DE69920647T2

DE69920647T2 - Strömungskanal

Info

Publication number: DE69920647T2
Application number: DE69920647T
Authority: DE
Inventors: Erich Wintermantel; Oswald Landwehr
Original assignee: Wintermantel Erich Dipl-Volksw
Current assignee: Wintermantel Erich Dipl-Volksw
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: ATE278161T1; DE69920647D1; EP1018625A3; EP1018625A2; DE19900518A1; US6269598B1; EP1018625B1; JP2000199287A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bauweise und geometrische Form von Hohlprofilelementen und Hohlprofilmodulen, auf die Kombination dieser Elemente und Module mit Beschichtungsmaterialien und Funktionsschichten und/oder Funktionselementen, sowie auf die Verwendung dieser Elemente, Module und Kombinationen dieser Art.
US 4132577 zeigt eine starre Vielfach-Rohrstruktur mit einer Vielzahl von benachbarten Schläuchen, die aus Gewebe gebildet sind, die sich ausdehnen und sich in ihrer ausgedehnten Konfiguration einstellen. Die Schläuche können z.B. mit einem synthetischen Schaummaterial beschichtet werden. Die Beschichtung kann in einem pastösen Zustand aufgetragen werden, welche durch die Zwischenräume ins Gewebe eindringt, um sich dort mechanisch festzulegen.
Die Hohlprofilelemente, Hohlprofilmodule und Kombinationen dieser Elemente und Module mit Beschichtungsmaterialien und Funktionsschichten und/oder Funktionselementen gemäß der Erfindung werden insbesondere verwendet, um strömbare Medien, in welchen ein Energie- und/oder Materieaustausch von einem Strömungsmaterial zu einem Strömungsmaterial und/oder zwischen einem Strömungsmaterial und einem dieses umgebenden Strömungsmaterial und gegebenenfalls auch auf daran angrenzende Medien stattfindet, gerichtet zu befördern. Bei einer Verwendung dieser Art werden die Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung im Allgemeinen in einem Verbund verwendet, der eine Vielzahl von identischen Hohlprofilelementen oder Hohlprofilmodulen oder eine gemischte Kombination aus dieser Art von Elementen und/oder Modulen umfasst. Werden die Hohlprofilelemente und -module gemäß der Erfindung verwendet, so können die Außenwände etc. des Gebäudes, im Bereich oberhalb der Fußbodenoberkante zwischen den Trage- und Wetterschutzhüllen und im Bereich unterhalb der Fußbodenoberkante zwischen der Tragehülle und dem angrenzenden Boden, mit einer Harmonisierungsströmung versehen sein, die mit der Außenluft auf eine solche Art und Weise kommuniziert, dass die Klimaregelung des Gebäudes dadurch beeinflusst wird, welche somit sowohl komfortabel und benutzerfreundlich als auch kostengünstig und der tages- und jahreszeitbedingten Atmosphäre angepasst ist. Darüber hinaus führt diese Harmonisierungsströmung dazu, dass die Gebäudestruktur des Gebäudes als Ergebnis der Homogenisierung der Strukturtemperatur und der Regulierung des Feuchtigkeitsausgleichs ausgeglichen ist.
Es ist allgemein bekannt, dass strömbare Medien gerichtet und bis zu einem größeren oder kleineren Ausmaß leckfrei mithilfe von Hohlprofilelementen und -modulen, die in der Form von Kanälen ausgebildet sind, befördert werden können. Es ist auch bekannt, dass ein Energieaustausch, insbesondere ein Austausch von Wärmeenergie von einem Strömungsmaterial zu einem Strömungsmaterial und/oder zwischen einem Strömungsmaterial und einem dieses umgebenden Material und gegebenenfalls auch zu einem dazu benachbarten Medium, durch die Strömung des Mediums durch die entsprechenden Elemente oder Module auftritt (das Prinzip des Wärmeaustauschers). Weiters ist bekannt, dass Elemente oder Module dieser Art als Ganzes oder in Teilen davon mit Funktionsschichten, so z.B. mit wärmeisolierenden Schichten, versehen sein können, welche den zuvor beschriebenen Energieaustausch beschränken und diesen gegebenenfalls sogar im Wesentlichen unterdrücken. Zusätzlich dazu ist bekannt, dass die entsprechenden Elemente und Module mit Beschichtungen versehen sein können, die z.B. dazu dienen, sie vor Korrosion und/oder Abnützung zu schützen. Schutzschichten gegen Abnützung, insbesondere wenn sie als austauschbar konzipiert sind, stellen ein Beispiel dafür dar, dass ein erwünschter oder unerwünschter Austausch von Materie zwischen einem Material und einem dieses umgebenden Strömungsmaterial zusätzlich zu einem erwünschten oder unerwünschten Energieaustausch auftreten kann. Wie bekannt ist, kann auch ein Austausch von Materie zwischen einem Strömungsmaterial und einem dieses umgebenden Strömungsmaterial auch auf dem Diffusionsweg über die Begrenzungswände der Strömungskanäle erfolgen. Es ist auch bekannt, dass die bekannten und oben beschriebenen Elemente und Module mit Eintritten und Durchdringungen versehen sein können, die dazu dienen, Strömungsmaterial zuzuführen und abzugeben, um somit ein Strömungsmaterial zu speichern, zu entfernen, zu messen oder zu regulieren oder auf eine andere Weise zu behandeln. Aus dem Bereich der Baukonstruktion kennt man die Verwendung von Hohlprofilelementen mit großen Oberflächen, die eine eingebundene Funktions- oder Isolierungsschicht und integrierte Strömungsleitungskanäle für die Hintergrund-Entlüftung von Fassaden umfassen. Unter der Annahme, dass die Atmosphärenbedingungen geeignet sind, führt dies zu einem Austausch von sowohl Wärmeenergie als auch Materie in der Form von Wasserdampf zwischen dem umgebenden Material und der Strömung der Hintergrund-Entlüftung, welche aus der Umgebungsluft zugeführt wird.
Insbesondere unterscheiden sich die Hohlprofilelemente und -module gemäß der Erfindung von bekannten Hohlprofilelementen und -modulen durch die Konstruktionsform der Strömungsleitungs- und Begrenzungswände der Strömungskanäle. Während bekannte Elemente und Hohlprofile ein- oder vielschichtige Kanalwandkonstruktionen aufweisen, so dass jede Wandschicht eine im Wesentlichen einheitliche Materialstruktur aufweist, sind die Strömungsleitungswände der Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung in einer über ihre gesamte Fläche oder über Teile davon in einer durchbrochenen Form vorgesehen, so etwa in der Form von Gittern oder einer perforierten Konstruktion. Sind die Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung den Verwendungsbedingungen angepasst, indem sie mit einem pastenähnlichen, verfestigbaren Beschichtungsmaterial kombiniert werden, so dehnt sich das Beschichtungsmaterial in den der Beschichtungsseite gegenüberliegenden Raum aus, wobei Knoten, Stifte, Vorsprünge oder dergleichen ausgebildet werden. Ein intensiverer oder weniger intensiver Austausch von Energie und/oder Materie oder eine andere Art der Wechselwirkung zwischen einem Strömungsmaterial und einem diesen umgebenden Material sowie gegebenenfalls eine Wechselwirkung mit Medien, Materialien und/oder Gebäudestrukturen, die dazu benachbart sind, kann durch die Vergrößerung der Oberfläche der Wand erfolgen, was auf diese Weise erreicht wird. Somit kann z.B. eine Änderung der Strömungsrichtung, z.B. eine Wirbelströmung, durch die Geometrie und/oder Anordnung der Knoten des verfestigten Beschichtungsmaterials, die in den Strömungsraum hineinragen, erzeugt werden.
Wie durch ihre Verwendung festgelegt ist, sind die Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung mit Funktionsschichten wie Wärme- und Schall isolierungsschichten, Schichten zur Strahlungsabsorption und/oder Strahlung reflektierenden Schichten versehen. Werden Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule dieser Art gemäß der Erfindung mit einer pastenähnlichen verfestigbaren Substanz beschichtet, so kann zwischen dieser Substanz, den benachbarten Funktionsschichten und den Hohlprofilelementen und Hohlprofilmodulen ein Verbund erzeugt werden. Gleichzeitig kann den Funktionsschichten eine solche Konstruktionsform gegeben werden, dass sie nicht nur die erwünschte Wechselwirkung zwischen dem Strömungsmaterial und dem dieses umgebenden Material aufgrund ihrer Materialeigenschaften verstärken, sondern die Wechselwirkung auch aufgrund ihrer geometrischen Form, d.h. aufgrund ihrer vergleichsweise großen Oberfläche, intensivieren.
Wie durch ihre Verwendung festgelegt ist, können Beschichtungsmaterialien auch verwendet werden, um die Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung zu beschichten, wobei sie sich nach dem Durchdringen der Wände der Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule und nach dem Eintreten in den Strömungsraum nicht verfestigen und dadurch eine Vergrößerung der Oberfläche verursachen, sondern sie behalten ihre pastenähnliche Konsistenz oder eine Konsistenz, die für Abrieb anfällig ist, bei, so dass sie durch das Strömungsmaterial zerbrochen oder entfernt werden, und auf diese Weise wird ein erwünschter Materieaustausch vom Beschichtungsmaterial zum Strömungsmaterial durchgeführt. Ein entsprechender Zuführvorgang kann auf diese Weise fortgesetzt werden, während das Beschichtungsmaterial zerbrochen wird.
Nachdem sie in Schichten oder Bündeln angeordnet wurden, können die oben beschriebenen Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung wiederum Hohlprofilelemente oder Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung mit zusätzlichen Elementen/Modulen, die eine identische oder eine andere Konstruktionsform aufweisen, ausbilden. Bei Elementen und Modulen dieser Art kann das pastenähnliche Beschichtungsmaterial, das gegebenenfalls zu einem größeren oder kleineren Ausmaß verfestigbar ist, gleichzeitig die Wände der benachbarten Hohlprofilelemente mit einer Vergrößerung der Oberfläche dieser und/oder mit der Ausbildung eines Verbunds durchdringen. Wie durch ihre Verwendung festgelegt ist, können Funktionskomponenten oder Funktionsschichten wie Heizmatten ebenfalls in das Beschichtungsmaterial eingefügt sein.
In allen Konstruktionsformen der Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung, die zuvor beschrieben wurden, kann die Konstruktion der Strömungsleitungs- und Begrenzungswände und gegebenenfalls die Konstruktion der Funktions- und Auskleidungskomponenten in den Strömungskanälen u.a. dadurch ausgeführt werden, dass Überlauf- und/oder Zirkulierungszonen berücksichtigt werden, so dass innerhalb der Hohlprofilelemente und/oder in Anordnungen, welche eine Vielzahl von identischen oder verschiedenen Elementen und/oder Modulen umfassen, die Strömungen in den Strömungskanälen mit benachbarten Seiten und/oder benachbarten Höhen in dieselbe Richtung oder in eine andere Richtung fließen, oder dass Kanäle ausgelassen werden. Die Strömungsleitung kann auch gemäß der Erfindung so erfolgen, dass das Strömungsmaterial als Ganzes oder teilweise Richtungsänderungen unterworfen, gebündelt und/oder aufgefächert wird. Zusätzlich zu diesen Merkmalen können die entsprechenden Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung auch mit Eintritten und/oder Durchdringungen versehen sein, welche die Strömungsleitungswände der Elemente/Module an einer oder an einer Vielzahl von Seiten durchdringen, oder sie können mit Öffnungen zum Zuführen, Abgeben, Messen oder Regulieren ausgestattet sein.
Werden sie gemäß der Erfindung verwendet, so kann eine Vielzahl von identischen oder verschiedenen Hohlprofilelementen und/oder Hohlprofilmodulen gemäß der Erfindung auch in einer vertikalen, horizontalen, geneigten oder einfach oder mehrfach gekrümmten Oberflächenanordnung kombiniert sein. Die zuvor beschriebenen charakteristischen Merkmale der Hohlprofilelemente und/oder Hohlprofilmodule, welche hierin verwendet werden, bestimmen daraufhin durch zusammenwirken die Wechselwirkung zwischen dem Strömungsmaterial und dem dieses umgebenden Material, und sie bestimmen gegebenenfalls die Wechselwirkung mit Medien, Materialien und/oder Gebäudestrukturen, die an diese angrenzen.
Werden sie auf diese Weise gemäß der Erfindung verwendet, so sind die Außenwände der Gebäude gemäß der Erfindung im Bereich oberhalb der Fußbodenoberkante zwischen den Trage- und Wetterschutzhüllen und im Bereich unterhalb der Fußbodenoberkante zwischen der Tragehülle und dem angrenzenden Boden mit Hohlprofilelementen und Hohlprofilmodulen gemäß der Erfindung ausgestattet, welche mit einem pastenähnlichen verfestigbaren Beschichtungsmaterial behandelt sind. Eine Harmonisierungsströmung, die sich auf die Strömung von Wärmenergie von und zu den benachbarten Gebäuden auswirkt, wird in der Anordnung der Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule mittels Konvektion erzeugt, wobei Außenluft als primäres Strömungsmaterial und gegebenenfalls Hilfsmittel zur Unterstützung oder Reduzierung der Strömung verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Klimaregelung, die sowohl komfortabel als auch benützerfreundlich sowie kostengünstig und den täglichen und jahreszeitlichen Atmosphärenbedingungen angepasst ist, unter gewissen Umständen auf diese Weise durchgeführt, wobei als Ergebnis der Homogenisierung der Strukturtemperatur und aufgrund der Regulierung des Feuchtigkeitsausgleichs die Gebäudestruktur des Gebäudes ausgeglichen wird. Diese Klimaregelung erfolgt durch eine direkte Kommunikation der Strömung zwischen der Harmonisierungsströmung und der Luft im Inneren des Gebäudes und/oder durch eine Strömung von Außenluft in das Innere des Gebäudes oder umgekehrt durch eine Luftströmung aus dem Gebäude hinaus, wobei dieser geführte Luftstrom die Harmonisierungsströmung unter Austausch von Wärmeenergie kreuzt.
Die Strömungskanäle, die durch die Strömungsleitungs- und Begrenzungswände in den Hohlprofilelementen und den Hohlprofilmodulen gemäß der Erfindung gebildet werden, können eine runde, ovale, rechteckige, polygonale oder eine andere geometrische Gestalt aufweisen. Benachbarte Strömungskanäle können nur durch eine Trennwand oder durch eine Vielzahl von Trennwänden getrennt sein, welche z.B. durch Netze verbunden sein können. Die Strömungsbeförderungskanäle können geradlinig ausgerichtet sein, oder ihre Ausrichtung kann einfach oder mehrfach ge krümmt sein, und die Strömungsleitungswände können auch Krümmungen umfassen, die dem Kanalverlauf auferlegt sind.
Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung können aus Metall- oder Mineralmaterialien bestehen, aus natürlichen tierischen oder pflanzlichen Materialien, aus synthetischen Materialien oder aus einem geeigneten Verbund dieser Materialien. In Kombinationen gemäß der Erfindung der Hohlprofilelemente/Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung mit Beschichtungsmaterialien wird die alternative Auswahl von Materialien, die für die Beschichtungsmaterialien verwendet werden können, aus derselben obigen Liste von Elementen/Modulen getroffen, wobei in einer Kombination das Material der Hohlprofilelemente/Hohlprofilmodule einerseits und das Material der Schichtmaterialien andererseits zwar unterschiedlich aber dennoch miteinander kompatibel sein kann.
Die zuvor erwähnten alternativen Materialien für die Hohlprofilelemente/Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung können auch für die Funktionsschichten und Funktionskomponenten der entsprechend ausgestatteten Elemente/Module und auf die Kombinationen dieser mit Beschichtungsmaterialien verwendet werden. Auch hier müssen die Materialien zwischen den verwendeten Funktionsschichten, zwischen den Funktionsschichten und dem jeweiligen Element/Modul und zwischen den Funktionsschichten und dem Beschichtungsmaterial kompatibel sein.
Öffnungen, Perforierungen oder dergleichen in den Strömungsleitungswänden der Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung können im Lauf der Herstellung der Vormaterialien für die Elemente/Module, während der Herstellung der letzteren oder nachfolgend durch bekannte Perforierungsvorgänge, so z.B. durch Schneiden, Stanzen oder Bohren, in diesen hergestellt werden. In Hohlprofilelementen/Hohlprofilmodulen gemäß der Erfindung, die z.B. aus Verbundmaterialien aus gewebten Textilien oder gestrickten Geweben oder Auflagen als Verstärkungsmittel bestehen, kann die letztere Komponente auch so hergestellt sein, dass sie gleich von Anfang an eine offene Gitterstruktur aufweist, und sie kann somit verwendet werden, um die Wände mit einer Perforierung zu versehen, welche gemäß der Erfindung erwünscht ist.
Die Hohlprofilelemente/Hohlprofilmodule oder die Strömungskanalstrukturen können aus einem Glasfaser-verstärkten Verbund ausgebildet sein, so z.B. einem netzartig gewebten Glasfasergewebe gemeinsam mit einer synthetischen Harzmatrix, welche die Grundstruktur der Wand der Strömungskanäle oder -leitungen definiert, und einem pastenähnlichen härtbaren oder anderem extrudierbarem Material, das durch Löcher in der Grundstruktur der Wand extrudiert wird, um darauf eine Schicht und Vorsprünge von der Grundwandstruktur auszubilden. Typischerweise sind die Löcher in einem solchen Glasfaser-verstärktem Verbund zwischen regelmäßig beabstandeten Schuss- und Kettfäden oder Streifen des Gewebes ausgebildet.
Ähnlich können auch Löcher zwischen den beabstandeten verwebten Metalldrähten ausgebildet sein, welche die Grundwandstruktur des Strömungskanals definieren, wobei die pastenähnliche Schicht z.B. Putz oder Mörtel ist. Solche Strukturen werden normalerweise im Gebäudebau eingesetzt.
Die pastenähnliche Schicht kann sogar aus Materialien wie Schaum oder Schnee bestehen. In diesem Fall können die Vorsprünge zerschmolzen werden, und das zerschmolzene Material kann daraufhin durch das Strömungsmedium oder -fluid, das durch die Strömungskanäle fließt, wegbefördert werden. Ein Errosions- oder Verbrauchsvorgang wie dieser kann z.B. dadurch gesteuert werden, dass die Temperatur der pastenähnlichen Masse und/oder die Temperatur des Strömungsmediums reguliert wird.
Die 1 bis 11 zeigen Beispiele verschiedener Kombinationen von Hohlprofilelementen, die Beschichtungsmaterialien umfassen, und veranschaulichen die entsprechende Verwendung dieser. In den Darstellungen der Verwendung sind Beispiele der Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung als Abschnitte dieser dargestellt. Die Beispiele der Hohlprofilelemente/Hohlprofilmodule, die in den 1 bis 11 dargestellt sind, umfassen alle Strömungskanäle mit rechteckigem Querschnitt, um auf diese Weise ihre charakteristischen Merkmale besser zu unterstreichen. Die Strömungsleitungs- und Begrenzungswände sind in jedem Fall in der Form einer einzelnen Linie dargestellt. Diese Art der Darstellung zeigt auch sehr deutlich, dass bei Hohlprofilelementen und Hohlprofilmodulen, die in der Leichtbauweise verwendet werden, so z.B. jene, die ein Faserverbundmaterial auf der Basis von gewebten Textilien, gestrickten Geweben oder Auflagen umfassen, die Elementwände im Vergleich zu Kombinationen dieser mit einem Beschichtungsmaterial dünn sein können.
Die 1 bis 4 sind perspektivische Ansichten der Querschnitte der Hohlprofilelemente in Kombination mit den Beschichtungsmaterialien. Die 6 und 7 zeigen in der Perspektive Hohlprofilelemente, wobei sie die Strömungsbeziehungen sehr deutlich darstellen. Die 5, 8, 9 und 11 sind Draufsichten, die sehr deutlich die Strömungsbeziehungen in den Hohlprofilelementen oder in Anordnungen von Hohlprofilelementen und Hohlprofilmodulen veranschaulichen. 10 ist ein vertikaler Schnitt, welcher die Verwendung gemäß der Erfindung von entsprechend behandelten Elementen und Modulen in Verbindung mit einer Außenwand eines Gebäudes darstellt.
1 zeigt ein Hohlprofilelement 1.1 mit Strömungskanälen, welche keine Ausführungsformen der Erfindung sind. Dies dient nur dem Zweck der Veranschaulichung. Das Hohlprofilelement 1.1 weist an einer Seite ein Beschichtungsmaterial 1.2 und an der anderen Seite ein Beschichtungsmaterial 1.3 auf, welches aus demselben oder einem anderen Material wie das Material 1.2 besteht. Die Strömungskanäle sind mit 1 A, 1 B, 1 C und 1 D bezeichnet. Jeder Strömungskanal ist durch Strömungsleitungswände a, b, c und d begrenzt. Das jeweilige Beschichtungsmaterial findet seinen Weg in den Strömungskanal 1 A in der Form von Knoten 1.4 und vergrößert die Oberfläche des Strömungskanals. Die Durchdringungen in den Strömungskanal 1 B erfolgen in der Form von Quadern 1.5, und die Durchdringungen in 1 C und 1 D in der Form von Rippen 1.6 oder 1.7 mit größerer oder kleinerer Größe. Die Öffnungen in den Begrenzungswänden bei 1.6.1 und 1.7.1 vorbestimmen den Querschnitt auf der Grundlage der jeweiligen Materialpenetration. Das Beschichtungsmaterial kann auch unterschiedliche Strömungsbeförderungskanäle eines Hohlprofilelementes in verschiedenen Formen durchdringen, wie dies in der Figur primär zum Zweck der Erklärung dargestellt ist. In der Regel ist aber die Wandperforierung und somit auch die Durchdringung des Materials bei allen Strömungskanälen innerhalb eines und desselben Hohlprofilelementes einheitlich. Dies gilt auch für die in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsformen.
2 zeigt ein Hohlprofilelement 2.1 mit Strömungskanälen, die keine Ausführungsformen der Erfindung sind. In diesem Beispiel wurde das Beschichtungsmaterial 2.2 im Kanal 2 A, das Beschichtungsmaterial 2.3 im Kanal 2 B und auch das Beschichtungsmaterial in den Kanälen 2 C und 2 D auf das Innere der Strömungsleitungswände a, b, c und d aufgetragen, und es tritt dementsprechend von den Strömungskanälen in der Form der Knoten 2.4, der Quader 2.5 und der Rippen 2.6 oder 2.7 aus.
3 zeigt ein Hohlprofilelement 3.1 gemäß der Erfindung, welches Strömungskanäle 3 A, 3 B, 3 C und 3 D aufweist, und das – wie in 1 – mit Beschichtungsmaterialien 3.2 und 3.3 versehen ist, die in die Strömungskanäle über die Perforierungen in den Strömungsleitungswänden a und b eintreten. Der Strömungskanal 3 A ist mit U-förmigen Funktionsschichten 3.4 und 3.5. so ausgestattet, dass auf den Durchdringungen des Beschichtungsmaterials diese Funktionsschichten Ablagerungsräume für die Beschichtungsmaterialien 3.2. oder 3.3 freilegen, indem sie teleskopisch ineinander gleiten. Der Strömungsbeförderungskanal 3 B ist mit einer vollständigen gewellten Funktionsschicht 2.6 ausgekleidet, wobei die Auswirkung darin liegt, dass die Oberfläche vergrößert wird. Der Strömungsbeförderungskanal 3 C ist an einer Seite mit einer Funktionsschicht 3.7 versehen, die Öffnungen umfasst, in welche sich das Beschichtungsmaterial 3.2 ausdehnt, wodurch ein Verbund mit dem Material 3.8 gebildet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite weist dieser Strömungskanal eine zweite Funktionsschicht 3.9 auf, in deren poröse Struktur ein Anteil 3.10 des Beschichtungsmaterials 3.3 durch die Gitteröffnungen 3.10.1 in der Begrenzungswand eintritt, wodurch ein Verbund gebildet wird. Der Strömungskanal 3 D umfasst die Funktionsschicht 3.11 in der Form eines Trennnetzes, das durch die Rippen des Materials 3.12 positioniert und befestigt ist. Der Grundquerschnitt dieser Materialrippen wird durch den Querschnitt der Durchdringungsöffnungen 3.12.1 in den Strömungsleitungs-/Begrenzungswänden a und b vorbestimmt.
4 zeigt eine geschichtete Anordnung der Hohlprofilelemente 4.1 und 4.2, welche durch eine Zwischenschicht aus dem Beschichtungsmaterial 4.3 miteinander verbunden sind. Das Hohlprofilelement 4.1 umfasst Strömungskanäle 4 A, welche Ausführungsformen der Erfindung darstellen und welche jeweils mit Funktionsschichten 4.4 und 4.5 versehen sind, die mit den Funktionsschichten 3.4 und 3.5 im Strömungskanal 3 A, wie in 3 dargestellt, vergleichbar sind, und welche mit einer zusätzlichen Funktionsschicht 4.6 ausgestattet sind, die mit der Funktionsschicht 3.9 im Strömungskanal 3 C der 3 vergleichbar ist. Das Hohlprofilelement 4.2 umfasst Strömungskanäle 4 B und 4 C, die keine Ausführungsformen der Erfindung sind. Die Strömungskanäle 4 sind so konstruiert, dass sie mit den Kanälen 1 A in 1 vergleichbar sind, und so dass das Beschichtungsmaterial 4.7 in der Form von Knoten penetriert. Der Strömungskanal 4 C des Hohlprofilelements 4.2 wird zur Gänze vom Beschichtungsmaterial durchdrungen. Das Beschichtungsmaterial durchdringt hier noch zusätzlich die Strömungskanäle 4 B in der Form von Knoten über die Abgrenzungswände c und d und führt dort somit zu einer Vergrößerung der Oberfläche. Zusätzliche Funktionselemente 4.8 und 4.9 (z.B. Heizelemente) sind im Beschichtungsmaterial 4.3 eingebettet. In einer Modifikation der 4 können die Strömungskanäle 4 B im Hohlprofilelement 4.2 auch allein über die Begrenzungswand a oder alternativ nur über b verbunden werden. Im Ausgangszustand würde das Hohlprofilelement 4.2 dann keinen Kanal im Bereich 4 C aufweisen, aber es würde über eine den Abstand überbrückende Netzverbindung verfügen.
5 ist eine schematische Darstellung der Strömungsbeziehungen in einem Hohlprofilelement 5.1 mit den Abmessungen 1₁ × 1₂. Dieses Element umfasst die Strömungszonen 5 A, 5 B und 5 C, die keine Ausführungsformen der Erfindung sind. In der Strömungszone 5 A erfolgt die Strömung in dieselbe Richtung in benachbarten Strömungskanälen. In der Strömungszone 5 B wechselt die Strömungsrichtung in benachbarten Strömungskanälen. In der Strömungszone 5 C erfolgt die Strömung in eine wechselnde Richtung, und es wird auch ein Kanal ausgelassen. Um eine Änderung der Strömung zu erreichen, sind die Strömungszonen 5 B mit Überlaufbereichen bei 5.2 und mit Kanalverschlusselementen bei 5.3 versehen.
6 ist eine schematische Darstellung eines Hohlprofilelements 6.1, das mit einer Funktionsschicht 6.2, mit Überlaufbereichen 6.3 und mit einem Verschlusselement 6.4 auf eine solche Weise ausgestattet ist, dass die Strömung in jedem Strömungskanal des Elements in eine abwechselnde Richtung sowie mit Überlauf und Unterlauf erfolgt.
7 ist eine schematische Darstellung einer geschichteten Anordnung der Hohlprofilelemente 7.1, 7.2 und 7.3 gemäß der Erfindung, worin die Hohlprofilelemente 7.1 und 7.2 in einer Ebene angeordnet, aber um 90° in Bezug auf die Ausrichtung ihrer Strömungskanäle verschoben sind. Die Hohlprofilelemente 7.1 und 7.2 sind mit dem Hohlprofilelement 7.3 über das Beschichtungsmaterial 7.4 verbunden, in welchem eine Funktionsschicht 7.5, z.B. eine Wärmeisolierungsschicht, in einer Höhe h eingebettet ist. Die Strömung tritt in alle Kanäle der Hohlprofilelemente 7.1 ein. Das Hohlprofilelement 7.2 weist einen Sammel- oder Verteilungskanal S an seinem Strömungseinlass bzw. -auslass auf. Querströmungen mit wechselnden Richtungen der Strömung in den benachbarten Kanälen treten in den Kanälen Q auf. Der Kanal E im Hohlprofilelement 7.2 ist ein Endkanal, durch welchen keine Strömung fließt. Die Strömung vom unteren Sammelkanal S tritt in alle Strömungskanäle des Hohlprofilelements 7.3 bei 7.6 ein. Das Beschichtungsmaterial 7.5 hier liegt in offener Form über die gesamte Breite der dargestellten Einheit vor. Zur Verdeutlichung der Darstellung sind die erforderlichen Kanalverschlusselemente in den Hohlprofilelementen 7.2 und 7.3 (Bodenende) nicht dargestellt.
8 ist eine schematische Darstellung der Strömungsbeziehungen in einer einschichtigen Oberflächenanordnung 8.1 der Hohlprofilelemente gemäß der Erfindung. Diese Anordnung umfasst einen Strömungseinlassbereich bei E und einen Strömungsauslassbereich bei A. Diese zwei Bereiche umfassen jeweils eine Vielzahl von Strömungskanälen. Im Bereich 8 A der Anordnung erfolgt die Strömung vorrangig nach unten, in den Bereichen 8 B erfolgt sie nach oben, und im Bereich 8 C ist die Strömung horizontal ausgerichtet. Die Strömungseinlass- und auslassbereiche 8.2 bzw. 8.3 sowie die Strömungsumleitungsbereiche 8.4 können als vorfabrizierte Hohlprofilmodule des jeweiligen Standard-Designs, in Kombination mit den Beschichtungsmaterialen oder in keiner Kombination mit diesen, in die Oberflächenanordnung der Hohlprofilelemente gemäß der Erfindung eingesetzt werden.
9 ist eine schematische Darstellung davon, wie eine Strömung rund um eine Öffnung D, z.B. ein Fenster, herum in einer Oberflächenanordnung der Hohlprofilelemente 9.1 erfolgen kann. Die Strömung ist vorrangig nach oben über die gesamte Breite b der Anordnung ausgerichtet. Eine Querströmung ist in den Bereichen 9 A und 9 B vorherrschend. In der Praxis können die dargestellten Strömungsbeziehungen durch die Aufstellung und Kombination von Rohlingen erreicht werden, welche Standard-Hohlprofilelemente umfassen (siehe Bereich 9 A). Die Querströmungsbereiche können auch als vorgefertigte Hohlprofilmodule 9.2 (siehe Bereich 9 B) in die Oberflächenanordnung eingesetzt werden, wie dies in Verbindung mit 8 beschrieben ist.
10 ist ein vertikaler Schnitt durch eine Außenwand eines Gebäudes im Bereich des Kellers. G 1 bezeichnet die Fundamentplatte, G 2 die Außenwand des Kellers, G 3 die Kellerdecke und G 4 das Außenmauerwerk des Erdgeschosses. Die Fußbodenoberkante wird mit GOK bezeichnet. Die Kellerwand trägt einen geschichteten Verbund, der Hohlprofilelemente gemäß der Erfindung umfasst, vergleichbar mit jenen in 7. Ausgehend etwas oberhalb der GOK sind Hohlprofilelemente 10.1, 19.2 und 10.3, die über die Beschichtungsmaterialien 10.4, 10.5 und 10.6 verbunden sind, in den Bereichen der Kellerwand unterhalb der GOK angeordnet. Das Beschichtungsmaterial 10.7 ist gleichzeitig auch die Schutz- und Abdichtungswand für die unterhalb liegenden Bereiche. In einer Oberflächenkombination mit anderen geeigneten Hohlprofilelementen setzt sich das Hohlprofilelement 10.3 in den Bereich oberhalb GOK über die gesamte Außenwand des Gebäudes fort. Das Beschichtungsmaterial 10.8 bildet die Wetterschutzschale und Fassade des Gebäudes. Umgebungsluft tritt in das Hohlprofilelement 10.1 bei 10.9 als eine nach unten gerichtete Strömung ein, die im Hohlprofilelement 10.2 eine Querströmung mit zahlreichen wechselnden Richtungsänderungen wird. Die Strömung tritt in das Hohlprofilelement 10.3 bei 10.10 ein. Die Funktionsschichten 10.11 und 10.12 sind Wärmeisolierungsschichten und verhindern den Austausch von Wärmeenergie von der nach oben gerichteten Harmonisierungsströmung zur nach unten und quer ausgerichteten Strömung bzw. zur Innenluft im Gebäude. Unter gewissen Umständen kann es eine direkte Zufuhrverbindung, so z.B. für die Raumentlüftung, bei 10.13 geben, die aus dem Gebäude hinaus zur nach oben gerichteten Harmonisierungsströmung geführt wird. Im Bereich nahe GOK verhindert die Wärmeisolierungsschicht 10.14 eine unerwünschte Strömung von Wärmeenergie zwischen dem Boden und der nach unten gerichteten Strömung. Eine im Wesentlichen konstante Temperatur T_E, die im Plus-Bereich liegt, herrscht permanent im Bereich der Fundamentplatte G1 etwa 3 m unterhalb GOK vor. Die Temperaturprofile, die klar dargestellt sind, veranschaulichen einen Temperaturabfall zwischen der Außenluft T_A und der Bodentemperatur T_E in der Ebene der Fundamentplatte G 1 erstens an kalten und warmen Sommertagen und zweitens an kalten und warmen Wintertagen. Daraus folgt, dass die Außenluft, die bei 10.9 in die Anordnung gemäß der Erfindung der Hohlprofilelemente und gegebenenfalls der Hohlprofilmodule zugeführt wird, im Winter vom Boden Wärmeenergie absorbiert und an warmen Sommertagen Wärmeenergie in den Boden freisetzt. Die nach oben gerichtete Harmonisierungsströmung im Hohlprofilelement 10.3, deren Temperatur somit auf T_H im Winter erhöht und im Sommer gesenkt wird, trägt zu einer wirtschaftlichen Klimaregulierung des Gebäudes aufgrund der Verringerung von unerwünschten Änderungen der Wärmeenergie zwischen der Außenluft bei einer Temperatur T_A und der Luft im Inneren des Gebäudes bei einer Temperatur T_I bei.
11 ist eine schematische Darstellung der Strömungsbeziehungen in einem Oberflächenverbund gemäß der Erfindung, welcher Hohlprofilelemente und Hohlprofilmodule gemäß der Erfindung umfasst. Der Oberflächenverbund 11.1 ist eine integrierte Komponente eines größeren Oberflächenverbunds gemäß der Erfindung oberhalb der Fußbodenoberkante eines Gebäudes und dient in erster Linie dazu, die Wärmeenergie der aus dem Inneren des Gebäudes hinausgehenden Luft zu nützen, um Frischluft/einströmende Luft, die in das Gebäude zugeführt wird, vorzuheizen, sowie zweitens dazu, die Harmonisierungsströmung zwischen dem Außenmauerwerk und der Wetterschutzschale abzuleiten. Hinausströmende Luft tritt in das Hohlprofilelement 11.2 durch das Mauerwerk 11.5 und durch die Funktionsschicht 11.6 (Wärmeisolierung) bei 11.7 ein. Frischluft tritt in das Hohlprofilelement 11.2 bei 11.8 ein. Die hinausströmende Luft wird durch Strömungskanäle A mit einer Strömungsrichtung geleitet, die sich von oben nach unten ändert, so dass ein Austausch von Wärmeenergie mit der nach unten gerichteten Strömung von Frischluft in den Strömungskanälen F stattfindet. Frischluft tritt danach in das Innere des Gebäudes bei 11.9 durch die Funktionsschicht 11.6 und durch das Mauerwerk 11.5 ein. Die hinausströmende Luft tritt in einen Sammelkanal bei 11.10 ein und wird dort mit der Harmonisierungsströmung vermischt, die durch die Strömungskanäle H nach oben strömt. Um die Strömung zu fördern, können die Öffnungen 11.7 und 11.9 für die hinausströmende Luft bzw. für die hereinströmende Luft mit Hilfsmitteln wie z.B. Gebläsen 11.11 ausgerüstet sein. Zusätzlich dazu kann die Öffnung 11.9 für die hereinströmende Luft einen Filter 11.12 zum Zwecke der Luftreinigung umfassen. Die Bereiche 11.3 und 11.4 für die hereinströmende bzw. die hinausströmende Luft des Oberflächenverbunds gemäß der Erfindung können als Hohlprofilmodule konfiguriert sein, wie dies in Verbindung mit 8 dargestellt ist. Der Oberflächenverbund 11.1 gemäß der Erfindung ist nahe eines Fensters D dargestellt, um z.B. klarzustellen, dass der Auslass 11.7 für die hinausströmende Luft und der Einlass 11.9 für die hereinströmende Luft in denselben Raum führen. Durch eine Adaptierung der Strömungsleitungen können aber auch entsprechende Oberflächenverbunde verwendet werden, um Raumdecken oder Trennwände zwischen Räumen auszukleiden, um auf diese Weise eine vorteilhafte Klimaregulierung der Räume, die voneinander getrennt sind, bereitzustellen.

Claims

Strömungskanalstruktur (3.1) umfassend eine Vielzahl von benachbarten Strömungskanälen (3A–3D), die jeweils zumindest eine mehrschichtige Kanalwand aufweisen, die eine die Wand definierende Struktur (a), eine Wandschicht (3.3) und eine Funktionsschicht (3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.9) umfasst, wobei die die Wand definierende Struktur (a) einander gegenüberliegende erste und zweite Seiten sowie Durchgangslöcher (3.10.1) aufweist, die zwischen den ersten und zweiten Seiten kommunizieren, und die Wandschicht (3.3) aus einem auf die erste Seite aufgebrachten extrudierbaren Material besteht, jeder Strömungskanal Vorsprünge (3.10) aus dem extrudierbaren Material aufweist, die von der zweiten Seite vorragen, wobei die Vorsprünge (3.10) Extrusionen aus dem extrudierbaren Material durch die Durchgangslöcher (3.10.1) von der ersten Seite zur zweiten Seite darstellen.
Strömungskanalstruktur nach Anspruch 1 in der Gestalt einer Formplatte.
Strömungskanalstruktur nach Anspruch 1 oder 2, worin zumindest eine Kanalwand zudem ein Element zum Zuführen, Absorbieren und/oder Reflektieren (z.B. Zuführen, Absorbieren und/oder Reflektieren von Wärme) beinhaltet.
Strömungskanalstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das extrudierbare Material eine Konsistenz aufweist, die es im Gebrauch ermöglicht, die Vorsprünge (3.10) durch ein Strömungsmedium in den Strömungskanälen zu erodieren und/oder zu zerschmelzen sowie das dadurch erodierte und/oder zerschmolzene Material von den Vorsprüngen mittels dem Strömungsmedium zu transportieren.
Strömungskanalstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin zumindest eine Wandschicht (3.3) benachbarte Strömungskanäle (3A–3D) voneinander trennt.
Strömungskanalstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die so ausgebildet ist, dass ein Medium der Reihe nach durch aufeinanderfolgende Strömungskanäle fließen kann.
Strömungskanalstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die so ausgebildet ist, dass mehrere Medien parallel durch die jeweiligen Strömungskanäle fließen können.
Gebäude mit zumindest einem Raum und einer Anordnung von Strömungskanalstrukturen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anordnung so ausgebildet ist, dass ein Luftstrom von der Außenseite des Gebäudes unter das Bodenniveau und anschließend in eine über dem Bodenniveau gelegene Außenwand gelenkt wird, wobei die Strömungskanäle einen Wärmeaustausch zwischen dem Luftstrom und dem Boden sowie zwischen dem Luftstrom und der Außenwand des Gebäudes bewirken, wodurch ein Wärmeaustausch mit dem zumindest einen Raum des Gebäudes erfolgt.
Gebäude nach Anspruch 8, das weiters zumindest ein Strömungsbewegungsmittel zum Bewegen des Luftstroms aufweist.
Gebäude nach Anspruch 8 oder 9, das weiters zumindest ein Drosselmittel zum Beeinflussen des Luftstroms aufweist.
Gebäude nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin die Anordnung so ausgebildet ist, dass sie einen Teil des Luftstroms in den zumindest einen Raum des Gebäudes lenkt.
Gebäude nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin die Anordnung so ausgebildet ist, dass Luft von dem zumindest einen Raum des Gebäudes eingesammelt wird, um mit dem Luftstrom an der Außenwand des Gebäudes vereint zu werden.
Verfahren zum Ausbilden einer Strömungskanalstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Bereitstellen einer Menge des extrudierbaren Materials (z.B. Mörtel) an der ersten Seite der die Wand definierenden Struktur; und das Extrudieren eines Teils der Menge durch die Durchgangslöcher, um die Vorsprünge an der zweiten Seite der die Wand definierenden Struktur auszubilden, wobei ein nicht extrudierter Teil der Menge die zweite Wandschicht formt.