DE7609023U1

DE7609023U1 - Bauelement fuer gebaeudeaussenflaechen

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Publication number: DE7609023U1
Application number: DE7609023U
Authority: DE
Original assignee: Rudolph Theo Dipl-Ing 4300 Essen
Current assignee: Rudolph Theo Dipl-Ing 4300 Essen
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1977-09-15

Description

Dipl.-Ing. Theo Rudolph in Essen

Bauelement für Gebäudeaußenflächen

Die Erfindung betrifft ein Bauelement für Gebäudeaußenflächen mit einer wärmespexcherfähigen innenliegenden Speicherschicht aus einem üblichen Baustoff und einer außenliegenden wärmeisolierenden Dämmschicht.

Der Wärmeverlust eines Raumes ist vorherrschend von der Wärmedämmfähigkeit, d.h. dem sogenannten Wärmedurchlaßwiderstand der außenliegenden Raumumschließungskonstruktion ;10 abhängig, also bei einschichtigen Wänden, z.B. aus Ziegel I oder Beton oder einem anderen üblichen Baustoff mit ^! irgendeiner Wärmedämmzahl, von der Dicke der Wand abhängig. :· Je nach Art des- verwendeten Baustoffs kann die Wand auch

mehr oder weniger Wärme speiehern, um so eine Abkühlung =15 eines zeitweilig ungeheizten Raumes zu verlangsamen. Um \ im Sinne rationeller Heizenergj enutzung befriedigend i Wärmeverluste von innen nach außen verhindern zu können, ' müßten derartige Wände sehr dick ausgeführt sein und wurden I sie dadurch sehr teuer. Wesentlich besser können Wärme- |20 Verluste durch die bekannten mehrschichtigen Wände ver-

j mieden werden, die zusätzlich zu der wärmespeicherfäh'igen ! Wandschicht eine besondere Isolations- bzw, Wärmedämmj schicht beispielsweise aus einem Kunststoffschaum besitzen.

I Bei außenliegender Dämmschicht bewirkt die innenliegende, 25 aufgrund der Raumbeheizung erwärmte Speicherschicht eine

■ wenig schwankende innere Wandoberflächentemperatur, und

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'■ die Dämmschicht verhindert respektive vermindert den Wärme- |

J -M verlust aus der Speicherschicht und mithin aus dem Raum ·

i nach außen. Die laüßenliegende. Dämmschicht verhindert -j,e,dpchf

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1. '*,;Γ';_- 'ΐ ''..;. j 5 einstrahlungswärme, von der Wand aufgenommen und zur Herab-·;

'-.IT ΨΜ--/J .-/ setzung des Wärmebedarfs für die Raumbeheizung nutzbringendI

,.^;"^;' ⁵ ' verwertet werden kann. !

Es ist bekannt, daß Sonnenlicht mit Hilfe von Sonnenenergie-!· Kollektcrcn in fühlbare Wärme umgewandelt werden kann, die | 10 dann mittels eines den wärmetauscherartigen Kollektor durch·*· strömenden flüssigen oder gasförmigen Wärme trägers einer ...
anderweitigen wärmetechnischen Nutzung zugeführt werden
kann.

• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, im Hinblick au4" •15 die Verteuerung und Verknappung der Primär-Energie in Form

■ von Kohle, Erdöl und Erdgas zu einer Herabsetzung des

. Energieverbrauchs für Heizung oder Klimatisierung beizu—

! tragen und ein Bauelement zur Erstellung von G-ebäudeaußen-

^; flächen, zum Beispiel Gebäudeaußenwänden oder Decken oder

20 auch schrägen Dachflächen, zu schaffen, welches nicht nur

: von der Raumheizung herrührende Wärme speichern und wieder

• nach innen abgeben kann und Verluste an gespeicherter Wärme
j nach außen verhindern kann, sondern welches trotz der Ab-

I schirmung gegen Wärmeverluste nach außen auch eingestrahlte

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j25 Sonnenenergie aufnehmen und zur Unterstützung der Raum-

; heizung speichern bzw. nach innen abgeben kann und welchem

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überschüssige absorbierte Sonnenenergie und/oder über- ^-^ schüssige gespeicherte Wärme für andere wärmetechnische Zwecke entnommen werden kann und welches darüberhinaus auch die Möglichkeit bietet, im Bedarfsfalle zur Ergänzung der sommerlichen Raumklimatisierung gekühlt werden zu können.

Ausgehend von einem Bauelement der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst, daß auf der Außenseite der Speicherschicht des Bauelementes eine Hohlkörperschicht angeordnet ist, die Anschlüsse zum wahlweisen Füllen des Hohlraumes dieser Hohlkörperschicht mit einem wärmeisolierenden Medium oder einem wärmeleitenden Medium besitzt, und daß auf der Außenseite der Hohlkörperschicht eine in an sich bekannter Weise durch Snnnonoi nntraM iina· ora/ärmharo. wärraoi oi -honrt mi "h Hot WnViT — '"''■''

körperschicht verbundene Absorptionsschicht angeordnet ist, die durch eine transparente, wärmeisolierende Oberflächenschicht nach außen abgedeckt ist. Mit diesem Bauelement können einerseits Wärmeverluste aus der Speicherschicht nach¹ außen weitgehend verhindert werden, indem die Hohlkörperschicht geleert wird, die dann schlecht wärmeleitende Luft enthält und dadurch in hohem Grade wärmeisolierend wirkt; andererseits kann Sonnenenergie, welche selbst während der rund 9 bis 10 Monate eines Jahres, in denen die Tages-Außen· temperatur größtenteils niedriger ist als die in Aufenthaltsjräumen gewünschte Raumtemperatur, beträchtlich oberhalb der Raumtemperatur liegende Temperaturen durch Einstrahlung erzeugen kann, an die Speicherschicht geleitet werden und

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zur Nutzbarmachung für die Räumerwärmung von der Speicherschicht gespeichert werden, indem die Hohlkörperschicht beispielsweise mit Wasser als wärmeleitendem Medium gefüllt wird. Die gespeicherte Sonnenenergie wird je nach den bauphysikalischen Eigenschaften der Speicherschicht mehr oder weniger stark gedämpft und verzögert an den Raum abgegeben, und zwar dann mit geringem Verlust an gespeicherter Wärme nach außen, wenn wiederum nach der Einstrahlungsperiode die Hohlkörperschicht durch Entleeren isolierend gemacht wird.

Die Hohlkörperschicht erfüllt dadurch die Punktion einer je nach den Witterungsverhältnissen und Betriebszuständen

wahlweise wärmedämmenden oder wärmeleitenden Wechselschichti deren geleerter oder gefüllter Zustand mit geeigneten Ein- j richtungen und Geräten gesteuert werden kann.In besonders

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Absorptionsschicht mit Anschlüssen und Leitungen zum Hindurchleiten eines Wärmeträgers und zum Wärmeaustausch mit diesem versehen. Dadurch kann, wenn beispielsweise eine hohe Sonneneinstrahlung herrscht und kein zu hohes Aufheizen der Speicherschicht eintreten soll, überschüssige absorbierte Strahlungswärme aus dem Bauelement abgeleitet und anderen wärmetechnischen Funktionen zugeführt werden, beispielsweise dem Verdampfer einer Wärmepumpe, um auf diese Weise die abgeleitete Strahlungswärme für die Beheizung von nicht auf der Sonnenseite des Gebäudes liegenden Eäumen oder zur Warmwasserbereitung auszunutzen. Vorteilhafterweise wird die die Absorptionsschicht abdeckende trang parente Oberflächenschicht hohl ausgebildet, um dadurch die

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Absorptionsschicht besonders gut gegen Wärmeverluste nach außen zu schützen. Die hohle Oberflächenschicht sowie auch die Hohlkörperschicht sind zweckmäßigerweise mit Zwischenwänden versehen und unterteilt, um Luftkonvektionen in den

? Hohlräumen dieser Schichten, die die Isolierwirkung erheblich beeinträchtigt, zu unterbinden. Hierbei weisen die Zwischenwände der Hohlkörperschicht klein bemessene Durchlässe auf, durch die keine ins Gewicht fallende Luftkonvektion stattfinden kann, durch die jedoch Wasser oder ggf.

10 anderes wärmeleitendes Medium zum vollständigen wärmeleiten· den Befüllen der Hohlkörperschicht hindurchtreten kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs-

; gemäßen Bauelementes im Schnitt dargestellt. ■ Das Bauelement besitzt eine innenliegende, das heißt

■15 dem Gebäuderaum zugekehrte Speicherschicht 1, die aus einem

; üblichen Baustoff, zum Beispiel Ziegel oder Beton bestehen

i kann. Auf der Außenseite der Speicherschicht 1 ist mit

J wärmeleitender Berührung eine Hohlkörperschicht 2 angeordnet*

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^ die beispielsweise behälterartig von dünnen Blechwänd .1 3

j ; 20 unci 4 gebildet sein kann. Diese Hohlkörperschicht 2 besitzt

: Rohranschlüsse 5« Durch diese Anschlüsse 5 kann Wasser oder

• ein anderes gut wärmeleitendes Medium in den Hohlraum der

^! Hohlkörperschicht eingeleitet werden, um die Hohlkörper-

; schicht 2 insgesamt wärmeleitend zu machen, und kann die

;25 Hohlkörperschicht wieder geleert werden, damit sie nur noch

; Luft enthält und dadurch als hochwertige isolierende Wärme- ;

j dämmschicht wirkt. Auf der Außenseite der HohlkörperschichtS

I ist eine Absorptionsschicht 6 angeordnet, die in der Art ]

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eines hochselektiven Sonnenenergie-Kollektors so beschaffen ist, daß sie direkte und diffuse Sonneneinstrahlung minimal rückstrahlt und maximal absorbiert und in Wärme umwandelt. Die Absorptionsschicht 6 kann als gesonderte Schicht mit wärmeleitender Berührung auf der äußeren Wand 4 der Hohlkörperschicht 2 angebracht sein, sie kann auch unmittelbar die äußere Wand 4 der Hohlkörperschicht 2 ersetzen. Die ^! Abscrptionsschicht 6 ist mit Rohranschlüssen 7 und mit nicht; näher dargestellten Leitungen versehen, durch die ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger hindurchgeleitet

werden kann. Die in der Absorptionsschicht 6 durch ■'■ Strahlungsabsorption erzeugte fühlbare Wärme kann ganz

oder teilweise durch die wärmeleitend gemachte Hohlkörper— schicht 2 in die Speicherschicht 1 geleitet oder mittels des durch die Absorptionsschicht 6 hindurchgeleiteten Wärmeträgers abgeführt werden. Die Absorptionsschicht 6 ist auf ihrer Außenseite durch eine transparente, wärmeisolierende Oberflächenschicht 8 abgedeckt. Diese Oberflächenschicht 8 besteht zweckmäßigerweise aus einem hoch lichtstrahlungs-■ 20 durchlässigen sowie gegen Licht-, Temperatur- und Wetter- '. einwirkungen und Industrie-Luftverunreinigungen beständigen

Werkstoff. Zur Erzielung einer hohen wärmeisolierenden ! Wirkung der Oberflächenschicht 8 zum Schütze der Absorp- ! tionsschichc 6 gegen Wärmeverluste nach außen ist die ; 25 Oberflächenschicht 8 vorteilhafterweise hohl ausgebildet.Um

eine Konvektion der in der hohlen,Oberflächenschicht 8· ent-

hai teilen Luft zu verhindern, ist der Hohlraun; der Ober- ! flächenschicht 8 durch Zwischenwände 9 unterteilt. Die An-

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; Ordnung der Zwischenwände 9 ist so gestaltet, daß auch dann, j wenn das Bauelement einen Teil einer senkrechten Gebäudeaußenwand bildet, schräg einfallendes Sonnenlicht in größt- ! möglichem Ausmaß zwischen den Zwischenwänden 9 auf die Absorptionsschicht 6 einstrahlen kann. Ähnlich ist sweckmäßigerweise auch der Hohlraum der Hohlkörperschicht 2 durch Zwischenwände 10 unterteilt, um eine Luftkonvektion in der geleerten Hohlkörperschicht 2 zu verhindern. Diese Zwischenwände 10 sind jedoch mit kleinen Durchlässen 11 verseher., damit beim Einleiten von Wasser in die Hohlkörperschicht 2 das Wasser durch die Zwischenwände 10 hindurchtreten und den Hohlraum der Hohlkörperschicht 2 vollständig ausfüllen kann.

Das Bauelement kann einschließlich der Speicherschicht 1 vorgefertigt werden, so daß aus mehreren Bauelementen unter t 15 Verbindung der jeweiligen Anschlüsse 5 respektive 7 eine Gebäudeaußenwand, Gebäudedecke oder dergleichen errichtet werden kann, es können auch die Hohlkörperschicht 2, Absorp- '■■ tionsschicht 6 und Oberfläche-nschicht 8 als Vorbauelement vorgefertigt sein, welches auf eine gesondert hergestellte, ^; 20 die Speicherschicht bildende senkrechte Gebäudewand oder ; waagerechte oder schräge Gebäudedecke aufgesetzt und fest '. und wärmeleitend mit dieser verbunden vird.

Die vorteilhafte energiewirt schaft liehe Wirkungsweise des er-r

ί find-ungsgemäßen Bauelementes sei an folgenden Betriebszu-

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ständen erläutert.

Beispiel 1 ·

Wenn keine Sonneneinstrahlung herrscht, wird die Hohlkörperschicht 2 geleert. Die Hohlkörperschicht 2 ist dann hoch wärmeisolierend und verhindert Wärmeverluste aus der Speicherschicht 1 und dem Gebäuderaum nach außen.

Beispiel 2

Bei Sonneneinstrahlung wird dig. Hohlkörperschicht 2 gefüllt. Die Hohlkörperschicht 2 ist dann wärmeleitend, so daß von der Abscaptionsschicht 6 absorbierte Strahlungsenergie in die Speieherschicht 1 geleitet wird und von dieser zur Unterstützung der Raumheizung gespeichert und an den Gebäuderaum abgegeben werden kann.

Beispiel 3

Die Sonneneinstrahlung kann so stark sein, daß in der Absorptionsschicht 6 mehr umgewandelte Wärmeenergie erzeugt wird, als in der Speicherschicht 1 gespeichert werden soll und zur Temperierung des Gebäuderaumes durch Wärmeabgabe der Speicherschicht benötigt würde. In diesem Fall wird die Hohlkörperschicht 2 gefüllt und ein Wärmeträger durch die Absorptionsschicht 6 geleitet, so daß in steuerbaren Anteilen ein Teil der eingestrahlten Wärme von der Absorptionsisehicht 6 in die Speicherschicht 1 geleitet wird und ein anderer Teil mit dem Wärmeträger aus der Absorptionsschicht abgeführt wird. Der abgeführte Teil der eingestrahlten Wärme

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kann zum Beispiel über eine Wärmepumpe zur Beheizung anderer'· Gebäuderäume oder für Warmwasserbereitung nutzbar gemacht ^:

werden.

Beispiel 4 I

Ist im Falle einer Sonneneinstrahlung keine Speicherung von ]

eingestrahlter Wärme in der Speicherschacht 1 erwünscht, | bleibt die Hohlkörperschicht 2 leer und wird ein Wärmeträ- j

ger durch die Absorptionsschicht 6 geleitet, so daß alle von j

der Absorptionsschicht 6 in Wärme umgewandelte Strahlungs- I energie für anderweitige wärmetechnische Nutzungen abgelei- ;

tet wird. ^:

Beispiel 5 }

Nach einer hohen Sonneneinstrahlung kann die in die Speicher-r schicht 1 weitergeleitete und von ihr gespeicherte Strahlungs-j· wärme höher sein als erwünscht ist, wenn zum Beispiel nach j der Aufladung der Speicherschicht 1 höhere Außentemperaturen ί erwartet werden oder zum Beispiel nachts nur ein geringer [ Wärmebedarf für den Raum eintritt. In diesem Fall wird die j Hohlkörperschicht 2 gefüllt und ein Teil der in der Speicherschicht 1 gespeicherten Wärme durch die Hohlkörperschicht 2 : in die Absorptionsschicht 6 zurückgeleitet, aus der die zu- i rückgeleitete Wärme mittels des hindurchgeleiteten Wärme- I .trägers zur anderweitigen wärme technischen- Nu t'zung abgerührt hV_,.

wird. Eine weitergehende Ableitung der zurückgeführten Wärme . ,

5 von der Absorptionsschicht 6 nach außen wird durch die isolierende Oberflächenschicht 8 verhindert. j

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ij j Beispiel 6 < τ§

.j In warmen Jahreszeiten kann durch eine starke Sonneneins tr ah-f '-'^f , _c>* J lung, während der die Hohlkörperschicht geleert ist, bei- ^;''/-'·.^, Li spielsweise durch die Einstrahlung durch Fensterflächen oder j ' |

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dergleichen eine unerwünscht hohe Raumtemperatur eintreten, ΐ In diesem Fall kann vor oder nach der Sonneneinstrahlung die '. Hohlkörperschicht 2 gefüllt werden und durch die Absorptionsschicht 6 ein kühlendes Medium geleitet werden, so daß der > Speicherschicht 1 Wärme entzogen wird und hierdurch die Raumtemperatur gesenkt bzw. die Raumklimatisierung unterstützt wird.

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Claims

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S chutzan Sprüche

1r Bauelement für Gebäudeaußenflächen mit einer wärmespeicherfähigen innenliegenden Speicherschicht aus einem üblichen Baustoff und einer außenliegenden wärmeisolierenden Dämmschicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Speicherschicht (1) eine Hohlkörperschicht (2) angeordnet ist, die Anschlüsse (5) zum wahlweisen Pullen des Hohlraumes*

> dieser Hohlkörperschicht mit einem wärmeisolierenden Medium oder einem wärmeleitenden Medium besitzt, und daß auf der Außenseite der Hohlkörperschicht eine in an sich bekannter Weise durch Sonneneinstrahlung erwärmbare, wärmeleitend mit der Hohlkörperschicht verbundene Absorptionsschicht (6) angeordnet ist, die durch eina transparente, wärmeisolierende, Oberflächenschicht (8) nach außen abgedeckt ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht (6) Anschlüsse (7) und Leitungen zum Hindurchleiten eines Wärmeträgers aufweist.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Oberflächenschicht (8) hohl ausgebildet ist und daß die hohle Oberflächenschicht und die Hohlkörperschicht (2) Luftkonvektion verhindernde Zwischenwände C9» 10) aufweisen, wobei die Zwischenwände (10) der Hohlkörperschicht Durchlässe (11) für das in die Hohlkörperschicht einleitbare wärmeleitende Medium aufweisen.

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