DE102006037741A1

DE102006037741A1 - Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung

Info

Publication number: DE102006037741A1
Application number: DE102006037741A
Authority: DE
Inventors: Till Waas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung, mit einer Außenwand (100, 200, 300) und einem Dach (400, 500, 600), wobei die Außenwand und/oder das Dach einen mehrschaligen Aufbau aufweisen, wobei zwischen einer inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3) ein Luftspalt (4) vorgesehen ist, der von Umgebungsluft durchströmbar ist, wobei in dem Luftspalt (4) wenigstens ein Wärmetauscherrohr (5) vorgesehen ist, das von einem Niedertemperatur-Wärmeträgermedium durchströmt wird, wobei die Umgebungsluft den Luftspalt von unten (90, 91) nach oben bzw. schräg nach oben (4b) durchströmt und nach Durchströmen des Luftspalts in die Umgebung austritt (92), wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr (5) in der Nähe des Luftspalteintritts oder im Luftspalt angeordnet ist und wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr in den Bereich der Außenwand und/oder des Daches angeordnet ist, die von der Sonne nicht oder nur wenig beschienen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung.
Im Zuge der gesetzlichen Anforderungen zur Reduzierung des Heizwärmebedarfes werden in der Konstruktion von Außenwänden und Dächern von Gebäuden immer mehr Wärmedämmstoffe eingesetzt.
Eine Schwierigkeit bei diesen Wärmedämmstoffen besteht darin, dass die Wärmedämmeigenschaften stark vom Feuchtegehalt der Dämmung beeinflusst werden. Nachdem im Inneren eines Gebäudes durch die Bewohner permanent Feuchtigkeit freigesetzt wird, muss die Dämmung vor dieser Feuchtigkeit abgeschirmt werden, was durch Dampfsperren im Wandaufbau versucht wird. Es zeigt sich jedoch immer wieder, dass die Dampfsperren ihre Funktion nicht in ausreichendem Maße erfüllen und Feuchtigkeit in das Dämmmaterial eindringt und sich dort anreichert.
Die nachteiligen Folgen sind:

– eine deutliche Verschlechterung der Wärmedämmeigenschaften und damit ein erhöhter Brennstoffbedarf,
– durchfeuchtete Wände und in der Folge möglicherweise Schimmelbildung,
– durchfeuchtete Wände und damit möglicherweise auf längere Sicht eine Veränderung der Festigkeitseigenschaften des Wandmaterials, insbesondere bei Holz,
– allergische Reaktionen der Bewohner auf Schimmelpilze, und
– teure Sanierungsmaßnahmen.

Um dies zu vermeiden, werden die Außenwände des Öfteren zweischalig mit Hinterlüftung und die Dachkonstruktionen bei ausgebauten Dachgeschossen ebenfalls belüftet ausgeführt. Der Sinn dieser Konstruktionen ist es, mit der möglichen Luftzufuhr von außen den Feuchtigkeitsabtransport aus der Wand und speziell aus der Wärmedämmung heraus zu begünstigen.
Um die Feuchtigkeit mit der Außenluft abtransportieren zu können, müssen aber folgende Bedingungen erfüllt sein:

– die Außenluft muss noch für Feuchtigkeit aufnahmebereit sein, also eine Feuchte von deutlich unter 100% aufweisen, und
– in der Hinterlüftung muss sich eine Strömung aufgrund von Dichteunterschieden aufbauen, damit die Feuchtigkeit angereicherte Luft im Rahmen einer freien Konvektion abtransportiert wird.

Beide Bedingungen liegen gerade im Winter nicht allzu oft gleichzeitig vor, so dass die Hinterlüftung nur in größeren Zeitabständen die erwartete Wirkung liefert. Demzufolge kann es bei den heute realisierten hinterlüfteten Wänden und Dächern trotz allem zu durchfeuchteten Wärmedämmungen kommen. Im Stand der Technik sind bereits Wandheizsysteme bekannt geworden, bei denen ein Wärmeträgermedium durch in der Wand integrierte Rohre gepumpt wird. Hierbei muss aber das Wärmeträgermedium eine Temperatur über der gewünschten Innenraumtemperatur aufweisen, und die Rohre müssen nahe der Innenraum-Wandfläche installiert sein.
Aus der DE 197 36 744 A1 ist ein isolierter bewohnbarer Keller mit integriertem Wärmetausche für Holzhäuser beschrieben. Zielsetzung bei dieser Anordnung ist jedoch die Erzeugung einer Luftströmung bei Ausfall der Zwangslüftung bei einem Erdreich-Luftwärmetauscher für Holzhäuser. Der Wärmetauscher ist dabei auf der Sonnenseite angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, und eine verbesserte Wärmedämmung von Gebäuden an deren Außenwänden und/oder Dächern zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung vorgeschlagen, mit einer Außenwand und einem Dach, wobei die Außenwand und/oder das Dach einen mehrschaligen Aufbau aufweisen, wobei zwischen einer Innenschale und einer äußeren Schale ein Luftspalt vorgesehen ist, der von Umgebungsluft durchströmbar ist, wobei in dem Luftspalt wenigstens ein Wärmetauscherrohr vorgesehen ist, das von einem Niedertemperatur-Wärmeträgermedium durchströmt wird, wobei die Umgebungsluft den Luftspalt von unten nach oben beziehungsweise schräg nach oben durchströmt und nach Durchströmen des Luftspalts in die Umgebung austritt, wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr in der Nähe des Luftspalteintritts angeordnet ist, und wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr in den Bereichen der Außenwand und/oder des Daches angeordnet ist, die von der Sonne nicht oder nur wenig beschienen werden.
Vorteilhafterweise wird durch die Wärmezufuhr in die hinterlüftete Wand die Wärmeabgabe durch die Wand reduziert, da die Temperatur an der Außenseite der Wärmedämmung angehoben wird. Damit wird gleichzeitig eine Reduzierung der erforderlichen Heizleistung zur Temperierung des Gebäudes erreicht.
Vorteilhafterweise wird dadurch eine Trockenhaltung der in modernen Bauten eingesetzten Wärmedämmungen erreicht. Zudem wird eine Reduzierung der Wärmeverluste durch die Außenwände erzielt.
Weiterhin ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das oder die Wärmetauscherrohre im Luftspalt nur im unteren Lufteinsatzbereich angebracht werden müssen und die erwärmte Luft von selbst aufsteigt und den Spalt annähernd gleichmäßig temperiert.
Hierzu ist das wenigstens eine Wärmetauscherrohr im Wesentlichen waagerecht angeordnet.
Zur Verbesserung der Wärmetauscherleistung kann das wenigstens eine Wärmetauscherrohr mit Rippen versehen sein.
Vor demselben Hintergrund der Energieeinsparungsverordnung werden heute auf immer mehr Bauten und Gebäuden Solarkollektoren installiert. Solarkollektoren sind sinnvolle Einrichtungen zur Nutzung der Solarstrahlung für Heizzwecke, insbesondere für die Warmwasserbereitstellung, die sich jedoch von üblichen Wärmebereitstellungssystemen dadurch unterscheiden, dass sie nicht bedarfsorientiert Wärme liefern, sondern angebotsorientiert, das heißt gemäß der Jahreszeit, der Tageszeit, der Bewölkung, der Außentemperaturen, etc.
Insofern gibt es bei Solarkollektoren recht häufig Phasen, in denen ein Wärmeangebot vorliegt, aber kein Wärmebedarf. Dies kann sein, weil der Wärmespeicher vollgeladen ist, oder aber das Wärmeangebot bei zu niedriger Temperatur vorliegt, so dass das Wärmeangebot für den Speicher nicht nutzbar ist, was gerade im Winter des Öfteren vorkommt. Mit besonderem Vorteil wird gemäß der vorliegenden Erfindung, im Haus situativ nicht nutzbare Wärme dem Wärmeträgermedium zugeführt. Demzufolge kann die "Überschusswärme" (der Solarkollektor könnte Wärme liefern, aber der Speicher ist vollgeladen) und "Restwärme" (der Solarkollektor liefert Wärme auf zu niedrigem Temperaturniveau für den Speicher) eines Solarkollektors vorteilhafterweise nunmehr genutzt werden.
Neben Solarkollektoren können vorteilhafterweise als Wärmequelle zum Erwärmen des Wärmeträgermediums auch geothermische Wärmequellen, Abgasrestwärme von Feuerungsanlagen und/oder von Blockheizkraftwerken dienen.
Weiterhin ergibt sich der erfindungsgemäße Vorteil, dass die Luftströmung durch den Luftspalt mittels Ventilatoren, Klappen und/oder Luftleitelementen steuerbar oder regelbar ist, was auch eine Minimierung der austretenden Luftmenge ermöglicht. Dies erhöht die Effizienz der Wärmedämmung weiter.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Luftströmung eine Messeinrichtung zu Erfassung von Temperaturen, Feuchte, Strömungsgeschwindigkeit und/oder Wärmeangebot vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden beispielhaften Beschreibungen von Ausführungsbei spielen der vorliegenden Erfindung, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die nachfolgende Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 in schematischer Darstellung eine Teilschnittansicht einer zweischaligen, hinterlüfteten Außenwand mit schwerer Außenschale und integriertem Wärmetauscherrohren einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes;
2a in schematischer Teilschnittansicht eine zweischale, hinterlüftete Außenwand mit leichter Außenschale und integriertem Wärmetauscherrohr bei einer zweiten Ausführungsform des erfinderischen Gebäudes;
2b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 2a;
3a eine schematische Teilschnittansicht einer Holzständer-Leistenbauwand mit hinterlüfteter Außenschale und integriertem Wärmetauscherrohr einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes;
3b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3a;
4a in schematischer Teilschnittansicht ein geneigtes, belüftetes Dach mit Dämmung zwischen den Sparren und integriertem Wärmetauscherrohr gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes;
4b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 4a;
5a in schematischer Teilschnittansicht ein geneigtes, belüftetes Dach mit Dämmung zwischen und unter den Sparren und mit integrierten Wärmetauscherrohren gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes;
5b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 5a;
6a in schematischer Teilschnittansicht ein geneigtes, belüftetes Massivdach mit außenliegender Dämmung und integriertem Wärmetauscherrohr einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes;
6b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 6a; und
7 in schematischer prinzipieller Darstellung eine Luftspaltheizung in Verbindung mit einer Solarkollektoranlage eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die in den Figuren verwendeten gleichen Bezugsziffern bezeichnen die gleichen Elemente.
Es wird zunächst Bezug genommen auf 1. In schematischer Teilschnittansicht ist eine zweischalige, hinterlüftete Außenwand mit schwerer Außenschale und integrierten Wärmetauscherrohren dargestellt. Die zweischalige, hinterlüftete Außenwand 100 weist eine Bodenplatte 1a und eine tragende Wand 1b auf. Vor das Mauerwerk beziehungsweise die tragende Wand 1b und auf die Bodenplatte 1a ist eine Wärmedämmung 2 gesetzt, die sich in vertikaler Richtung erstreckt. Die Außenseite der Außenwand 100 wird von einer Außenschale 3 abgedeckt. Zwischen der Außenschale 3 und der Wärmedämmung 2 ist ein Luftspalt der Hinterlüftung 4 ausgebildet.
Wie aus 1 ersichtlich sind zwei in waagerechter Richtung verlaufende Wärmetauscherrohre 5 vorgesehen, in denen sich ein Niedertemperatur-Wärmeträgermedium bewegt. Umgebungsluft strömt gemäß Pfeil 90 durch eine Öffnung 4a, die zwischen Bodenplatte 1a und Außenschale 3 ausgebildet ist in den Luftspalt 4 und umströmt die Wärmetauscherrohre 5. Gemäß freier Konvektion kann die erwärmte Umgebungsluft gemäß Pfeil 4b in dem Luftspalt nach oben strömen und tritt am oberen Ende wieder in die Umgebung aus.
In 2a ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gebäudewand 200 in Form einer zweischaligen, hinterlüfteten Außenwand mit leichter Außenschale und integriertem Wärmetauscherrohr dargestellt.
Wie aus 2a ersichtlich, ist wiederum vor dem Mauerwerk, der tragenden Wand 1b, dem bewehrten Leichtbeton bzw. der Bodenplatte 1a eine Wärmedämmung 2 gesetzt, vor die eine Latte 6 gesetzt ist. Zwischen der Außenschale 3 und der Latte 6 ist wiederum ein Luftspalt 4 ausgebildet. Zur Verbindung der Außenschale 3 mit der Latte 6 ist weiterhin eine Konterlatte 7 vorgesehen, und die Gesamtgestaltung der Gebäudewand 200 wird noch besser verständlich durch die 2b, in der insbesondere auch der Luftspalt 4 in seiner Ausgestaltung dargestellt ist.
In Zusammenschau der 2a und 2b wird auch klar, dass Umgebungsluft gemäß Pfeil 90 in den Luftspalt 4 einströmen, an dem Wärmetauscherrohr 5 vorbeiströmen und gemäß Pfeil 4b in freier Konvektion nach oben strömen kann.
Es wir nunmehr Bezug genommen auf die 3a und 3b, in denen eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gebäudewand 300 dargestellt ist. Die Gebäudewand 300 ist in Form einer Holzständer-Leichtbauwand mit hinterlüfteten Außenschale 3 und integriertem Wärmetauscherrohr 5 ausgebildet. Wie ersichtlich, ist die Leichtbauwand aus Spanplatten 8 gebildet, zwischen denen eine Wärmedämmung 2 angeordnet ist. In Richtung Innenraum befindet sich an der inneren Spanplatte 8 eine Dampfsperre 9, die im Beispielsfalle nach innen mit einer Gipskartonplatte 11 abgedeckt ist. Auf der Bodenplatte 1a befinden sich Holzständerwerke 10, auf denen die Wärmedämmungen 2 liegen.
Wie ähnlich bei der Ausführungsform gemäß 2a und 2b kann Umgebungsluft gemäß Pfeil 90 in den Luftspalt 4 eindringen und das Wärmetauscherrohr 5 umströmen und kann gemäß Pfeil 4b in freier Konvektion nach oben wieder abströmen.
In den 4a und 4b ist in Teilschnittansicht eine erste Ausführungsform eines geneigten, belüfteten Daches 400 dargestellt. Auf einer Spanplatte 8 befindet sich eine Dampfsperre 9, auf der die Wärmedämmung 2 aufgebracht ist. Dachsparren 12 bilden die Verbindung zwischen der Dampfsperre und der Unterspannung 13, auf der die Dachlatte und Konterlatte 14 liegen. Als äußere Dachabdeckung sind bei spielsweise Dachziegel 15 vorgesehen.
Wie aus den 4a und 4b ersichtlich ist weiterhin eine Abdeckung in Form einer Holzschalung 16 vorgesehen, die einen Lufteintritt für Umgebungsluft schafft, die gemäß Pfeil 91 eintritt und das Wärmetauscherrohr 5 umströmt, wonach die Umgebungsluft in den Luftspalt 4 eintritt und gemäß Pfeil 4b schräg nach oben abströmt.
In den 5a und 5b ist eine weitere Ausführungsform eines geneigten belüfteten Daches 500, das einen ähnliche Aufbau hat wie das Dach 400, bei dem jedoch zwei Wärmetauscherrohre 5 von etwas kleinerem Durchmesser als bei der Ausführungsform gemäß 4a direkt in den Luftspalt 4 angeordnet sind.
Die 6a und 6b zeigen ein geneigtes, belüftetes Massivdach 600, das mit einem bewehrten Massivdachträger 1c ausgerüstet ist. In dem Luftspalt 4 befindet sich ein Wärmetauscherrohr 5.
In 7 ist schematisch eine Prinzipdarstellung einer Luftspaltheizung in Verbindung mit einer Solarkollektor-Anlage dargestellt. Ein Gebäude 700 weist eine Bodenplatte 1a und Mauerwerke 1b sowie ein geneigtes Dach 71 auf, das nur schematisch als Platte dargestellt ist. Umgebungsluft kann gemäß Pfeil 90 in den Luftspalt 4 einströmen und strömt an zwei Wärmetauscherrohren 5 vorbei, wonach es nach freier Konvektion oben aufsteigt und gemäß Pfeil 92 durch eine entsprechende Öffnung in der Außenschale 3 wieder in die Umgebung abströmt. Durch Sonnenlicht gemäß Pfeilen 95 wird ein Solarkollektor 17 erwärmt. Über Wärmeträgerleitungen 20 wird das vom Solarkollektor 17 erwärmte Medium über ein 2/3-Wege-Ventil 21 sowohl einem Wärmetauscherrohren 5 als auch einem Warmwasserspeicher 19 zugeleitet. Mittels einer Umwälzpumpe 18 wird das Wärmeträgermedium wieder zu dem Solarkollektor 17 gepumpt. Die schematisch dargestellte Hausheizung 22 kann zur Aufheizung des Warmwasserspeichers 19 dienen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung geschaffen, bei dem die oben genannten Vorteile verwirklicht sind.

Claims

Gebäude mit verbesserter Wärmedämmung, mit einer Außenwand (100, 200, 300) und einem Dach (400, 500, 600), wobei die Außenwand und/oder das Dach einen mehrschaligen Aufbau aufweisen, wobei zwischen einer inneren Schale (2) und einer äußeren Schale (3) ein Luftspalt (4) vorgesehen ist, der von Umgebungsluft durchströmbar ist, wobei in dem Luftspalt (4) wenigstens ein Wärmetauscherrohr (5) vorgesehen ist, das von einem Niedertemperatur-Wärmeträgermedium durchströmt wird, wobei die Umgebungsluft den Luftspalt von unten (90, 91) nach oben bzw. schräg nach oben (4b) durchströmt und nach Durchströmen des Luftspalts in die Umgebung austritt (92), wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr (5) in der Nähe des Luftspalteintritts oder im Luftspalt angeordnet ist, und wobei das wenigstens eine Wärmetauscherrohr in den Bereich der Außenwand und/oder des Daches angeordnet ist, die von der Sonne nicht oder nur wenig beschienen werden.
Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wärmetaauscherrohr (5) im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist.
Gebäude nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wärmetauscherrohr (5) mit Rippen versehen ist.
Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gebäude situativ nicht nutzbare Wärme dem Wärmeträgermedium zugeführt wird.
Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle zum Erwärmen des Wärmeträgermediums Solarkollektoren (17), geothermische Wärmequellen, Abgasrestwärme von Feuerungsanlagen und/oder von Blockheizkraftwerken dienen.
Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung durch den Luftspalt mittels Ventilatoren, Klappen und/oder Luftleitelementen steuerbar oder regelbar ist.
Gebäude nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung bzw. Regelung der Luftströmung eine Messeinrichtung zur Erfassung von Temperaturwerten, Feuchtewerten, Strömungsgeschwindigkeitswerten und/oder Wärmeangebotwerten vorgesehen ist.