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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 TE, 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 TA und
der Bodentemperatur TE 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 TH 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 TA und der Luft im
Inneren des Gebäudes
bei einer Temperatur TI bei.
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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.