DE3614978A1 - Wand- und/oder bruestungselement - Google Patents

Wand- und/oder bruestungselement

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DE3614978A1 DE19863614978 DE3614978A DE3614978A1 DE 3614978 A1 DE3614978 A1 DE 3614978A1 DE 19863614978 DE19863614978 DE 19863614978 DE 3614978 A DE3614978 A DE 3614978A DE 3614978 A1 DE3614978 A1 DE 3614978A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Wand- und/oder Brüstungsele­ ment mit einer zwischen zwei Platten oder dgl. einge­ schlossenen, die konvektive Wärmeübertragung und die Wärmestrahlung reduzierenden, voluminösen Dämmschicht.
Seit Jahren sind Isolierwandelemente mit hochdämmenden Zwischenschichten in der Form von z.B. als transluzente Schaumstrukturplatten, transluzente Hohlkammerstruktur­ platten oder dgl. bekannt.
Das einfallende gerichtete Sonnenlicht wird an den Strukturteilen der zwischen Außenplatten liegenden Dämmschicht, des sog. "Inlet", vielfach reflektiert und tritt dann als Streulicht oder als nichtblendendes, diffuses Licht in den Raum ein.
Gegenüber üblichen Isolierglaselementen weisen diese Isolierwandelemente, die in der Regel aus zwei Glasplat­ ten und einer eingeschlossenen Dämmschicht bestehen, höhere K-Werte (Wärmedämmwerte) auf, was auf den verminderten Wärmeaustausch zwischen den begrenzenden Glasscheiben und der Dämmschicht zurückzuführen ist. Diese Dämmschicht in der Form von Hohlkammerstruktur­ platten verhindert weitgehend eine Wärmeleitung durch Konvektion oder Strahlung.
Nachteilig ist bei solchen Isolierwandelementen die begrenzte Temperaturbeständigkeit. Die einfallende So­ larstrahlung wird durch die Vielfachreflektion bei Durchstrahlung der Dämmschicht nur teilweise absorbiert, denn wegen der unkoordinierten Stellung der Hohlkammer­ wände in der Dämmschicht ist die Reflektion nicht verlustfrei. Ferner sind die verwendeten Werkstoffe für die Solarstrahlung nicht völlig durchgängig, insbesonde­ re nicht im ultravioletten und infraroten Bereich des solaren Spektrums. So können durch Absorption der Solarstrahlung bei intensiver Sonneneinstrahlung, hohen Umgebungstemperaturen und raumseitiger Rückstrahlung Temperaturen von über 100°C in der Dämmschicht auftre­ ten. Diese führen auf die Dauer zu einer unerwünschten Versprödung des Dämmschichtwerkstoffes und zur Beein­ trächtigung der Formstabilität. Ein übermäßiger Wärme­ stau kann auch zu Brüchen der einschließenden Glasschei­ ben führen.
Da bei solchen Isolierelementen relativ große Scheiben­ abstände vorliegen, entstehen bei der Ausdehnung der Luft erhebliche Biegespannungen in den Glasscheiben.
Neben der Gefahr des Berstbruches der Glasscheiben besteht auch die Gefahr von Randundichtigkeiten.
Bisher hat man auf zweierlei Art versucht, hier Abhilfe zu schaffen: Der eine Weg bestand darin, den Zwischen­ raum zwischen den Glasscheiben nicht in voller Breite mit der Dämmschicht auszufüllen, um so konvektive Luftströmungen an den Glasscheiben zuzulassen. Der andere Weg bestand darin, bei diesen Isolierelementen auf einen luftdichten Randverbund zu verzichten, wobei man allerdings Nachteile, wie das Eindiffundieren von Wasserdampf in die Dämmschicht in Kauf nahm.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Element der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Dämmschicht unter Vermeidung der oben genannten Nachteile vor einer starken Erwärmung durch solare Strahlung wirksam geschützt wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Sie finden durch die Merkmale der Unteransprüche eine vorteilhafte Weitergestaltung und Präzisierung.
Nach diesen Merkmalen wird die übermäßige Erwärmung der Dämmschicht durch eine selektive Reduktion der einfal­ lenden Sonnenstrahlung verhindert. Dies kann durch eine der Dämmschicht vorgesetzte Filterscheibe erfolgen, die selektiv für die Solarstrahlung im sichtbaren Bereich ggf. hohe Transmissionswerte aufweisen kann, im ultra­ violetten und im nahen Infrarot-Bereich des Solarspek­ trums jedoch stark absorbierend wirkt.
Wenn auch ein Reflektionsfilter einen wirksameren Wärmeschutz für die Dämmschicht bildet, weil es die UV- und IR-Strahlen unmittelbar reflektiert und eventuell ein solcher auch wirtschaftlicher ist, wird eine Filterscheibe bevorzugt, die vorwiegend absorptiv wirkt.
Das Erscheinungsbild von Reflektionsbeschichtungsschei­ ben ist wegen der farblichen Irisationserscheinung ästhetisch unbefriedigend. Solche Scheiben wirken als Strahlungsspiegel und verursachen durch gerichtete Reflektionsstrahlung Umweltschäden, wie Vegetations­ schäden und Blendung. Zudem ist es grundsätzlich nicht zulässig, solche Scheiben in ausgedehnten Fassaden zu verwenden, wenn gerichtete Reflektionsströme auf gegen­ überliegende Gebäude auftreffen können.
Eine absorptive Filterscheibe kann erfindungsgemäß z.B. eine im Kern eingefärbte Glasscheibe sein. Solche Glasscheiben absorbieren über 50% der solaren Energie­ strahlung bei Transmissionswerten von etwa 80% der Lichtstrahlung. Hierdurch kann die solare Energiestrah­ lung auf die Dämmschicht etwa halbiert werden, was bereits ausreichend wäre.
Um eine Überhitzung der absorptiven Filterscheibe durch die aufgenommene Solarenergie zu vermeiden und die Wärmeenergie nicht an die Dämmschicht, sondern an die Umgebungsluft abzugeben, sind weitere, in den Unteran­ sprüchen angegebene Merkmale vorgesehen. So ist es vorteilhaft, wenn auf der der Dämmschicht zugewandten Innenseite der der solaren Strahlung ausgesetzten Platte Schichten mit geringem Emissionsvermögen, sog. "Low-E- Schichten" im langwelligen Infrarot-Bereich aufgebracht sind; z.B. Metalloxidschichten. Hierdurch wird die Wärmestrahlung von der äußeren Platte auf die Dämm­ schicht unterdrückt.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn die erfin­ dungsgemäßen Wandelemente um eine Mittel- oder Seiten­ achse um 180° schwenkbar angeordnet sind, so daß die Außenseite nach innen gelangt und umgekehrt. Hierdurch lassen sich besonders günstige wirtschaftliche Klimati­ sierungswirkungen im Gebäude erzielen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:.
Fig.1-13 verschiedene Ausführungsformen und Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Wandelements im Quer­ schnitt.
Fig.1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wandelement in seiner einfachsten Form. Es besteht aus einer äußeren Platte 1 und einer inneren Platte 2 aus einem lichtdurchlässigen organischen oder anorganischen Werkstoff und einer zwischen den Platten 1, 2 befindlichen transluzenten Dämmschicht 3 mit stark wärmedämmenden Eigenschaften, z.B. einer Füllung aus Silica-Aerogel-Pellets.
Die Platte 1 hat gegenüber der Platte 2 wesentlich höhere Absorptionseigenschaften für den Ultraviolett- und Infrarotbereich der solaren Strahlung, wobei die absorbierenden Substanzen über der gesamten Dicke der Platte 1 homogen eingelagert sind. Die Platte 1 wird nachstehend als "Absorptionsplatte" bezeichnet. Die Platte 2 dagegen soll ein möglichst hohes Transmissions­ vermögen für den gesamten Bereich der Solarstrahlung aufweisen.
Fig. 2 zeigt ein Wandelement, bei dem die Absorptionsei­ genschaften der Absorptionsplatte 1 nur auf deren äußerer Schicht durch eine Beschichtung 4 vorliegen. Die Absorptionsplatte 1 kann auch ein sogenanntes Überfang­ glas sein, d.h. ein Weißglas, auf das eine Schicht 4 von im Kern eingefärbtem selektiv absorbierendem Farbglas aufgeschmolzen ist. Ferner kann die Absorptionsplatte 1 auch ein Verbundglas sein, wobei eine Absorptionsscheibe mit einer Weißglasscheibe mittels Klebefolie oder dgl. verbunden ist.
Auf der der Dämmschicht 3 zugewandten Innenseite trägt die Absorptionsplatte 1 eine Beschichtung 5 mit geringem Emissionsvermögen, eine sogenannte "Low-E-Schicht". Sie ist für das solare Spektrum möglichst vollständig transparent und weist für den fernen Infrarot-Bereich ein möglichst geringes Emissionsvermögen auf. Die Dämmschicht 3 selbst kann ein transluzenter Schaumstoff sein. Zwischen der Absorptionsplatte 1 und der Dämm­ schicht 3 ist ein Luftspalt 6 vorgesehen, der die Wirksamkeit der Low-E-Beschichtung erst ermöglicht und daher notwendig ist.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 weist die zur Absorptionsplatte 1 weisende Seite der Dämmschicht 3 eine dreidimensional strukturierte Oberfläche 7 mit vorstehenden Stellen 8 auf, die mit der Absorptionsplat­ te 1 verklebt sind. Während zwischen den Stellen 8 Luftspalte bestehen, ist die rückwärtige Seite der Dämmschicht 3 unmittelbar mit der Platte 2 verklebt.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Dämmschicht 3 aus einer transluzenten Kapillarstruktur­ platte 9 gebildet, bei der die senkrecht zu den Platten 1 und 2 stehenden röhrenförmigen, dünnwandigen Hohlkör­ per zur Absorptionsplatte 1 hin offen sind, so daß die Low-E-Beschichtung 5 nur von den dünnwandigen Rändern der Hohlkörper berührt wird, zwischen denen genügend große Luftspalte bestehen bleiben. Wie die Zeichnung ferner erkennen läßt, weist die Außenseite der Absorp­ tionsplatte 1 eine vergrößerte strukturierte Oberfläche 9 auf, die aus verschiedenen geometrischen Formen beste­ hen kann, z.B. auch geriffelt sein kann.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Einzelheit der Absorptions­ platte 1 der Fig. 4. Die vergrößerte äußere Oberfläche dient der besseren Abführung der in der Absorptionsplat­ te 1 aufgenommenen Strahlungswärme. Diese vergrößerte Oberfläche kann aus regelmäßig angeordneten Halbkugeln oder waagerechten zylindrischen Erhebungen, wie in Fig. 4 bestehen. Nach der Ausführung in Fig. 5 sind waagerecht verlaufende, im Querschnitt keilförmige Prismen 11 vorgesehen. Hierbei weisen die inneren Seitenflächen 12 in Richtung der Sonneneinstrahlung. Sie sind vorteilhaft mit einer Schicht 13 belegt, die aus stark absorbieren­ dem Werkstoff bestehen kann und auch reflektierende Eigenschaften haben kann.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dämm­ schicht 3 aus einer kombinierten Röhrenstruktur 9 und Silica-Aerogel-Pellets 14 besteht.
Die Dämmschicht 3 kann, wie Fig. 7 zeigt, auch aus einer tiefgezogenen, regelmäßig dreidimensional strukturier­ ten, hochtransparenten Folie bzw. Folienplatte 15 bestehen, die mit beiden Platten 1, 2 verklebt ist.
Eine ähnliche Ausführung zeigt Fig. 8. Hier ist die Dämmschicht 3 als Hohlkammerplatte 16 ausgebildet. Um den notwendigen Luftspalt 6 zwischen ihr und der Absorptionsplatte 1 zu bilden, weist die Dämmschicht 3 auf ihrer der Absorptionsplatte 1 zugewandten Seite vorstehende Rippen oder Noppen 17 auf, die mittels Kleber mit der Absorptionsplatte 1 verbunden sind. Mit der Platte 2 ist die Dämmschicht 3 ohne Luftspalt verklebt.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dämm­ schicht 3 aus einem strukturierten, anorganischen oder organischen Fasergewebe oder -vlies 18 und einer der Absorptionsplatte 1 zugewandten, auf ihrer Oberfläche eine Low-E-Schicht 19 tragenden Weißglasscheibe 20 besteht. Diese ist mit Abstand von der Absorptionsplatte 1 gehalten.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der eines der in den Fig. 1-8 gezeigten Wandelemente mit Abstand 23 zwischen zwei weiteren Weißglasscheiben 22, 24 so ange­ ordnet ist, daß es zwischen diesen auch um 180° geschwenkt sein kann.
Bei der Ausführungsform der Fig. 11 besteht die Absorp­ tionsplatte 21 nicht aus transluzentem oder teiltranspa­ rentem, sondern aus opakem Werkstoff, z.B. einem Metallblech oder keramischen Werkstoff. Diese Absorp­ tionsplatte 21 weist auf ihrer Innenseite ebenfalls eine Low-E-Schicht 5 auf und ist mit der Dämmschicht 3 über einen Luftspalt 6 verbunden. Als Low-E-Schicht 5 ist ein Werkstoff vorteilhaft, der die Solarstrahlung über das gesamte Spektrum absorbiert gleichfalls aber auch die Sekundärstrahlung, d.h. Wärmeabstrahlung verhindert.
Fig. 12 zeigt eine Weiterbildung der Ausführung der Fig. 11. Hierbei besteht die Absorptionsplatte 21 aus einer Platte aus opakem Werkstoff. Sie weist regelmäßig über ihre Oberfläche verteilte Bohrungen oder Ausnehmun­ gen 26 auf. Ihr ist eine transparente oder transluzente Weißglasscheibe 25 als Korrosionsschutz vorgesetzt.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Absorp­ tionsplatte 21 aus einer opaken Platte besteht, die nach außen eine durch dreidimensionale Strukturen vergrößerte Oberfläche 28 aufweist. Anstelle einer aus Glas beste­ henden inneren Platte 2 ist hier eine transparente Kunststoffstegplatte 27 vorgesehen, die mit der aus einer Kapillarstrukturplatte 9 gebildeten Dämmschicht 3 verklebt ist. Die vergrößerte Oberfläche 28 dient der besseren Wärmeabgabe an die Umgebungsluft.
Alle beschriebenen Wandelemente, ausgenommen das der Fig. 10, sind zweckmäßig in nicht dargestellten um 180° schwenkbaren Rahmen gehalten. Je nach der vorhandenen Jahreszeit können die Wandelemente so gewendet werden, daß sie in wirtschaftlich vorteilhafter Weise ausgenutzt werden können. Hierdurch läßt sich in an sich bekannter Weise bewirken, daß die von den Wandelementen umgrenzten Räume entweder vor äußerer Wärmeeinwirkung oder vor inneren Wärmeverlusten geschützt werden. Auf diese Weise läßt sich die solare Strahlungsenergie im Winter zur zusätzlichen Beheizung ausnutzen.
Die in der Zeichnung dargestellten Wandstärken sind nicht maßstäblich.

Claims (26)

1. Wand- und/oder Brüstungselement mit einer zwischen zwei Platten oder dgl. eingeschlossenen, die konvek­ tive Wärmeübertragung und die Wärmestrahlung redu­ zierenden, voluminösen Dämmschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) aus einem für das solare Strahlungsspektrum durchlässigen Werkstoff besteht, daß die die Dämmschicht (3) auf der einen Seite begrenzende innere Platte (2) ein möglichst hohes Transmissionsvermögen für das gesamte solare Strah­ lungsspektrum und die die Dämmschicht (3) auf der anderen Seite begrenzende äußere Platte (1, 21) (Absorptionsplatte) ein möglichst hohes Absorptions­ vermögen für den nichtsichtbaren Bereich des solaren Strahlungsspektrums aufweisen.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) aus einer transluzenten Kunst­ stoff-Schaumstruktur besteht.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht aus transluzenten Kapillarstruktur­ platten (9) besteht.
4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) aus transluzenten Kunststoff- Hohlkammerstrukturplatten (15, 16)besteht.
5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) aus transluzenten Silica-Aero­ gel-Werkstoffstrukturen (14) besteht.
6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) aus transluzenten Faserplatten (18) aus organischem oder anorganischem Werkstoff besteht.
7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (2) mit hohem Transmissionsvermögen eine Weißglasscheibe ist.
8. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsplatte (1) eine im Kern eingefärbte Glasscheibe ist.
9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsplatte (21) aus opakem Werkstoff besteht.
10. Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus opakem Werkstoff bestehende Absorptionsplat­ te (21) über ihre Fläche verteilt Lochungen oder Ausstanzungen (26) aufweist.
11. Element nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus opakem Werkstoff bestehende Absorptionsplatte (21) an ihrer Außenseite durch eine zusätzliche Glasplatte (25) abgedeckt ist.
12. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsplatte (1, 21) auf der der Dämmschicht (3) zugewandten Innenseite eine die Wärmeabstrahlung hemmenden Schicht (Low-E- Schicht) (5) aufweist.
13. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsplatte (1, 21) auf der der Dämmschicht (3) abgewandten Außenseite eine Oberflächenschicht (4) aufweist, die eine solare Strahlung vornehmlich im nahen infraroten Bereich reflektiert.
14. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der der Dämmschicht (3) zugewandten Innenseite der Absorptionsplatte (1, 21) und der Dämmschicht (3) ein Abstand (6) besteht.
15. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (3) mit höch­ stens 20% ihrer der Absorptionsplatte (1, 21) zuge­ wandten Seite auf dieser aufliegt.
16. Element nach einem der Ansprüche 1 bls 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Absorptionsplatte (1, 21) zugewandte Seite der Dämmschicht (3) einen regelmä­ ßig über ihre Gesamtfläche verteilten Formaufbau aufweist.
17. Element nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die der Absorptionsplatte (1, 21) zugewandte Seite der Dämmschicht (3) regelmäßig über sie hinausragende reliefartig erhabene Flächenteile (8) aufweist.
18. Element nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Flächenteile (8) maximal 20% der Fläche der zugeordneten Seite der Dämmschicht (3) ausmachen.
19. Element nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Absorptionsplatte (1, 21) mit den erhabenen Flächenteilen (8) der Dämmschicht (3) mittels Kleber verbunden sind.
20. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsplatte (1, 21) auf ihrer Außenseite eine durch reliefartig vorstehende Flächenteile vergrößerte Oberfläche (10, 28) auf­ weist.
21. Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Flächenteile der Absorptions­ platte (1, 21) aus regelmäßig angeordneten Halbkugeln bestehen.
22. Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Flächenteile der Absorptions­ platte (1, 21) aus waagrechten, im Querschnitt teilzylindrischen Erhebungen bestehen.
23. Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Flächenteile der Absorptions­ platte (1, 21) aus waagerechten, im Querschnitt keilförmigen Prismen (11) bestehen.
24. Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeren Seitenflächen (12) der Prismen (11) etwa senkrecht zur Sonneneinstrahlung angeordnet sind.
25. Element nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kürzeren Seitenflächen (12) der Prismen (11) eine Beschichtung (13) tragen, die stark absorbierende und/oder reflektierende Eigen­ schaften hat.
26. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Rahmen um 180° drehbar gelagert ist.
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