DE2721467A1

DE2721467A1 - Fassadenelement

Info

Publication number: DE2721467A1
Application number: DE19772721467
Authority: DE
Inventors: Werner Staudacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2721467C2; FR2352261A1; US4183350A; CH600264A5

Description

Herne 1, 8000 München 40, Frellleraihslr.Be 19 ·.,_, ,_„ q _u R„|,_ Elsenacher StmB· 17

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Telegrammanschrlft: Tolegremmanschrift: Bahrpatonte Herite PATENTANWÄLTE ■ ,■ Babetzpat München Telex Ot 228 SO _ Telex 5215360

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Werner Staudacher Zollikofen (Schweiz)

Fassadenelement.

Die Erfindung betrifft ein Fassadenelement mit einem auf der Innenseite angeordneten Heizkörper.

Aus der Schweiz. Patentschrift Nr..567 653 ist ein Fassadenelenent bekannt, das einen Brüstungsbereich und einen Fensterbereich umfasst, welche Bereiche durch ebnen Mittelteil voneinander getrennt sind. Dieses Fassadenelement dient zum Bauen von Gebäuden mit klimatisierten Räumen und besitzt auf der Innenseite des Brüstungsbereiches angeordnete Schlitze zum Absaugen von warmer Raumluft und einen Kanal zum Zuführen der abgesaugten Raumluft in den Zwischenraum eines Doppelglasfensters. Im oberen Teil des Fenster bereiches ist eine Oeffnung zum Absaugen der durch den genannten Zwischenraum strömenden Raumluft vorgesehen. Bei diesem Fassaden element wird die Abluft des klimatisierten Raumes zur Verbesserung der Wärmeisolation des Fassadenelementes eingesetzt.

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In der Schweiz. Patentschrift Nr. 529 271 1st ein Fenster-^assadenelement für ein Gebäude mit einer Klimaanlage beschrieben, welches Fassadenelement einen Fassadenaussenteil und einen von diesem distanziert angeordneten Fassadeninnenteil aufweist. Jeder dieser Fassadenteile weist eine verglaste Fensteraussparung auf. Im Brüstungsbereich des Fassadeninnenteiles ist ein Heizkörper befestigt, der an die Vor- und Rücklaufleitung der Heizanlage des Gebäudes anschliessbar ist. Zwischen dem Fassadeninnenteil und dem Fassadenaussenteil erstreckt sich ein Abluftkanal, über den Abluft vom klimatisierten Raum nach aussen gelangen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Fassadenelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das gestattet, den vom Fassadenelement teilweise begrenzten Raum hilfsweise unter Ausnützung der Sonnenstrahlung zu beheizen.

Das erfindungsgemässe Fassadenelement ist gekennzeichnet durch einen auf der Aussenselte angeordneten Sonnenstrahlenkollektor, einen zwischen dem Heizkörper und dem Sonnenstrahlenkollektor angeordneten Wärmespeicher, erste Verbindungsmittel zum Bilden eines Kreislaufes für einen Wärmeträger zwischen dem Sonnenstrahlen

kollektor und dem Wärmespeicher und zweite Verbindungsmittel zum Bilden eines zweiten Kreislaufes für den Wärmeträger zwischen dem Wärmespeicher und dem Heizkörper.

Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den unteren Teil eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Fassadenelementes in der Ansicht von der Innenseite her, wobei Teile zur Sichtbarmachung dee inneren Aufbaues weggeschnitten sind,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 und

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist der untere Teil eines Fassadenelementes in der Ansicht von der Innenseite her, in der Fig. 2 ein Horizontalschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 und in der Fig. 3 ein Vertikalschnitt längs der Linie III-III der Flg. 1 dargestellt. Der in den Fig. 1 und 3 nur teilweise sichtbare Fensterbereich besitzt ein Fensterrahmen 1, in den vorzugsweise ein nicht dargestelltes Doppelglasfenster eingesetzt ist. Der Fensterbereich und der BrCistungsbereich sind durch ein Brüstungsbrett 2 voneinander getrennt. Auf der Innenseite des Brüstungsbereiches des Fassadenelementes ist ein Heizkörper 3 angeordnet und auf der Aussenseite des Fassadenelementes befindet sich ein Sonnenstrahlenkollektor ¹I, der vorzugsweise ähnlich ausgebildet ist wie der Heizkörper 3. Der ganze Sonnenstrahlenkollektor 4 ist mit einer durchsichtigen Platte 5, z.B. aus Glas, abgedeckt, so dass von der vom Sonnenstrahlenkollektor Ί aufgenommenen Wärme möglichst wenig nach aussen abgegeben wird. Die Platte 5 wird durch einen den Sonnenstrahlenkollektor M umgebenden Rahmen 7 gehalten.

Zwischen dem Sonnenstrahlenkollektor ¹J und dem Heizkörper 3 ist ein Wärmespeicher 8 angeordnet, der in einem Wärmeisoliermaterial 9 eingebettet ist, welches dem Fassadenelement die notwendige Wärmedämmzahl verleiht und den Wärmespeicher 8 sowohl gegenüber dem Sonnenstrahlenkollektor ¹J als auch gegenüber dem Heizkörper 3 isoliert. Beidseitig des Fassadenelementes erstreckt sich je ein Stützträger 10 über die gesamte Höhe des Fassadenelementes. In jedem Stützträger 10 sind eine Anzahl Bohrungen 11 zum Befestigen des Fassadenelementes an der nicht dargestellten Gebäudekonstruktion vorhanden.

Der untere horizontale Teil des Fensterrahmens 1 trägt einen Wetterschenkel 12 und am unteren Ende des Fassadenelementes ist

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ein grösserer Wetterschenkel 13 vorgesehen.

Der Heizkörper 3 umfasst eine Grundplatte 14, vorzugsweise aus Metall, die beispielsweise den ganzen inneren Brüstungsbereich des Fassadenelementes abdeckt. Auf diese Grundplatte I¹* ist ein gewölbtes Abdeckblech 15 aufgeschweisst. In der Fig. 2 ist der Querschnitt des Abdeckbleches 15 deutlich sichtbar. Das Abdeckblech 15 bildet zusammen mit der Grundplatte 14 eine Anzahl vertikal verlaufende Kanäle 16, deren obere Enden in ein horizontal verlaufendes Sammlergefäss 17 und deren untere Enden in ein horizontal verlaufendes Verteilergefäss 18 münden.' Aehnlich ist der Sonnenstrahlenkollektor 4 aufgebaut; er umfasst eine Grundplatte 19 auf die ein wellenförmiges Abdeckblech 20 aufgeschweisst ist, so dass vertikal verlaufende Kanäle 21 gebildet werden. Die oberen Enden der Kanäle 21 münden in ein horizontal verlaufendes Sammlergefäss 22 und die unteren Enden in ein horizontal verlaufendes Verteilergefäss 23.

Anstelle des oben beschriebenen Heizkörpers 3 bzw. Sonnenstrahlenkollektors 4 können auch andere Ausführungen verwendet werden, bei denen die vertikal verlaufenden Kanäle und die horizontalen Gefässe durch auf die Grundplatte 4 bzw. 19 aufgeschweisste Rohrstücke gebildet werden. Als Ersatz für die Kanäle kann auch ein einziges schlangenlinienförmiges auf der Grundplatte aufgeschweisstes Rohr benützt werden, wobei dann auf die Gefässe verzichtet werden kann. Die beiden Grundplatten 14 und 19 dienen vorzugsweise als Tragelemente für den Brüstungsbereich des Fassadenelementes.

Der Wärmespeicher 8 besteht im wesentlichen aus einem Behälter zur Aufnahme eines Wärmeträgers, d.h. vorzugsweise Wasser, dem ein Frostschutzmittel beigegeben worden 1st. Das Sammelgefäss 22 des Sonnenstrahlenkollektors 4 ist über ein Rohrstück 25 mit dem oberen Teil des Behälters 24 verbunden. Das Sammelgefäss 17 des Heizkörpers 3 ist über ein Ventil 26 an den oberen Teil des Behälters 24 anschliessjja^·« «Paa Aa^* Fig. 3 dargestellte Ventil

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26 ist von Hand regelbar und weist einen Einfüllstutzen 27 zum vollständigen Füllen des Behälters 24, des Sonnenstrahlenkollektors 4 und des Heizkörpers 3 mit dem Wärmeträger auf.

Die Höhe des Behälters 24 ist kleiner als die Höhe des Sonnenstrahlenkollektors 4 und die Höhe des Heizkörpers 3 ist geringer als Jene des Behältere 24, Der Sonnenstrahlenkollektor 4 und der Heizkörper 3 sind so angeordnet, dass sich die durch kleine Kreise 28 dargestellten Schwerpunkte der darin befindlichen Wärmeträgermengen in unterschiedlicher Höhe befinden, wobei der Schwerpunkt der im Heizkörper befindlichen Wärmemenge höher liegt als Jener der Wärmemenge die sich im Sonnenstrahlenkollektor 4 befindet. Der Schwerpunkt 29 der Wärmeträgermenge, die sich im Behälter 24 befindet, liegt höhenmässig vorzugsweise in der Mitte zwischen den beiden anderen Schwerpunkten, so dass die Höhendifferenzen h, bzw. h_ betragen, wobei h, = h_? ist. Der Behälter 24 ist einerseits über ein Rohrstück 30 mit dem Verteilergefäss

23 des Sonnenstrahlenkollektors 4 und andererseits über ein Rohrstück 31 mit dem Verteilergefäss 18 des Heizkörpers 3 verbunden.

Ein erster Kreislauf für den Wärmeträger wird durch den Sonnenstrahlenkollektor 4, das Rohrstück 25, den Behälter 24 und das Rohrstück 30 und ein zweiter Kreislauf wird durch den Heizkörper 3, das Rohrstück 31, den Behälter 24 und das Ventil 26 gebildet. Wenn durch die Pfeile 32 der Fig. 3 dargestellte Sonnenstrahlen durch die Glasplatte 5 auf den Sonnenstrahlenkollektor auftreffen, dessen Aussenflache möglichst dunkel gefärbt ist, so wird der darin befindliche Wärmeträger erwärmt und strömt in die vertikalen Kanälen 21 wie durch den gestrichelt gezeichneten Pfeil 33 an- , gedeutet nach oben in das Sammelgefäss 22 und gelangt durch das Rohrstück 25 in den oberen Teil des Behälters 24, während der noch kalte Teil des Wärmeträgers am unteren Ende des Behälters

24 durch das Rohrstück 30 in das Verteilergefäss 23 des Sonnen-

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Strahlenkollektors k strömt.

Wenn die Sonne scheint, so gelangt auch ein Teil der Sonnenstrahlen durch das nur teilweise dargestellte Fenster in den Raum, wodurch dieser ohne weitere Massnahmen direkt zusätzlich beheizt wird. Es ist daher zweckmässig, während der Sonneneinstrahlung, das Ventil 26 zu schliessen, so dass der zweite Kreislauf durch den Heizkörper 3 unterbrochen ist. Aus diesem Grunde wird der in dem Behälter 2k befindliche Wärmeträger allmählich erwärmt und die aufgenommene Wärme gespeichert, weil der Behälter 2k durch das Wärmeisoliermaterial 9 umgeben ist. Wenn am Abend die Sonneneinstrahlung ausbleibt und die direkte zusätzliche Beheizung des Raumes durch das Fenster ausfällt, so wird das Ventil 26 geöffnet, so dass der erwärmte Wärmeträger durch das Ventil 26 in das Verteilergefäss 17 des Heizkörpers 3 gelangt, durch die vertikal verlaufenden Kanäle 16 nach unten strömen kann, wie dies mit dem Pfeil 3k in der Fig. 3 angedeutet ist. Dabei gibt der Heizkörper 3 die im Wärmespeicher 8 gespeicherte Wärme in den Raum ab und der sich dabei abkühlende Wärmeträger wird im Sammelgefäss 18 aus allen Kanälen 16 gesammelt und über das Rohrstück 31 in den unteren Teil des Behälters 2k geleitet.

Um zu vermeiden, dass während dem Ausfallen von Sonnenstrahlen von der im Wärmespeicher 8 gespeicherten Wärme über den Sonnenstrahlenkollektor k wieder nach aussen abgegeben wird, wird anstelle des Ventils 26 ein Doppelventil verwendet, dessen Ventilstange sich in dem Behälter 2k erstreckt und zwei Ventilteller aufweist, wie dies in der Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist. Der eine Ventilteller dient zum Verschliessen der Mündung des Rohrstückes 25 in den Behälter 2k und der andere Ventilteller zum Verschliessen der Eintrittsöffnung des Ventils. In den beiden Endstellungen des Ventils ist entweder die Mündung oder die genannte Eintrittsöff.iung offen bzw. geschlossen.

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Gemäss einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann im Rohrstück 25 ein nicht gezeichnetes Ventil angeordnet sein, welches automatisch schliesst, wenn die Temperatur des Wärmeträgers im oberen Teil des Sonnenstrahlenkollektors ¹J z.B. unter 18 sinkt. Auch das Ventil 26 kann ein thermostatgesteuertes Ventil sein, das öffnet, wenn die Raumtemperatur unter einen einstellbaren Sollwert sinkt.

Das Fassadenelement kann anstelle des Fensters in dem oberen Teil auch nur eine wärmeisolierende Wand aufweisen.

Der Aufbau des oben beschriebenen Fassadenelementes ist relativ einfach und daher billig in der Herstellung. Es sind keine weiteren Installationen, wie Zu- und Abführleitungen für den Wärmeträger notwendig. Ausser dem Ventil bzw. den Ventilen sind keine Elemente mit mechanisch bewegten Teilen vorhanden. Der Umlauf des Wärmeträgers in den beiden Kreisläufen erfolgt durch den Gewichtsunterschied zwischen dem kalten Teil des Wärmeträgers und dem erwärmten Teil des Wärmeträgers. Dank der Anordnung des Sonnenkollektors ¹J, des Wärmespeichers 8 und des Heizkörpers 3 auf einem relativ beschränkten Raum kann auf eine Förderpumpe verzichtet werden. Jedes Fassadenelement stellt eine komplette Zusatzheizung dar.

Im Vergleich mit den bisher bekannten Sonnenstrahlenkollektoren, die zur Montage auf dem Dach des Gebäudes bestimmt sind, sind relativ umfangreiche zusätzliche Installationen notwendig, welche hohe Investitionskosten verursachen, fallen diese zusätzlichen Kosten bei dem oben beschriebenen Fassadenelement vollkommen weg. Der grosse Vorteil dieser Fassadenelemente ist, dass die nutzbare Fläche mit der Anzahl der Stockwerke des Gebäudes zunimmt, während bei den bekannten Anlagen mit auf dem Dach montierten Sonnenstrahlenkollektoren die ausnützbare Fläche unabhängig von der Anzahl der Stockwerke immer gleich bleibt.

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Selbstverständlich kann bei Verwendung des oben beschriebenen Fassadenelementes auf die konventionelle Heizung nicht verzichtet werden. Aber mit diesem Fassadenelement kann eine zusätzliche von der Sonnenscheindauer abhängige Zusatzheizung erreicht werden, wobei mit relativ geringen Investitionskosten eine spührbare Einsparung von Heizenergie möglich ist.

Claims

Fasr.adenelement mit einem auf der Innenseite angeordneten Heizkörper, gekennzeichnet durch einen auf der Aussenseite angeordneten Sonnenstrahlenkollektor (4), einen zv/ischen dem Heizkörper (3) und dem Sonnenstrahlenkollektor angeordneten Wärmespeicher (8), erste Verbindungsmittel (25, 30) zum Bilden eines Kreislaufes für einen Wärmeträger zv/ischen dem Sonnenstrahlenkollektor und dem Wärmespeicher und zweite Verbindungsmittel (26, 31) zum Bilden eines zweiten Kreislaufes für den Wärmeträger zv/ischen dem Wärmespeicher und den Heizkörper.
2. Fassadenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenstrahlenkollektor durch eine licht- und wärmestrahlendurchlässige Platte (5), z.B. aus Glas, vor Windeinflüssen geschützt int.
3. Fassadenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Verbindungsmittel ein Regelventil (26) umfassen.
4. Fassadenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil ein erstes Organ zum Unterbinde-n bzv/. Freigeben des zweiten Kreislaufes und ein zweites Organ zum Freigeben bzv/. Unterbinden des ersten Kreislauf es aufweist. 709848/0940

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5. Fassadenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil einen Thermostaten aufweist, der das Regelventil in Abhängigkeit der Raumtemperatur steuert.
6. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verbindungsmittel ein Regelventil mit einem Thermostaten aufweisen, der das Regelventil in Abhängigkeit der Temperatur des Wärmeträgers im oberen Bereich des Sonnenstrahlenkollektors steuert.
7. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfüllstutzen (27) zum Einführen des Wärmeträgers in den Wärmespeicher, den Sonnenstrahlenkollektor und den Heizkörper vorhanden ist, dass der Einfüllstutzen gegenüber dem Wärmespeicher so angeordnet ist, dass der Wärmespeicher nicht vollständig gefüllt v/erden kann, wobei der vom Wärmeträger frei bleibende Raum als Expansionsraum dient.

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