DE3614978A1 - Wand- und/oder bruestungselement - Google Patents
Wand- und/oder bruestungselementInfo
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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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