified to the individual control units of the majority of the formwork elements in the formwork system.
  • it further comprises a remote control which has the means for calculation and a first data interface, wherein the control unit and/or the power distributor also has a second data interface on which the setpoint temperature to be regulated can be set, and wherein the remote control can be connected to or is connected to the control unit and/or the power distributor in order to transmit the setpoint temperature to be regulated and/or the time-dependent temperature curve for the setpoint temperature to be regulated.
  • the first and second data interfaces can be wirelessly connected or linked, particularly according to the Bluetooth standard.
  • the formwork system further comprises a cloud server with the means for calculation, wherein the control unit and/or the power distributor have a third data interface, wherein the cloud server The third data interface can be connected to the control unit and/or the energy distributor via signal transmission in order to transmit the target temperature to be regulated and/or the time-dependent temperature curve for the target temperature to be regulated.
  • the cloud server and the third data interface can be wirelessly connected or linked, in particular via a mobile communication standard or a long-range radio network, preferably LoRa.
  • a mobile communication standard or a long-range radio network preferably LoRa.
  • LoRa long-range radio network
  • the method according to the third aspect of the invention additionally comprises the following step: measuring a pressure on the workpiece side by means of a pressure sensor, wherein the heating power of the heating element is additionally controlled as a function of the pressure measured by the pressure sensor.
  • the formwork element according to the first aspect and/or the formwork system according to the second aspect can have a pressure sensor.
  • the pressure sensor measures the hydrostatic pressure of the liquid concrete in a concrete formwork. A decrease in pressure indicates that the concrete is hardening. Therefore, by using such a pressure sensor, the degree of hardening can be determined not only by temperature or the heat introduced into the concrete, but also by a measurement parameter that directly depends on the degree of hardening. This allows for even more precise control of the heating elements.
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of a heated formwork element 1 according to the present invention in a perspective view.
  • the heated formwork element 1 comprises a formwork panel 2, which has a formwork skin 3, a heating element 4, a panel core 5 and at least one temperature sensor 6, a control unit 7 with a switching regulator 8, and a frame structure 9, which is not shown for the sake of clarity.
  • the formwork panel 2 is constructed in layers from the panel core 5, the heating element 4, and the formwork skin 3, with the panel core 5 comprising the majority of the thickness of the formwork panel 2.
  • the panel core 5 can have a thickness of approximately 18 mm
  • the formwork skin 3 and the heating element 4 each have a thickness of approximately 1 mm.
  • the core 5 is preferably made of wood or plastic. Its primary purpose is to absorb and/or support a mechanical load acting on the heated formwork element 1.
  • the core 5 also preferably serves to insulate the workpiece side 11 of the heated formwork element 1, which is heated by the heating element 4, from the cold environment.
  • the formwork skin 3 is also preferably made of wood.
  • the formwork skin 3 can also be made of another material, such as a metal or alloy, e.g., aluminum or steel, or a suitable plastic.
  • the heating element 4 is designed as a heating fleece that extends over the entire formwork panel 2. This enables the concrete to be heated uniformly across the entire surface of the heated formwork element 1, thus ensuring uniform hardening of the concrete.
  • the formwork panel 2 has electrical contact elements (13A, 13B) that electrically contact the heating fleece 4.
  • the formwork panel 2 can, for example, have one electrical contact element (13A, 13B) at each of its opposite end faces.
  • the heating fleece 4 extends between the electrical contact elements (13A, 13B), which electrically contact the heating fleece 4.
  • the formwork panel 2 can also have electrical contact elements (13A, 13B, ...) over its entire surface, which electrically contact the heating fleece 4 in segmented sections.
  • the temperature sensor 6 is configured to measure a temperature on the workpiece side 11 at the surface of the formwork skin 3, either directly or indirectly.
  • the temperature sensor 6 is preferably a thermocouple, a resistance sensor, or a thermistor.
  • the temperature sensor 6 is preferably attached to the plate core 5, wherein the heated formwork element 1 further preferably has a recess on the side facing the formwork skin 3, in which the temperature sensor 6 is arranged.
  • the temperature sensor 6 can also preferably be embedded in the formwork skin 3 ( Fig. 2b ) or at least partially in a recess of the plate core 5 on the side facing the formwork skin 3 ( Fig. 2a ) arranged.
  • the heating element 4 can have a recess at the position of the temperature sensor 6. More preferably, the heating element 4 can then be arranged in this recess ( Fig. 2c ).
  • the control unit 7 with the switching regulator 8 is mounted on the back 12 of the formwork panel 2 and is preferably wirelessly connected to the temperature sensor 6.
  • the heating power of the heating fleece 4 can be regulated by the control unit 7 and the switching regulator 8 in order to adjust the actual temperature of the hardening concrete to the target temperature.
  • the heated formwork element 1 can additionally have an opening 14, which extends from the rear 12 of the heated formwork element 1 to the workpiece side 11, so that the temperature sensor 6 or additionally another temperature sensor 15 (not shown), which is in contact with the concrete and/or can protrude into the concrete and can measure a temperature of the concrete directly at a surface of the concrete, can be passed through it ( Fig. 2d ).
  • the heated formwork element 1 can have a pressure sensor that measures the pressure exerted by the concrete on the workpiece side 11 against the heated formwork element 1, thus providing information on how quickly the concrete can be poured into the heated formwork element 1 without exceeding a maximum pressure specified for the heated formwork element 1. Based on the pressure measurements, it can be verified whether the heating power of the heating fleece 4, regulated by the control unit 7 and the switching regulator 8, produces the desired hardening effect of the concrete.
  • the control unit 7 is also preferably wirelessly connected to this further temperature sensor 15.
  • the heating power of the heating fleece 4 can be regulated by the control unit 7 and the switching controller 8 in order to adjust the actual temperature of the hardening concrete to the setpoint temperature.
  • the heated formwork element 1 can comprise a further layer on its back side 12, which, for example, has imprints for advertising purposes.
  • the heated formwork element 1 can also be constructed in a mirror-symmetrical manner with respect to the core plate 5, i.e., the heated formwork element 1 comprises on its back side 12 a second heating element 4, a second formwork skin 3, and at least one additional temperature sensor 6, which is also preferably wirelessly connected to the control unit 7 and the The switching regulator 8 is connected.
  • the heated formwork element 1 Due to the symmetrical design of the heated formwork element 1, longer service lives of the heated formwork element 1 are made possible before it has to be completely replaced, since in the case of a worn formwork skin 3 the heated formwork element 1 can simply be turned over so that concrete then rests on the second formwork skin 3 located on the back 12 when the heated formwork element 1 is used as intended.
  • FIG. 2a shows a cross-sectional view of an embodiment of a heated formwork element 1 according to the present invention. Unless otherwise described, this embodiment is identical in construction to the one described in Figure 2.
  • Fig. 1 illustrated embodiment of a heated formwork element 1, in particular with regard to the components and their arrangement.
  • the plate core 5 has a recess on the side facing the formwork skin 3, in which the temperature sensor 6 is at least partially arranged.
  • the temperature sensor 6 is thus located at least substantially at the interface between the plate core 5 and the heating element 4.
  • This embodiment has the advantage that the temperature sensor 6 can be attached directly to the core of the plate 5. This ensures that the temperature sensor 6 remains in a fixed position during the use of the formwork element 1 and that temperature measurements can always be taken at the same location.
  • FIG. 2b shows a cross-sectional view of a further embodiment of a heated formwork element 1 according to the present invention. Unless otherwise described, this embodiment is identical in construction to the one described in Figure 2.
  • Fig. 1 illustrated embodiment of a heated formwork element 1, in particular with regard to the components and their arrangement.
  • the formwork skin 3 has a recess on the side facing the heating element 4, in which the temperature sensor 6 is at least partially arranged.
  • the temperature sensor 6 is thus arranged at least substantially at the interface between the formwork skin 3 and the heating element 4.
  • This embodiment has the advantage that the temperature sensor 6 is located close to the hardening concrete and thus the temperature of the hardening concrete can be measured accurately.
  • FIG. 2c Figure 1 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a heated formwork element 1 according to the present invention. Unless otherwise described, this embodiment is identical in construction to the one described in Figure 2.
  • Fig. 1 illustrated embodiment of a heated formwork element 1, in particular with regard to the components and their arrangement.
  • the heating element 4 has a recess on the side facing the plate core 5 at the position of the temperature sensor 6, in which the temperature sensor 6 is at least partially arranged.
  • the temperature sensor 6 is thus located at least substantially at the interface between the heating element 4 and the plate core 5.
  • the heating element 4 can also have a recess on the side facing the formwork skin 3 at the position of the temperature sensor 6, in which the temperature sensor 6 is at least partially arranged. In this case, the temperature sensor 6 is located at least substantially at the interface between the heating element 4 and the formwork skin 3.
  • This embodiment has the advantage that the temperature sensor 6 can be attached directly to the core of the formwork panel 5. This ensures that the temperature sensor 6 remains in a fixed position during the use of the formwork element 1 and that temperature measurements can always be taken at the same location. Furthermore, this embodiment has the advantage that the temperature sensor 6 is positioned close to the hardening concrete, thus allowing for precise measurement of the concrete's temperature.
  • FIG. 2d Figure 1 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a heated formwork element 1 according to the present invention. Unless otherwise described, this embodiment is identical in construction to the one described in Figure 2.
  • Fig. 1 illustrated embodiment of a heated formwork element 1, in particular with regard to the components and their arrangement.
  • the heated formwork element 1 has an opening 14 which extends from the rear side 12 of the heated formwork element 1 to the workpiece side 11.
  • the opening can be provided at the factory or flexibly created on-site by drilling into the formwork element 1.
  • the heating element 4 is designed such that its function is not impaired by the creation of a hole.
  • This embodiment has the advantage that the temperature sensor 6 or the additional temperature sensor 15 projects into the concrete and measures the temperature of the concrete directly on its surface or within its interior, thus enabling precise measurement of the temperature of the hardening concrete. Furthermore, the temperature sensor 6 or the additional temperature sensor 15, which passes through the opening 14 extending from the rear side 12 of the heated formwork element 1 to the workpiece side 11, remains easily accessible from the rear side 12 of the heated formwork element 1 even during its use.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the individual components of an embodiment of a formwork system 20 according to the present invention.
  • the formwork system 20 comprises a plurality of heated formwork elements 1. For the sake of clarity, only a single heated formwork element 1 is shown. Unless otherwise noted, the properties and advantages of the elements described in the table apply. Figs. 1 , 2a, 2b, 2c and 2d The illustrated embodiments of a heated formwork element 1 are analogous for the heated formwork elements 1 of the formwork system 20. Fig. 3 .
  • the heated formwork elements 1 of the formwork system 20 comprise, as shown in Figs. 1 , 2a, 2b and 2d
  • the figure shows a formwork panel 2 comprising a formwork skin 3, a heating element 4, a panel core 5 and at least one temperature sensor 6, a control unit 7 with a switching regulator 8, and a frame structure 9.
  • a formwork panel 2 comprising a formwork skin 3, a heating element 4, a panel core 5 and at least one temperature sensor 6, a control unit 7 with a switching regulator 8, and a frame structure 9.
  • a control unit 7 with a switching regulator 8 a switching regulator
  • the formwork system 20 further includes a power distributor 21, which is connected to the heated formwork elements 1 via electrical cables 10 for power and data transmission.
  • the power distributor 21 supplies the heated formwork elements 1 with electrical energy.
  • the energy distributor 21 preferably has a control unit 22 to specify a target temperature to be regulated for the switching regulator 8 to the control units 7.
  • the energy distributor 21 also preferably has a user interface 23 on which the target temperature to be regulated or a temperature curve for the target temperature to be regulated, in particular a time-dependent one, can be set.
  • the formwork system 20 further preferably comprises means 24 for calculating a target temperature to be set as a function of a concrete used for concreting and an outside temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature to be set.
  • the formwork system 20 preferably includes a remote control 25, which has the means 24 for calculating a target temperature to be set as a function of the concrete used for concreting and an outside temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature to be set.
  • the remote control preferably has a first data interface.
  • the energy distributor 21 preferably has a second data interface on which the target temperature to be regulated can be set.
  • the first data interface of the remote control 25 is preferably wirelessly connected to the second data interface of the energy distributor 21, in particular via Bluetooth, to transmit the target temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature.
  • the remote control 25 can be, in particular, a smartphone, a tablet, or a computer.
  • control units 7 of the heated formwork elements 1 can also have a second data interface on which the setpoint temperature to be regulated can be set, wherein the first data interface of the remote control 25 is preferably wirelessly connected to the second data interface of the control units 7, in particular according to the Bluetooth standard, in order to transmit the setpoint temperature to be regulated and/or a time-dependent temperature curve for the setpoint temperature to be regulated, either alternatively or additionally.
  • the formwork system 20 has a cloud server 26 which has the means 24 for calculating a target temperature to be set depending on a concrete used for concreting and an outside temperature and/or a time-dependent temperature curve for the target temperature to be set.
  • the energy distributor 21 has a third data interface, wherein the cloud server 26 is wirelessly connected to the energy distributor 21 via the third data interface using a mobile communication standard to transmit the setpoint temperature and/or the time-dependent temperature curve for the setpoint temperature.
  • control units 7 of the heated formwork elements 1 can also have a third data interface, wherein the cloud server 26 is wirelessly connected to the control units 7 via the third data interface using a mobile communication standard to transmit the setpoint temperature and/or the time-dependent temperature curve for the setpoint temperature.
  • the second and third data interfaces of the energy distributor 21 and/or the control units 7 of the heated formwork elements 1 can also be configured as a single data interface, wherein the energy distributor 21 and/or the control units 7 of the heated formwork elements 1 can be wirelessly connected or linked via this single data interface to the remote control 25 via the first data interface and the cloud server 26, in particular according to a mobile communication standard, in order to transmit the setpoint temperature to be regulated and/or the time-dependent temperature curve for the setpoint temperature to be regulated.
  • FIG. 4 Figure 1 shows an exemplary representation of the arrangement and interconnection of the individual components of an embodiment of a formwork system 20 according to the present invention.
  • a formwork system 20 made of Fig. 4 The formwork system comprises 20 individual heated formwork elements. 1. Unless otherwise noted, the properties and advantages of the elements described in the following apply. Figs. 1 , 2a, 2b, 2c and 2d The illustrated embodiments of a heated formwork element 1, or the properties and advantages of the one described in Fig. 3 illustrated embodiment of a formwork system 20 analogous for the heated formwork elements 1 or for the formwork system 20 made of Fig. 4 .
  • the heated formwork elements 1 of the formwork system 20 comprise, as shown in Figs. 1 , 2a, 2b, 2c , 2d and 3
  • the figures show a formwork panel 2 comprising a formwork skin 3, a heating element 4, a panel core 5 and at least one temperature sensor 6, a control unit 7 with a switching regulator 8, and a frame structure 9.
  • a formwork panel 2 comprising a formwork skin 3, a heating element 4, a panel core 5 and at least one temperature sensor 6, a control unit 7 with a switching regulator 8, and a frame structure 9.
  • the heated formwork elements 1 of the formwork system 20 are arranged in six separate groups of four heated formwork elements 1 each, the control units 7 of which are connected to each other in an electrical series circuit.
  • the power distributor 21 is connected via electrical cables 10 to the control units 7 of a total of six "first" heated formwork elements 1a.
  • the control unit 7 of each "first" heated formwork element 1a is connected via an electrical cable 10 to one control unit 7 of each "second" heated formwork element 1b.
  • the control unit 7 of each "second” heated formwork element 1b is in turn connected via an electrical cable 10 to one control unit 7 of each "third” heated formwork element 1c.
  • the control unit 7 of each "third” heated formwork element 1c is in turn connected via an electrical cable 10 to a control unit 7 of each "fourth" heated formwork element 1d.
  • the power distributor 21 of the formwork system 20 has a nominal input voltage of 400 V and a nominal input current of 32 A. Furthermore, the power distributor 21 includes a power supply unit to convert an electrical input voltage into an output voltage, whereby the power distributor 21 outputs a maximum electrical output voltage of approximately 230 V and a maximum output current of approximately 16 A to the control units 7.
  • the control unit 7 of each individual heated formwork element 1 has a power supply to convert an electrical input voltage into an output voltage, with the control unit 7 supplying to the heating element 4 a maximum electrical output voltage of about 50 V and a maximum output current of about 20 A.
  • FIG. 5 Figure 1 shows a block diagram of an embodiment of a method 100 for controlling a concrete temperature when concreting structural elements by means of a heated formwork element 1 or by means of a formwork system 20 according to the present invention.
  • a first process step 101 of process 100 the temperature of the concrete on the workpiece side 12 of the heated formwork element 1 is measured using the temperature sensor 6.
  • the temperature sensor 6 is preferably a temperature sensor 6 integrated into the heated formwork element 1.
  • This measured actual temperature of the concrete can then be compared with a predetermined target temperature of the concrete.
  • the comparison of the measured actual temperature of the concrete can be carried out, for example, with a target temperature of the concrete stored in the switching controller 8 of the heated formwork element 1 or in the control unit 22 of the energy distributor 21 of the formwork system 20, or with a temperature curve for the target temperature of the concrete to be regulated, in particular a time-dependent one.
  • the measured actual temperature of the concrete is compared with a target temperature of the concrete to be regulated or a time-dependent temperature curve for the target temperature of the concrete to be regulated, which was calculated as a function of a concrete used for concreting and an outside temperature.
  • the heating power of the heating element 4 of the heated formwork element 1 is then regulated as a function of the actual temperature of the concrete measured by the temperature sensor 6 and a predetermined target temperature.
  • the heating power of the heating element 4 of the heated formwork element 1 is regulated such that the measured actual temperature of the concrete is adjusted to the predetermined target temperature of the concrete.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein beheizbares Schalungselement zum Betonieren von Bauwerksteilen, folgende Bauteile aufweisend: eine Schalungsplatte mit einer Schalhaut, einem Heizelement, einem Plattenkern und wenigstens einem Temperatursensor, wobei eine Oberfläche der Schalhaut eine Werkstückseite der Schalungsplatte, welche bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des beheizbaren Schalungselements in Kontakt mit Beton kommt, bildet, wobei das Heizelement, insbesondere ein Heizvlies, Heizdraht oder ein Heizrohr, zwischen dem Plattenkern und der Werkstückseite angeordnet ist und eingerichtet ist, um die Schalhaut zu erwärmen, wobei der Plattenkern eine mechanische Belastung, welche auf das beheizbare Schalungselement wirkt, aufnimmt und/oder abstützt, wobei der wenigstens eine Temperatursensor eingerichtet ist, um eine Temperatur auf der Werkstückseite zu messen; und ein Steuergerät, welches mit dem Temperatursensor signalübertragend verbindbar oder verbunden ist und einen Schaltregler für das Heizelement aufweist, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, um eine Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln, und wobei das Steuergerät auf einer der Schalhaut abgewandten Seite des Schalungselements an der Schalungsplatte oder einem anderen Bauteil des Schalungselements angeordnet, insbesondere angebracht, ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein zugehöriges Schalungssystem sowie ein Verfahren zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements oder mittels eines Schalungssystems.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein beheizbares Schalungselement zum Betonieren von Bauwerksteilen, aufweisend eine Schalungsplatte mit einer Schalhaut, einem Heizelement, einem Plattenkern und wenigstens einem Temperatursensor, sowie ein Steuergerät, welches mit dem Temperatursensor signalübertragend verbindbar oder verbunden ist und einen Schaltregler für das Heizelement aufweist, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, um eine Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln und wobei das Steuergerät auf einer der Schalhaut abgewandten Seite des Schalungselements an der Schalungsplatte oder einem anderen Bauteil des Schalungselements angeordnet, insbesondere angebracht, ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein zugehöriges Schalungssystem sowie ein Verfahren zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements oder mittels eines Schalungssystems.
  • Zum Betonieren von Bauwerksteilen kommen in der Regel Schalungen zum Einsatz, die die Form des Bauwerkteils als "Negativ" vorgeben, in die beim Betonieren Flüssigbeton oder Ortbeton gegossen wird und die nach dem Aushärten des Betons wieder entfernt werden. Die Nutzungsdauer von Schalungsmaterial im Einsatz auf der Baustelle und die damit verbundenen Kosten sind entsprechend abhängig von den Aushärtezeiten des Betons. Daher ist es von großen Interessen, die Aushärtezeiten des Betons genau zu kontrollieren und gegebenenfalls zu beeinflussen.
  • Zur Reduzierung der Kohlenstoffemission in der Bauindustrie kommt es vermehrt zum Einsatz von Betonen mitverringertem CO2-Fußabdruck. Derartige Betone haben jedoch im Allgemeinen den Nachteil, dass sie bedeutend länger zum Aushärten benötigen, wodurch sich das Ausschalen verzögert. Entsprechend kommt das Schalungsmaterial länger zum Einsatz, was die Bauzeit erhöht und entsprechend höhere Kosten zufolge hat.
  • Um die Aushärtezeiten von Beton zu verringern oder bei tiefen Umgebungstemperaturen überhaupt erst zu ermöglichen, können beheizbare Schalungen zum Einsatz kommen. Derartige Schalungen werden mit Energie versorgt, die auf den in die Schalung gegossenen und aushärtenden Beton übertragen wird und somit zu dessen Erwärmung und zur Beschleunigung der Aushärtung führt.
  • Das Dokument CN 105201201 A betrifft ein intelligentes, temperaturgeregeltes elektrisch-beheizbares Schalungselement, aufweisend einen Schalungskörper mit einer Trägerplatte und einem Paneel, wobei sich zwischen Trägerplatte und Paneel Heizdrähte befinden; sowie eine elektrische Steuervorrichtung mit einem elektrischen Regler und einem Temperatursensor, wobei der elektrische Regler mit den Heizdrähten bzw. dem Temperatursensor verbunden ist, der Temperatursensor im Beton eingebettet ist und der elektrische Regler dazu dient, die Signale des Temperatursensors zu erfassen und entsprechend der erfassten Signalen des Temperatursensors die wärmeerzeugenden Drähte ein- und auszuschalten.
  • Das Dokument DE 20 2021 104 298 U1 betrifft ein Heiz- und Wärmedämmsystem für eine Gießschalung während des Baus im Winter, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: eine Heizschicht, die an der Außenseite der Schalung angeordnet ist und eine Vielzahl von Heizdrähten aufweist; einen Temperatursensor, der an der Außenseite der Schalung angeordnet ist; eine Wärmedämmschicht, die auf die Heizschicht aufgetragen ist; und ein Temperatursteuerungssystem das elektrisch mit der Heizschicht und dem Temperatursensor verbunden ist und zur Steuerung des Heiz- und Wärmedämmsystems ausgebildet ist
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes beheizbares Schalungselement sowie ein zugehöriges Schalungssystem zum Betonieren von Bauwerksteilen bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein beheizbares Schalungselement und zugehöriges Schalungssystem bereitzustellen, mit welchen das Schalungssystem flexibel an das zu erstellende Bauwerk angepasst werden kann und ein Aufwand zur Verschaltung der Schalungselemente des Schalungssystems gering gehalten werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein beheizbares Schalungselement zum Betonieren von Bauwerksteilen, folgende Bauteile aufweisend: eine Schalungsplatte mit einer Schalhaut, einem Heizelement, einem Plattenkern und wenigstens einem Temperatursensor, wobei eine Oberfläche der Schalhaut eine Werkstückseite der Schalungsplatte, an welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des beheizbaren Schalungselements Beton anliegt, bildet, wobei das Heizelement, insbesondere ein Heizvlies, Heizdraht oder ein Heizrohr, zwischen dem Plattenkern und der Werkstückseite angeordnet ist und eingerichtet ist, um die Schalhaut zu erwärmen, wobei der Plattenkern eine mechanische Belastung, welche auf das beheizbare Schalungselement wirkt, aufnimmt und/oder abstützt, wobei der wenigstens eine Temperatursensor eingerichtet ist, um eine Temperatur auf der Werkstückseite zu messen; und ein Steuergerät, welches mit dem Temperatursensor signalübertragend verbindbar oder verbunden ist und einen Schaltregler für das Heizelement aufweist, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, um eine Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln, und wobei das Steuergerät auf einer der Schalhaut abgewandten Seite des Schalungselements an der Schalungsplatte oder einem anderen Bauteil des Schalungselements angeordnet, insbesondere angebracht, ist.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schalungssystem, aufweisend: eine Mehrzahl an, insbesondere 24, beheizbaren Schalungselementen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung; und einen Energieverteiler, welcher eingerichtet ist, die Steuergeräte der beheizbaren Schalungselemente mit Energie, insbesondere elektrischer Energie oder thermischer Energie, zu versorgen, wobei die beheizbaren Schalungselemente und der Energieverteiler mittels Energie- und Datenübertragungsverbindungen, insbesondere Elektrokabeln oder Schläuchen, zur Energie- und Datenübertragung verbindbar oder verbunden sind.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder mittels eines Schalungssystems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, folgende Arbeitsschritte aufweisend: Messen einer Temperatur auf der Werkstückseite mittels des Temperatursensors; und Regeln einer Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur.
  • Eine Schalhaut im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise diejenige äußere Schicht einer Schalungsplatte, welche bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eines Schalungselements, insbesondere über das zwischen Schalhaut und Beton befindliche Trennmittel, in Kontakt mit dem Beton kommt und somit die Oberfläche des Betons maßgeblich bestimmt. Eine Schalhaut im Sinne der Erfindung dient vorzugsweise zudem als Verschleißschicht.
  • Ein Heizelement im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Energieform, insbesondere elektrische Energie, in thermische Energie umzuwandeln und durch diese thermische Energie einen angrenzenden Raum oder ein angrenzendes Bauteil zu erwärmen.
  • Ein Steuergerät im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine mittels eines Sensors gemessene physikalische Eingangskenngröße, insbesondere eine Temperatur, mit einer im Steuergerät eingespeicherten oder berechneten Sollgröße zu vergleichen, und im Falle eines Nicht-Übereinstimmens der gemessenen Kenngröße mit dem eingespeicherten Wert einen physikalischen Prozess mittels eines Schaltreglers nachzuregeln, so dass der gemessene Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt.
  • Ein Temperatursensor im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein temperaturabhängiges elektrisches Signal zu messen und auf Basis dieses elektrischen Signals die in der Umgebung des Temperatursensors herrschende Temperatur auszugeben.
  • Die Erfindung beruht insbesondere auf dem Ansatz, dass alle Bestandteile des beheizbaren Schalungselements, einschließlich Heizelement, Temperatursensor und Steuergerät samt Schaltregler, direkt am beheizbaren Schalungselement angeordnet oder angebracht oder sogar in dieses integriert sind, sodass alle Bestandteile des beheizbaren Schalungselements eine eigenständige und unabhängige Einheit bilden. Dies ermöglicht es, den Aushärteprozess des Betons, insbesondere die Aushärtezeit des Betons, individuell und je nach am jeweiligen beheizbaren Schalungselement vorherrschenden Bedingungen optimal zu steuern und somit den Ausschalzeitpunkt wirtschaftlich sinnvoll zu takten.
  • Vorzugsweise ist eine Signalverbindung zwischen dem Steuergerät und dem Temperatursensor drahtlos ausgebildet. Dadurch ist kein Verbindungskabel zwischen dem Steuergerät und dem Temperatursensor zur Signalübertragung notwendig, was die Komplexität des Schalungselementes verringert.
  • Vorzugsweise erstreckt sich das Heizelement wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Schalungsplatte. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Beton über die gesamte Fläche des beheizbaren Schalungselements wenigstens im Wesentlichen gleichmäßig erwärmt wird und somit gleichmäßig aushärtet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements ist der Temperatursensor wenigstens teilweise zwischen der Werkstückseite und einer Rückseite der Schalungsplatte angeordnet.
  • Die Rückseite der Schalungsplatte bezeichnet erfindungsgemäß die der Werkstückseite gegenüberliegenden Seite der Schalungsplatte.
  • Die Anordnung des Temperatursensors wenigstens teilweise zwischen der Werkstückseite und der Rückseite der Schalungsplatte ermöglicht es einerseits, die an der Werkstückseite anliegende Temperatur des Betons zu messen, wobei der Temperatursensor andererseits nicht in den Beton hineinragt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist der Plattenkern eine Ausnehmung, insbesondere eine Fräsung, vorzugsweise auf der der Schalhaut zugewandten Seite, auf, in welcher der Temperatursensor wenigstens teilweise angeordnet ist.
  • Die Anordnung des Temperatursensors wenigstens teilweise in einer Ausnehmung des Plattenkerns ermöglicht es den Temperatursensor platzsparend direkt in die Schalungsplatte zu integrieren. Ferner werden Unebenheiten der Schalhaut vermieden.
  • Vorzugsweise ist der Temperatursensor an dem Plattenkern befestigt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Temperatursensor während des Einsatzes des Schalungselementes einem fixen Ort verbleibt und Temperaturmessungen stets an derselben Stelle durchgeführt werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements ist der Temperatursensor und/oder das Heizelement wenigstens teilweise in der Schalhaut angeordnet.
  • Somit kann die Schalhaut zusammen mit dem Temperatursensor und/oder dem Heizelement als eine einzelne Schicht ausgebildet sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist die Schalungsplatte im Bereich von gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein elektrisches Kontaktelement auf, wobei sich das Heizelement zwischen den elektrischen Kontaktelement erstreckt und wobei die elektrischen Kontaktelemente das Heizelement elektrisch kontaktieren.
  • Vorzugweise ist das Heizelement über die gesamte Fläche des beheizbaren Schalungselements segmentiert elektrisch kontaktiert. Dies ermöglicht es, Ausschnitte aus dem gesamten beheizbaren Schalungselements zu realisieren und dennoch eine Beheizung zu gewährleisten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist dieses als weiteres Bauteil eine Rahmenstruktur auf, welche die Schalungsplatte auf einer Rückseite der Schalungsplatte verstärkt, wobei das Steuergerät vorzugsweise in einem von der Rahmenstruktur gebildeten Zwischenraum angeordnet ist.
  • Die Rahmenstruktur erhöht die Stabilität des beheizbaren Schalungselements und nimmt die mechanische Belastung, welche auf das beheizbare Schalungselement wirkt, auf bzw. stützt das beheizbare Schalungselement ab. Die Anordnung des Steuergerätes in einem von der Rahmenstruktur gebildeten Zwischenraum ermöglicht es, das Steuergerät platzsparend und zugleich sicher in das beheizbare Schalungselement zu integrieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements ragt das Steuergerät nicht wesentlich über die Rahmenstruktur hinaus.
  • Ein über die Rahmenstruktur des beheizbaren Schalungselements hinausragendes Steuergerät könnte den Betrieb auf der Baustelle stören, zudem könnte das Steuergerät leicht beschädigt werden. Durch die Anordnung des Steuergerätes in einem von der Rahmenstruktur gebildeten Zwischenraum, wobei das Steuergerät nicht wesentlich über die Rahmenstruktur hinausragt, kann gewährleistet werden, dass das Steuergerät den Betrieb auf der Baustelle nicht beeinträchtigt, zudem bietet die Rahmenstruktur entsprechend Schutz für das Steuergerät.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist das Steuergerät ein Netzteil auf, um eine elektrische Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zu wandeln, wobei das Steuergerät an das Heizelement vorzugsweise eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 45 V bis 50 V, insbesondere etwa 48 V, oder eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 15 A bis 25 A, insbesondere etwa 20 A, bevorzugt eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 45 V bis 50 V, insbesondere etwa 48 V, und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 15 A bis 25 A, insbesondere etwa 20 A, am bevorzugtesten eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 50 V und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 20 A ausgibt.
  • Der Betrieb des Heizelements im Kleinspannungsbereich ermöglicht einen energieeffizienten Einsatz des beheizbaren Schalungselements. Darüber hinaus wird durch den Betrieb des Heizelements in einem Spannungsbereich unterhalb der dauernd zulässigen Berührungsspannung für erwachsene Menschen ein sicherer Einsatz des beheizbaren Schalungselements gewährleistet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist das Steuergerät wenigstens zwei Anschlüsse auf, welche jeweils eingerichtet sind, mit einer Energie- und Datenübertragungsverbindung, insbesondere einem Elektrokabel oder einem Schlauch, verbunden zu werden.
  • Dies ermöglicht es, dass das beheizbare Schalungselemente mittels Energie- und Datenübertragungsverbindungen, insbesondere Elektrokabeln bei elektrischer Energie oder Schläuchen bei thermischer Energie, zur Energie- und Datenübertragung mit einem Energieverteiler verbunden werden kann. Im Falle von zwei Anschlüssen können die einzelnen Steuergeräte unterschiedlicher beheizbarer Schalungselemente darüber hinaus untereinander mittels Energie- und Datenübertragungsverbindungen, insbesondere Elektrokabeln oder Schläuchen, zur Energie- und Datenübertragung verbunden werden. In diesem Fall muss nur ein Steuergerät eines ersten Schalungselements mit einem Energieverteiler verbunden sein. Weitere Steuergeräte anderer Schalungselemente können ausgehend von diesem Steuergerät verschaltet werden. Je nach Anzahl der Anschlüsse des Steuergeräts des ersten Schalungselements und der Steuergeräte der weiteren Schalungselemente können diese vorzugsweise alle mit dem ersten Schalungselement oder weiter vorzugsweise untereinander in einer Reihenschaltung verbunden sein. Auch Mischformen sind vorzugsweise möglich, bei denen manche Schalungselemente mit dem Steuergerät des ersten Schalungselements und manche ausgehend von dem Steuergerät des ersten Schalungselements in Reihe verschaltet sind. Durch eine Verschaltung weiterer Schalungselemente in Reihe kann die Anzahl von Kabeln oder Schläuchen zu dem Energieverteiler verringert werden und damit Material eingespart und die Ordnung auf einer Baustelle verbessert werden. Insbesondere können die einzelnen Steuerungen modular miteinander verbunden werden, wodurch ein flexibler Einsatz der Schalungselemente möglich ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des beheizbaren Schalungselements weist das Steuergerät ein Gehäuse auf, welches wenigstens eine Wasserdichtigkeit gemäß IPX5 und/oder wenigstens einen Berührungsschutz gemäß IP6X bereitstellt.
  • Ein Mindestmaß an Wasserdichtigkeit und Berührungsschutz des Gehäuses des Steuergeräts gewährleistet einen sicheren Einsatz des Steuergeräts und somit des beheizbaren Schalungselements auf einer Baustelle unter den dort herrschenden Voraussetzungen sowie unter möglichen unterschiedlichen Umwelteinflüssen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems sind die beheizbaren Schalungselemente wenigstens teilweise in Gruppen von zwei bis zehn, insbesondere vier, beheizbaren Schalungselementen angeordnet, deren Steuergeräte untereinander in einer elektrischen Reihenschaltung verbunden sind.
  • Vorzugsweise ist nur ein einziges Steuergerät der Gruppe von beheizbaren Schalungselementen mit dem Energieverteiler elektrisch verbunden. Dies ermöglicht eine flexiblere Positionierung der einzelnen beheizbaren Schalungselemente, da nicht jedes Steuergerät der beheizbaren Schalungselemente einer Gruppe von beheizbaren Schalungselementen mit dem Energieverteiler verbunden werden muss.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems ist der Energieverteiler mit den Steuergeräten der Mehrzahl an beheizbaren Schalungselementen, insbesondere über die Energie- und Datenübertragungsverbindung, signalübertragend verbindbar oder verbunden und weist eine Steuereinheit auf, um den Steuergeräten eine einzuregelnde Solltemperatur für den Schaltregler vorzugegeben.
  • Dies ermöglicht es, dass allen Steuergeräten der Mehrzahl an beheizbaren Schalungselementen des Schalungssystems über die Steuereinheit des Energieverteilers von einem zentralen Punkt aus eine einzuregelnde Solltemperatur für den Schaltregler vorgegeben werden kann, ohne dass dem Steuergerät jedes einzelnem beheizbaren Schalungselements einzeln eine einzuregelnde Solltemperatur für den Schaltregler vorgegeben werden muss.
  • Vorzugsweise gibt die einzuregelnde Solltemperatur eine Temperatur an der Oberfläche der Schalhaut an. Da auch der Temperatursensor eines beheizbaren Schalungselements eine Temperatur an der Oberfläche der Schalhaut angibt, wird somit ein besserer Abgleich zwischen mittels Temperatursensor gemessenen Isttemperatur und einzuregelnder Solltemperatur ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, um jedem einzelnen Steuergerät der Mehrzahl an Schalungselementen des Schalungssystems eine individuell einzuregelnde Solltemperatur vorzugeben. Somit kann gewährleistet werden, dass die Temperatur an unterschiedlichen Schalungselementen mit unter Umständen unterschiedlichen Aushärtebedingungen des Betons an die jeweils vorherrschenden Bedingungen angepasst werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems ist in dem Schaltregler und/oder in der Steuereinheit eine, insbesondere zeitabhängige, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur hinterlegbar.
  • Dies ermöglicht es dem Schalungssystem den Temperaturverlauf an den beheizbaren Schalungselementen und somit die Aushärtung des Betons optimiert zu steuern. Es kann eine Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur hinterlegt werden, sodass das Schalungssystem automatisch die mittels Temperatursensor gemessene Isttemperatur mit der durch die hinterlegte Temperaturkurve vorgegebenen Solltemperatur abgleicht und gegebenenfalls die Isttemperatur mittels des Heizelements an die Solltemperatur angleicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems weist der Energieverteiler des Weiteren eine Nutzerschnittstelle auf, an welcher die einzuregelnde Solltemperatur oder eine, insbesondere zeitabhängige, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur einstellbar ist.
  • Dies ermöglicht es einem Nutzer, allen Steuergeräten der Mehrzahl an beheizbaren Schalungselementen des Schalungssystems über die Nutzerschnittstelle des Energieverteilers zentral eine einzuregelnde Solltemperatur für die Schaltregler vorzugegeben. Vorzugsweise bietet die Nutzerschnittstelle dem Nutzer die Möglichkeit, jedem einzelnen Steuergerät der Mehrzahl an Schalungselementen des Schalungssystems eine individuell einzuregelnde Solltemperatur oder eine, insbesondere zeitabhängige, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur vorzugeben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems weist dieses des Weiteren auf:
    Mittel zum Berechnen einer einzuregelnden Solltemperatur in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur und/oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur.
  • Dadurch kann für unterschiedlichste Szenarien, d.h., für unterschiedlichste zum Betonieren eingesetzte Betone sowie unterschiedlichste Außentemperaturen, individuell eine einzuregelnde Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur berechnet werden. Diese individuell berechneten einzuregelnden Solltemperaturen und/oder zeitabhängigen Temperaturkurven für die einzuregelnden Solltemperaturen können dann den einzelnen Steuergeräten der Mehrzahl an Schalungselementen des Schalungssystems vorgegeben werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems weist dieses des Weiteren eine Fernsteuerung auf, welche die Mittel zum Berechnen und eine erste Datenschnittstelle aufweist, wobei auch das Steuergerät und/oder der Energieverteiler eine zweite Datenschnittstelle aufweist, an welcher die einzuregelnde Solltemperatur einstellbar ist, und wobei die Fernsteuerung mit dem Steuergerät und/oder dem Energieverteiler signalübertragend verbindbar oder verbunden ist, um die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Dies ermöglicht es einem Nutzer auch aus gewisser Entfernung zum Schalungssystem eine einzuregelnde Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu berechnen und diese entweder direkt an die Steuergeräte der Mehrzahl an Schalungselementen und/oder and den Energieverteiler des Schalungssystems zu übertragen.
  • Vorzugsweise sind die erste und die zweite Datenschnittstelle drahtlos signalübertragend verbindbar oder verbunden, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard. Somit sind kein Verbindungskabel zwischen erster und zweiter Datenschnittstelle notwendig, was die Komplexität des Schalungssystems verringert. Einem Nutzer wird damit ermöglicht, eine einzuregelnden Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur drahtlos zu übertragen, was dem Nutzer größere Flexibilität hinsichtlich des Ortes gibt, von wo aus der Nutzer die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur vorgibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schalungssystems weist dieses des Weiteren einen Cloudserver mit den Mitteln zum Berechnen auf, wobei das Steuergerät und/oder der Energieverteiler eine dritte Datenschnittstelle aufweisen, wobei der Cloudserver über die dritte Datenschnittstelle mit dem Steuergerät und/oder dem Energieverteiler signalübertragend verbindbar oder verbunden ist, um die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Vorzugsweise sind der Cloudserver und die dritte Datenschnittstelle drahtlos signalübertragend verbindbar oder verbunden, insbesondere nach einem Mobilfunkstandard oder einem Langstreckenfunknetz, vorzugsweise einem LoRa. Dem Steuergerät und/oder dem Energieverteiler kann somit eine einzuregelnden Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur vorgegeben werden, ohne dass sich ein Nutzer in direkter Umgebung zu dem Schalungssystem befinden muss. Darüber können eine Vielzahl an sich an unterschiedlichsten Orten befindliche Nutzer auf den Cloudserver zugreifen und eine einzuregelnden Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur vorgeben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zusätzlich den folgenden Arbeitsschritt auf: Messen eines Drucks auf der Werkstückseite mittels eines Drucksensors, wobei die Heizleistung des Heizelements zusätzlich in Abhängigkeit eines von dem Drucksensor gemessenen Drucks geregelt wird. Entsprechend kann das Schalungselement gemäß dem ersten Aspekt und/oder das Schalungssystem gemäß dem zweiten Aspekt einen Drucksensor aufweisen.
  • Mittels des Drucksensors kann der hydrostatische Druck des flüssigen Betons in einer Betonschalung gemessen werden. Nimmt der Druck ab, ist dies ein Anzeichen dafür, dass der Beton aushärtet. Mithin kann durch das Vorsehen eines solchen Drucksensors der Grad der Aushärtung nicht nur über die Temperatur bzw. die in den Beton eingebrachte Wärme bestimmt werden, sondern auch über einen Messparameter, welcher direkt vom Grad der Aushärtung abhängt. Hierdurch kann eine Regelung der Heizelemente noch genauer erfolgen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements;
    Fig. 2a
    eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements;
    Fig. 2b
    eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements;
    Fig. 2c
    eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements;
    Fig. 2d
    eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements;
    Fig. 3
    eine Darstellung der einzelnen Bestandteile eines Ausführungsbeispiel eines Schalungssystems;
    Fig. 4
    eine beispielhafte Darstellung der Anordnung und Verschaltung der einzelnen Bestandteile eines Ausführungsbeispiel eines Schalungssystems; und
    Fig. 5
    ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements oder mittels eines Schalungssystems.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein bevorzugte Ausführungsbeispiel eines beheizbaren Schalungselements 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht.
  • Das beheizbare Schalungselement 1 umfasst eine Schalungsplatte 2, die eine Schalhaut 3, ein Heizelement 4, einen Plattenkern 5 und mindestens einen Temperatursensor 6 aufweist, ein Steuergerät 7 mit einem Schaltregler 8, sowie eine Rahmenstruktur 9, die übersichtshalber nicht dargestellt ist.
  • Die Schalungsplatte 2 ist schichtweise aus dem Plattenkern 5, dem Heizelement 4 und der Schalhaut 3 aufgebaut, wobei den überwiegenden Teil der Dicke der Schalungsplatte 2 der Plattenkern 5 ausmacht. Insbesondere können der Plattenkern 5 eine Dicke von ca. 18 mm und die Schalhaut 3 und das Heizelement 4 jeweils eine Dicke von ca. 1 mm aufweisen.
  • Der Plattenkern 5 besteht vorzugsweise aus Holz oder Kunststoff. Primär dient der Plattenkern 5 dazu, eine mechanische Belastung, welche auf das beheizbare Schalungselement 1 wirkt, aufzunehmen und/oder abzustützen. Der Plattenkern 5 dient vorzugsweise zudem dazu, die durch das Heizelement 4 beheizte Werkstückseite 11 des beheizbaren Schalungselements 1 hin zur kalten Umgebung zu isolieren.
  • Auch die Schalhaut 3 besteht vorzugsweise aus Holz. Alternativ kann die Schalhaut 3 aber auch aus einem anderen Material, wie beispielsweise einem Metall oder einer Legierung, z.B. Aluminium oder Stahl, oder einem geeigneten Kunststoff bestehen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 4 als Heizvlies ausgebildet, welches sich über die gesamte Schalungsplatte 2 erstreckt. Dies ermöglicht es, den Beton über die gesamte Fläche des beheizbaren Schalungselements 1 gleichmäßig zu erwärmen und somit eine gleichmäßige Aushärtung des Betons zu erreichen. Die Schalungsplatte 2 weist elektrische Kontaktelemente (13A, 13B) auf, die das Heizvlies 4 elektrisch kontaktieren. Die Schalungsplatte 2 kann beispielsweise im Bereich von gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein elektrisches Kontaktelement (13A, 13B) aufweisen. Das Heizvlies 4 erstreckt sich zwischen den elektrischen Kontaktelementen (13A, 13B), die das Heizvlies 4 elektrisch kontaktieren. Alternativ kann die Schalungsplatte 2 auch über die gesamte Fläche der Schalungsplatte 2 elektrische Kontaktelemente (13A, 13B, ...) aufweisen, die das Heizvlies 4 segmentiert elektrisch kontaktieren.
  • Der Temperatursensor 6 ist dazu eingerichtet, eine Temperatur auf der Werkstückseite 11 an der Oberfläche der Schalhaut 3 mittelbar oder unmittelbar zu messen. Der Temperatursensor 6 ist vorzugsweise ein Thermoelement, ein Widerstandsfühler oder ein Thermistor. Der Temperatursensor 6 ist vorzugsweise am Plattenkern 5 befestigt, wobei das beheizbare Schalungselement 1 weiter vorzugsweise eine Ausnehmung auf der der Schalhaut 3 zugewandten Seite aufweist, in welcher der Temperatursensor 6 angeordnet ist. Weiter vorzugsweise kann der Temperatursensor 6 in der Schalhaut 3 (Fig. 2b) oder wenigstens teilweise in einer Ausnehmung des Plattenkerns 5 auf der der Schalhaut 3 zugewandten Seite (Fig. 2a) angeordnet sein. Vorzugsweise kann das Heizelement 4 an der Position des Temperatursensors 6 eine Aussparung aufweisen. Weiter vorzugsweise kann das Heizelement 4 dann in dieser Aussparung angeordnet sein (Fig. 2c).
  • Das Steuergerät 7 mit dem Schaltregler 8 ist auf der Rückseite 12 der Schalungsplatte 2 angebracht und mit dem Temperatursensor 6 vorzugsweise drahtlos verbunden. In Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor 6 gemessenen Isttemperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur kann die Heizleistung des Heizvlies 4 durch das Steuergerät 7 und den Schaltregler 8 geregelt werden, um somit die Isttemperatur des aushärtenden Betons an die Solltemperatur anzugleichen.
  • Das Beheizbares Schalungselement 1 kann zusätzlich eine Öffnung 14 aufweisen, welche sich von der Rückseite 12 des beheizbaren Schalungselements 1, zu der Werkstückseite 11 erstreckt, so dass der Temperatursensor 6 oder zusätzlich ein weiterer Temperatursensor 15 (nicht dargestellt), der mit dem Beton in Kontakt ist und/oder in den Beton hineinragen kann und eine Temperatur des Betons direkt an einer Oberfläche des Betons messen kann, hindurchgeführt werden kann (Fig. 2d).
  • Zusätzlich kann das beheizbare Schalungselement 1 einen Drucksensor aufweisen, der den vom Beton auf der Werkstückseite 11 auf das beheizbare Schalungselement 1 ausgeübten Druck misst und somit Auskunft darüber gibt, wie schnell der Beton in das beheizbare Schalungselement 1 gegossen werden kann, ohne einen für das beheizbare Schalungselement 1 vorgegebenen maximalen Druck zu übersteigen. Auf Basis der Druckmessungen kann entsprechend überprüft werden, ob die durch das Steuergerät 7 und den Schaltregler 8 geregelte Heizleistung des Heizvlies 4 den gewünschten Aushärteeffekt des Betons herbeiführt.
  • Für den Fall, dass das Schalungselement 1 zusätzlich einen weiterer Temperatursensor 15, der in den Beton hineinragen kann und eine Temperatur des Betons direkt auf der Oberfläche des Betons messen kann, umfasst, ist das Steuergerät 7 auch mit dem weiteren Temperatursensor 15 vorzugsweise drahtlos verbunden. In Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor 6 an der Oberfläche der Schalhaut 3 gemessenen Isttemperatur und/oder einer von dem weiteren Temperatursensor 15 direkt auf der Oberfläche des Betons gemessenen Isttemperatur und einer vorgegebenen Solltemperatur kann die Heizleistung des Heizvlies 4 durch das Steuergerät 7 und den Schaltregler 8 geregelt werden, um somit die Isttemperatur des aushärtenden Betons an die Solltemperatur anzugleichen.
  • Zusätzlich kann das beheizbare Schalungselement 1 auf der Rückseite 12 eine weitere Schicht umfassen, die beispielsweise Aufdrucke zu Werbezwecken aufweist. Alternativ kann das beheizbare Schalungselement 1 auch in Bezug auf den Plattenkern 5 spiegelsymmetrisch aufgebaut sein, d.h. das beheizbare Schalungselement 1 umfasst auf der Rückseite 12 ein zweites Heizelement 4, eine zweite Schalhaut 3 sowie mindestens einen zusätzlichen Temperatursensor 6, welcher ebenso vorzugsweise drahtlos mit dem Steuergerät 7 und dem Schaltregler 8 verbunden ist. Durch einen symmetrischen Aufbau des beheizbaren Schalungselements 1 werden längere Einsatzzeiten des beheizbare Schalungselements 1 ermöglicht, bevor dieses komplett ausgetauscht werden muss, da im Falle einer abgenutzten Schalhaut 3 das beheizbare Schalungselement 1 einfach umgedreht werden kann sodass dann an der auf der Rückseite 12 befindlichen zweiten Schalhaut 3 bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des beheizbaren Schalungselements 1 Beton anliegt.
  • Fig. 2a zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel baugleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines beheizbaren Schalungselements 1, insbesondere hinsichtlich der Bestandteile sowie deren Anordnung.
  • In diesem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a weist der Plattenkern 5 eine Ausnehmung auf der der Schalhaut 3 zugewandten Seite auf, in welcher der Temperatursensor 6 wenigstens teilweise angeordnet ist. Der Temperatursensor 6 ist somit zumindest im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen dem Plattenkern 5 und dem Heizelement 4 angeordnet.
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass der Temperatursensor 6 direkt an dem Plattenkern 5 befestigt werden kann. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Temperatursensor 6 während des Einsatzes des Schalungselementes 1 an einem fixen Ort verbleibt und die Temperaturmessungen stets an derselben Stelle durchgeführt werden können.
  • Fig. 2b zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel baugleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines beheizbaren Schalungselements 1, insbesondere hinsichtlich der Bestandteile sowie deren Anordnung.
  • In diesem Ausführungsbeispiel weist die Schalhaut 3 eine Ausnehmung auf der dem Heizelement 4 zugewandten Seite auf, in welcher der Temperatursensor 6 wenigsten teilweise angeordnet ist. Der Temperatursensor 6 ist somit zumindest im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen der Schalhaut 3 und dem Heizelement 4 angeordnet.
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass der Temperatursensor 6 nah an dem aushärtenden Beton angeordnet ist und somit die Temperatur des aushärtenden Betons genau gemessen werden kann.
  • Fig. 2c zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel baugleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines beheizbaren Schalungselements 1, insbesondere hinsichtlich der Bestandteile sowie deren Anordnung.
  • In diesem Ausführungsbeispiel weist das Heizelement 4 auf der dem Plattenkern 5 zugewandten Seite an der Position des Temperatursensors 6 eine Aussparung auf, in welcher der Temperatursensor 6 wenigstens teilweise angeordnet ist. Der Temperatursensor 6 ist somit zumindest im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen dem Heizelement 4 und dem Plattenkern 5 angeordnet. Alternativ kann das Heizelement 4 auch auf der der Schalhaut 3 zugewandten Seite an der Position des Temperatursensors 6 eine Aussparung aufweisen, in welcher der Temperatursensor 6 wenigstens teilweise angeordnet ist. In diesem Fall ist der Temperatursensor 6 zumindest im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen dem Heizelement 4 und der Schalhaut 3 angeordnet.
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat zum einen den Vorteil, dass der Temperatursensor 6 direkt an dem Plattenkern 5 befestigt werden kann. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Temperatursensor 6 während des Einsatzes des Schalungselementes 1 an einem fixen Ort verbleibt und die Temperaturmessungen stets an derselben Stelle durchgeführt werden können. Zum anderen hat dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass der Temperatursensor 6 nah an dem aushärtenden Beton angeordnet ist und somit die Temperatur des aushärtenden Betons genau gemessen werden kann
  • Fig. 2d zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines beheizbaren Schalungselements 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel baugleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines beheizbaren Schalungselements 1, insbesondere hinsichtlich der Bestandteile sowie deren Anordnung.
  • In diesem Ausführungsbeispiel weist das beheizbare Schalungselement 1 eine Öffnung 14 auf, welche sich von der Rückseite 12 des beheizbaren Schalungselements 1, zu der Werkstückseite 11 erstreckt. Der Temperatursensor 6 oder ein weiterer Sensor 15, insbesondere ein weiterer Temperatursensor oder ein Drucksensor, der durch die Öffnung 14 hindurchgeführt wird, kann durch die Öffnung 14 an dem Beton anliegen und/oder in den Beton hineinragen und eine Temperatur oder einen Druck des Betons direkt auf der Oberfläche des Betons oder im Inneren des Betons messen. Die Öffnung kann hierbei werksseitig vorgesehen werden oder flexibel durch Bohren auf der Baustelle in das Schalungselement 1 eingebracht werden. Insbesondere ist das Heizelement 4 in der Weise ausgebildet, dass dessen Funktion durch das Einbringen eines Lochs nicht gestört wird.
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat zum einen den Vorteil, dass der Temperatursensor 6 oder der weitere Temperatursensor 15 in den Beton hineinragt und eine Temperatur des Betons direkt auf der Oberfläche des Betons oder im Inneren des Betons misst und somit die Temperatur des aushärtenden Betons genau gemessen werden kann. Zum anderen ist der Temperatursensor 6 oder der weitere Temperatursensor 15, der durch die Öffnung 14, welche sich von der Rückseite 12 des beheizbaren Schalungselements 1 zu der Werkstückseite 11 erstreckt, hindurchgeführt wird, auch während der Nutzung des beheizbaren Schalungselements 1 von der Rückseite 12 des beheizbaren Schalungselements 1 leicht zugänglich.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines Schalungssystems 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Das Schalungssystem 20 umfasst eine Mehrzahl an beheizbaren Schalungselementen 1. Der Übersicht halber ist nur ein einziges beheizbares Schalungselement 1 dargestellt. Sofern nicht anders angemerkt, gelten die Eigenschaften und Vorteile der in Figs. 1 , 2a, 2b, 2c und 2d dargestellten Ausführungsformen eines beheizbaren Schalungselements 1 analog für die beheizbaren Schalungselemente 1 des Schalungssystems 20 aus Fig. 3 .
  • Die beheizbaren Schalungselemente 1 des Schalungssystems 20 umfassen, wie in Figs. 1 , 2a, 2b und 2d dargestellt, eine Schalungsplatte 2, die eine Schalhaut 3, ein Heizelement 4, einen Plattenkern 5 und mindestens einen Temperatursensor 6 aufweist, ein Steuergerät 7 mit einem Schaltregler 8, sowie eine Rahmenstruktur 9. Der Übersicht halber sind nicht alle Bestandteile des gezeigten beheizbaren Schalungselements 1 dargestellt.
  • Das Schalungssystem 20 umfasst des Weiteren einen Energieverteiler 21, welcher mit den beheizbaren Schalungselementen 1 über Elektrokabel 10 zur Energie- und Datenübertragung verbunden ist. Der Energieverteiler 21 versorgt die beheizbaren Schalungselemente 1 mit elektrischer Energie.
  • Der Energieverteiler 21 weist vorzugsweise eine Steuereinheit 22 auf, um den Steuergeräten 7 eine einzuregelnde Solltemperatur für den Schaltregler 8 vorzugegeben.
  • Der Energieverteiler 21 weist des Weiteren vorzugsweise eine Nutzerschnittstelle 23 auf, an welcher die einzuregelnde Solltemperatur oder eine, insbesondere zeitabhängige, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur einstellbar ist.
  • Das Schalungssystem 20 umfasst weiterhin vorzugsweise Mittel 24 zum Berechnen einer einzuregelnden Solltemperatur in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur und/oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur.
  • Ferner weist das Schalungssystems 20 vorzugsweise eine Fernsteuerung 25 auf, welche die Mittel 24 zum Berechnen einer einzuregelnden Solltemperatur in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur und/oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur aufweist. Zudem weist die Fernsteuerung vorzugsweise eine erste Datenschnittstelle auf.
  • Der Energieverteiler 21 weist vorzugsweise eine zweite Datenschnittstelle auf, an welcher die einzuregelnde Solltemperatur einstellbar ist. Die erste Datenschnittstelle der Fernsteuerung 25 ist mit der zweiten Datenschnittstelle des Energieverteilers 21 vorzugsweise drahtlos signalübertragend, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard, verbunden, um die einzuregelnde Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen. Die Fernsteuerung 25 kann insbesondere ein Smartphone, ein Tablet oder ein Computer sein.
  • Alternativ oder zusätzlich können auch die Steuergeräte 7 der beheizbaren Schalungselemente 1 eine zweite Datenschnittstelle aufweisen, an welcher die einzuregelnde Solltemperatur einstellbar ist, wobei die erste Datenschnittstelle der Fernsteuerung 25 mit der zweiten Datenschnittstelle der Steuergeräte 7 vorzugsweise drahtlos signalübertragend, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard, verbunden ist, um alternativ oder zusätzlich die einzuregelnde Solltemperatur und/oder eine zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Weiterhin weist das Schalungssystem 20 einen Cloudserver 26 auf, welcher die Mittel 24 zum Berechnen einer einzuregelnden Solltemperatur in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur und/oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur aufweist.
  • Der Energieverteiler 21 weist eine dritte Datenschnittstelle auf, wobei der Cloudserver 26 über die dritte Datenschnittstelle mit dem Energieverteiler 21 drahtlos signalübertragend nach einem Mobilfunkstandard verbunden ist, um die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Alternativ oder zusätzlich können auch die Steuergeräte 7 der beheizbaren Schalungselemente 1 eine dritte Datenschnittstelle aufweisen, wobei der Cloudserver 26 über die dritte Datenschnittstelle mit den Steuergeräten 7 drahtlos signalübertragend nach einem Mobilfunkstandard verbunden ist, um die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Alternativ können die zweite und die dritte Datenschnittstellen des Energieverteilers 21 und/oder der Steuergeräte 7 der beheizbaren Schalungselemente 1 auch nur als eine einzige Datenschnittstelle ausgebildet sein, wobei der Energieverteiler 21 und/oder die Steuergeräte 7 der beheizbaren Schalungselemente 1 über diese eine Datenschnittstelle mit der Fernsteuerung 25 über die erste Datenschnittstelle und dem Cloudserver 26 drahtlos signalübertragend verbindbar oder verbunden sind, insbesondere nach einem Mobilfunkstandard, um die einzuregelnden Solltemperatur und/oder die zeitabhängige Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur zu übertragen.
  • Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Anordnung und Verschaltung der einzelnen Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines Schalungssystems 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In dem Ausführungsbeispiel eines Schalungssystems 20 aus Fig. 4 , umfasst das Schalungssystem 20 vierundzwanzig einzelne beheizbare Schalungselemente 1. Sofern nicht anders angemerkt, gelten die Eigenschaften und Vorteile der in Figs. 1 , 2a, 2b, 2c und 2d dargestellten Ausführungsformen eines beheizbaren Schalungselements 1 bzw. die Eigenschaften und Vorteile der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Schalungssystems 20 analog für die beheizbaren Schalungselemente 1 bzw. für das Schalungssystem 20 aus Fig. 4 .
  • Die beheizbaren Schalungselemente 1 des Schalungssystems 20 umfassen, wie in Figs. 1 , 2a, 2b, 2c , 2d und 3 dargestellt, jeweils eine Schalungsplatte 2, die eine Schalhaut 3, ein Heizelement 4, einen Plattenkern 5 und mindestens einen Temperatursensor 6 aufweist, ein Steuergerät 7 mit einem Schaltregler 8, sowie eine Rahmenstruktur 9 umfassen. Der Übersicht halber sind nicht alle Bestandteile der gezeigten beheizbaren Schalungselemente 1 dargestellt.
  • Die beheizbaren Schalungselemente 1 des Schalungssystems 20 sind in sechs einzelnen Gruppen von jeweils vier beheizbaren Schalungselementen 1 angeordnet, deren Steuergeräte 7 jeweils untereinander in einer elektrischen Reihenschaltung verbunden sind. Dies bedeutet, dass der Energieverteiler 21 über Elektrokabel 10 mit den Steuergeräten 7 von insgesamt sechs "ersten" beheizbaren Schalungselementen 1a verbunden ist. Das Steuergerät 7 jedes "ersten" beheizbaren Schalungselements 1a ist über ein Elektrokabel 10 mit jeweils einem Steuergerät 7 eines "zweiten" beheizbaren Schalungselements 1b verbunden. Das Steuergerät 7 jedes "zweiten" beheizbaren Schalungselements 1b ist wiederum über ein Elektrokabel 10 mit jeweils einem Steuergerät 7 eines "dritten" beheizbaren Schalungselements 1c verbunden. Das Steuergerät 7 jedes "dritten" beheizbaren Schalungselements 1c ist wiederum über ein Elektrokabel 10 mit jeweils einem Steuergerät 7 eines "vierten" beheizbaren Schalungselements 1d verbunden.
  • Der Energieverteiler 21 des Schalungssystems 20 weist eine Nenn-Eingangsspannung von 400 V und einen Nenn-Eingangsstrom von 32 A auf. Zudem weist der Energieverteiler 21 ein Netzteil auf, um eine elektrische Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zu wandeln, wobei der Energieverteiler 21 an die Steuergeräte 7 eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 230 V und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 16A ausgibt.
  • Das Steuergerät 7 jedes einzelnen beheizbaren Schalungselements 1 weist ein Netzteil auf, um eine elektrische Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zu wandeln, wobei das Steuergerät 7 an das Heizelement 4 eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 50 V und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 20 A ausgibt.
  • Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 100 zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements 1 oder mittels eines Schalungssystems 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 101 des Verfahrens 100 wird eine Temperatur des Betons auf der Werkstückseite 12 des beheizbaren Schalungselements 1 mittels des Temperatursensors 6 gemessen. Bei dem Temperatursensor 6 handelt es sich vorzugsweise um einen in das beheizbare Schalungselement 1 integrierten Temperatursensor 6.
  • Diese gemessene Isttemperatur des Betons kann anschließend mit einer vorgegebenen Solltemperatur des Betons abgeglichen werden.
  • Der Abgleich der gemessene Isttemperatur des Betons kann beispielsweise mit einer in dem Schaltregler 8 des beheizbaren Schalungselements 1 oder in der Steuereinheit 22 des Energieverteilers 21 des Schalungssystems 20 hinterlegten Solltemperatur des Betons oder einer, insbesondere zeitabhängigen, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur des Betons erfolgen.
  • Vorzugsweise erfolgt der Abgleich der gemessenen Isttemperatur des Betons mit einer einzuregelnden Solltemperatur des Betons oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur des Betons, welche in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur berechnet wurde.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 102 des Verfahrens 100 wird dann eine Heizleistung des Heizelements 4 des beheizbaren Schalungselements 1 in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor 6 gemessenen Isttemperatur des Betons und einer vorgegebenen Solltemperatur geregelt. Insbesondere wird die Heizleistung des Heizelements 4 des beheizbaren Schalungselements 1 derart geregelt, dass die gemessene Isttemperatur des Betons and die vorgegeben Solltemperatur des Betons angeglichen wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie es sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Beheizbares Schalungselement
    2
    Schalungsplatte
    3
    Schalhaut
    4
    Heizelement
    5
    Plattenkern
    6
    Temperatursensor
    7
    Steuergerät
    8
    Schaltregler
    9
    Rahmenstruktur
    10
    Energie- und Datenübertragungsverbindung
    11
    Werkstückseite
    12
    Rückseite
    13A, 13B
    elektrische Kontaktelement
    14
    Öffnung
    15
    weiterer Temperatursensor
    20
    Schalungssystem
    21
    Energieverteiler
    22
    Steuereinheit
    23
    Nutzerschnittstelle
    24
    Mittel zum Berechnen der Solltemperatur
    25
    Fernsteuerung
    26
    Cloudserver

Claims (15)

  1. Beheizbares Schalungselement (1) zum Betonieren von Bauwerksteilen, folgende Bauteile aufweisend:
    eine Schalungsplatte (2) mit einer Schalhaut (3), einem Heizelement (4), einem Plattenkern (5) und wenigstens einem Temperatursensor (6),
    wobei eine Oberfläche (11) der Schalhaut (3) eine Werkstückseite der Schalungsplatte (2), an welcher bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des beheizbaren Schalungselements (1) Beton anliegt, bildet,
    wobei das Heizelement (4), insbesondere ein Heizvlies, Heizdraht oder ein Heizrohr, zwischen dem Plattenkern (5) und der Werkstückseite angeordnet ist und eingerichtet ist, um die Schalhaut (3) zu erwärmen,
    wobei der Plattenkern (5) eine mechanische Belastung, welche auf das beheizbare Schalungselement (1) wirkt, aufnimmt und/oder abstützt,
    wobei der wenigstens eine Temperatursensor (6) eingerichtet ist, um eine Temperatur auf der Werkstückseite zu messen; und
    ein Steuergerät (7), welches mit dem Temperatursensor (6) signalübertragend verbindbar oder verbunden ist und einen Schaltregler (8) für das Heizelement (4) aufweist, wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, um eine Heizleistung des Heizelements (4) in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor (6) gemessenen Temperatur zu regeln, und wobei das Steuergerät (7) auf einer der Schalhaut (3) abgewandten Seite des Schalungselements (1) an der Schalungsplatte (2) oder einem anderen Bauteil des Schalungselements (1) angeordnet, insbesondere angebracht, ist.
  2. Beheizbares Schalungselement (1) nach Anspruch 1, wobei der Temperatursensor wenigstens teilweise zwischen der Werkstückseite und einer Rückseite der Schalungsplatte (2) angeordnet ist.
  3. Beheizbares Schalungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Plattenkern (5) eine Ausnehmung, insbesondere eine Fräsung, vorzugsweise auf der der Schalhaut (3) zugewandten Seite, aufweist, in welcher der Temperatursensor (6) wenigstens teilweise angeordnet ist.
  4. Beheizbares Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor (6) und/oder das Heizelement (4) wenigstens teilweise in der Schalhaut (3) angeordnet sind.
  5. Beheizbares Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalungsplatte (2) im Bereich von gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein elektrisches Kontaktelement (13A, 13B) aufweist, wobei sich das Heizelement (4) zwischen den elektrischen Kontaktelement (13A, 13B) erstreckt und wobei die elektrischen Kontaktelemente (13A, 13B) das Heizelement (4) elektrisch kontaktieren.
  6. Beheizbares Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als weiteres Bauteil eine Rahmenstruktur (9) aufweist, welche die Schalungsplatte (2) auf einer Rückseite der Schalungsplatte (2) verstärkt, wobei das Steuergerät (7) vorzugsweise in einem von der Rahmenstruktur (9) gebildeten Zwischenraum angeordnet ist.
  7. Beheizbares Schalungselement (1) nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät (7) nicht wesentlich über die Rahmenstruktur (9) hinausragt.
  8. Beheizbares Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (7) ein Netzteil aufweist, um eine elektrische Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zu wandeln, wobei das Steuergerät (7) an das Heizelement (4) vorzugsweise eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 45 V bis 50 V, insbesondere etwa 48 V, oder eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 15 A bis 25 A, insbesondere etwa 20 A, bevorzugt eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 45 V bis 50 V, insbesondere etwa 48 V, und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 15 A bis 25 A, insbesondere etwa 20 A, am bevorzugtesten eine maximale elektrische Ausgangsspannung von etwa 50 V und eine maximale Ausgangsstromstärke von etwa 20 A ausgibt.
  9. Beheizbares Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (7) wenigstens zwei Anschlüsse, aufweist, welche jeweils eingerichtet sind, mit einer Energie- und Datenübertragungsverbindung (10), insbesondere einem Elektrokabel oder einem Schlauch, verbunden zu werden.
  10. Schalungssystem (20), aufweisend:
    eine Mehrzahl an, insbesondere 24, beheizbaren Schalungselementen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und
    einen Energieverteiler (21), welcher eingerichtet ist, die Steuergeräte (7) der beheizbaren Schalungselemente (1) mit Energie, insbesondere elektrischer Energie oder thermischer Energie, zu versorgen,
    wobei die beheizbaren Schalungselemente (1) und der Energieverteiler (21) mittels Energie- und Datenübertragungsverbindungen (10), insbesondere Elektrokabeln oder Schläuchen, zur Energie- und Datenübertragung verbindbar oder verbunden sind.
  11. Schalungssystem (20) nach Anspruch 10, wobei die beheizbaren Schalungselemente (1) wenigstens teilweise in Gruppen von zwei bis zehn, insbesondere vier, beheizbaren Schalungselementen (1) angeordnet sind, deren Steuergeräte (7) untereinander in einer elektrischen Reihenschaltung verbunden sind.
  12. Schalungssystem (20) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Energieverteiler (21) mit den Steuergeräten (7) der Mehrzahl an beheizbaren Schalungselementen (1), insbesondere über die Energie- und Datenübertragungsverbindung (10), signalübertragend verbindbar oder verbunden ist und eine Steuereinheit (22) aufweist, um den Steuergeräten (7) eine einzuregelnde Solltemperatur für den Schaltregler (8) vorzugegeben.
  13. Schalungssystem (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei in dem Schaltregler (8) oder in der Steuereinheit (22) eine, insbesondere zeitabhängige, Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur hinterlegbar ist.
  14. Schalungssystem (20) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, des Weiteren aufweisend:
    Mittel (24) zum Berechnen einer einzuregelnden Solltemperatur in Abhängigkeit eines zum Betonieren eingesetzten Betons und einer Außentemperatur und/oder einer zeitabhängigen Temperaturkurve für die einzuregelnde Solltemperatur.
  15. Verfahren (100) zum Regeln einer Betontemperatur beim Betonieren von Bauwerksteilen mittels eines beheizbaren Schalungselements (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mittels eines Schalungssystems (20) gemäß deinem er Ansprüche 10 bis 14, folgende Arbeitsschritte aufweisend:
    Messen (101) einer Temperatur auf der Werkstückseite mittels des Temperatursensors (6); und
    Regeln (102) einer Heizleistung des Heizelements (4) in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor (6) gemessenen Temperatur.
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