WO2013121045A1

WO2013121045A1 - Hüllstruktur für ein gebäude

Info

Publication number: WO2013121045A1
Application number: PCT/EP2013/053195
Authority: WO
Inventors: Rudolf Brand
Original assignee: BDPS INGENIEURGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: BDPS INGENIEURGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2014-08-17
Also published as: DE102012102862A1; CN204298965U; EP2815038A1; RU2014137452A; RU2630836C2; DE102012105012A1; WO2013121044A4; WO2013121045A4; WO2013121044A1; HK1205544A1; EP2815038B1

Description

Hüllstruktur für ein Gebäude

Die Erfindung betrifft eine Hüllstruktur für ein Gebäude, ferner ein Gebäude und ein Fertigbauteil mit einer solchen Hüllstruktur, ferner ein Herstellungsverfahren für eine Hüllstruktur.

Eine Hüllstruktur der eingangs genannten Art ist aus der

DE 3530973 AI bekannt. Die dort offenbarte Hüllstruktur weist eine raumseitige

Innenschicht und eine Außenschicht, die ein Mauerwerk sein kann, auf. Eine

wärmestrahlenreflektierende Lage liegt dort -allerdings nicht unmittelbar- an der

Außenschicht an. Stattdessen ist zwischen der Außenschicht und der

wärmestrahlenreflektierenden Lage eine Dämmschicht vorgesehen. Nachteilig an diesem Aufbau könnte die Gefahr der dauerhaft vorliegenden Durchnässung der Dämmschicht etwa durch Tauwasserbildung sein, denn ein optimaler äußerer Energieeintrag wird durch den genannten Aufbau verhindert oder zumindest vermindert. Im Übrigen ist die

Hüllstruktur nach DE 3530973 AI lediglich mit einem vergleichsweise hohen

Arbeitsaufwand zu realisieren, sofern noch ein in der Offenbarung vorgeschlagenes voneinander getrenntes äußeres und inneres Mauerwerk vorgesehen ist. Ferner kann nachteilig sein, dass handwerklich mangelhafte Ausführung während des Baus einer solchen Hüllstruktur im Nachhinein nicht erkennbar sind, da die Außen- und Innenschicht die Dämmschicht und die wärmestrahlenreflektierende Lage verdecken. Im Übrigen sind noch Öffnungen der Reflexionsebene offenbart, da lediglich die Mauerziegel -nicht jedoch die Mörtelschichten- zwischen den Ziegeln als wärmestrahlenreflektierend ausgebildet vorgeschlagen sind.

Eine der Erfindung und ihren Fortbildungen zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Hüllstruktur insbesondere für ein Gebäude vorzuschlagen, die einfach herzustellen ist und die zuvor beschriebenen Nachteile vermeidet oder zumindest verringert.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Hüllstruktur anzugeben, die sowohl den Wärmeenergieeintrag insbesondere während der Heizperiode durch natürliche äußere Energiequellen in das Gebäude verbessert und die Abgabe der Heizenergie von dem Gebäude nach außen verringert. Der sommerliche Wärmeeintrag in das Gebäudeinnere wird durch die Erfindung reduziert und trägt somit zur Kühlung bei.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der

Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.

Als eine erste Ausführungsform der Erfindung wird eine Hüllstruktur für ein Gebäude vorgeschlagen, die eine raumseitige Innenschicht und eine Außenschicht, ferner eine wärmestrahlenreflektierende Lage, die an der raumseitigen Seite der Außenschicht anliegt, aufweist. Jegliche Öffnungsquerschnitte der wärmestrahlenreflektierende Lage sind grundsätzlich zu vermeiden, um eine möglichst großen Flächenanteil des Gebäudes für die Wärmestrahlenreflektion vorzusehen. Die Lage der Innenschicht und der

Außenschicht ist ferner durch eine Mehrzahl von Ankerelementen oder Abstandhaltern derart miteinander verankerbar, dass zwischen der Innenschicht und der Außenschicht eine Luftschicht gebildet ist, die sich der wärmestrahlenreflektierende Lage raumseitig anschließt, wobei die wärmestrahlenreflektierende Lage bei Verwendung von

Ankerelementen von diesen durchdrungen ist.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die Ermöglichung eines äußeren

Wärmeenergieeintrags insbesondere während der Heizperiode. Durch die unmittelbare Auflage der wärmestrahlenreflektierenden Lage auf der Innenseite der Außenschicht, d.h. durch ein Fortlassen einer Dämmschicht zwischen diesen beiden Elementen und/oder einer Außendämmung auf der Außenschicht wird die etwa durch Sonneneinstrahlung oder Erdwärme auf die Außenschicht einwirkende Wärmeenergie von der ungedämmten Außenschicht gespeichert und über die wärmestrahlenreflektierenden Lage unmittelbar teilweise in die Luftschicht abgegeben, wodurch sich die Temperatur der im wesentlichen ruhenden Luftschicht verändert.

In der Heizperiode führt dies zu einer gegenüber der Außentemperatur erhöhten

Spalttemperatur bzw. Luftschichttemperatur. In den Sommermonaten hingegen kann die Spalttemperatur zur Kühlung des Gebäudes beitragen. Insbesondere vorteilhaft bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hüllstruktur ist die Vermeidung hoher Temperaturen im Rauminneren etwa bei starker Sonneneinstrahlung während der Sommermonate. Außerdem wird der Heizenergiebedarf bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hüllstruktur durch den Strahlungsaustausch zwischen der Oberfläche der am Luftspalt angrenzenden raumseitigen Innenschicht und der Oberfläche der wärmestrahlenreflektierenden Lage vermindert. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Oberfläche der Innenschicht gute Absorptionseigenschaften, d.h. einen möglichst hohen Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsgrad ε aufweist und ferner die Oberfläche der wärmestrahlenreflektierenden Lage einen möglichst niedrigen Emissionskoeffizienten in

Richtung der Flächennormalen aufweist.

Ein weiterer erfindungswesentlicher Aspekt ist die statisch wirksame Verbindung, beispielsweise die Verankerung der Außenschicht und der Innenschicht mittels der Ankerelemente. Sofern die Ankerelemente in einer weiteren Fortbildung der Erfindung zumindest teilweise Kunststoff- oder Glasfasermaterial aufweisen oder bevorzugt vollständig durch Glasfaser verstärkte Kunststoffstäbe sind, kann eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit der Ankerelemente erreicht werden, die etwa bei weniger als 2 W/m*K liegen kann und die bevorzugt bei o,5 W/m*K liegt. Im Vergleich liegt die Wärmeleitfähigkeit von Stahl bei etwa λ= 60 W/m*K und bei Edelstahl bei etwa λ= 15

W/m*K. Die genannte geringe Wärmeleitfähigkeit der Ankerelemente verhindert insofern eine Ableitung der Wärmeenergie von innen nach außen und trägt somit zu einer

Erhöhung des äußeren Nettoenergieeintrags bei. Die Ankopplung der Außenschicht und insbesondere ein Kontakt der wärmestrahlenreflektierenden Lage mit den

Ankerelementen führt durch die vorgeschlagenen Materialien der Ankerelemente entsprechend der Leitfähigkeit zu sehr geringem Wärmeaustausch.

Dies gilt umso mehr, wenn -wie ferner bevorzugt- die wärmestrahlenreflektierende Lage in einer besonderen Ausführung eine reflektierende Metallschicht beinhaltet oder vollständig aus einer reflektierenden Metallschicht besteht. Eine solche Metallschicht kann beispielsweise durch eine Aluminiumfolie mit geringem Emissionskoeffizienten gebildet sein, die vorzugsweise eine in Richtung zur Luftschicht und zur daran angrenzenden Innenschicht reflektierende Oberfläche besitzt. Als Materialien für den Aufbau der Lage kommen ferner eine Folie aus - bzw. eine Beschichtung oder Bedampfung der Außenschicht mit- Gold, Aluminium, Graphit oder Silber bevorzugt in Frage.

In einer weiteren Ausführungsform bildet die Hüllstruktur zumindest teilweise die Dachfläche, die Fundamentfläche, die erdberührten Außenwände und/oder die

Fassadenfiäche des Gebäudes. Die Fundamentfiäche kann etwa von einer Bodenplatte oder mehreren Bodenplatten gebildet sein, die den untersten Gebäudeabschluss und somit die bodenseitige Begrenzung des Gebäudes zum Erdreich bildet. Bei der Verwendung der Hüllstruktur für die Fundamentfiäche kann die Außenschicht als eine Bodenplatte ausgebildet sein, über der die Innenschicht unter Einschluss der dazwischen liegenden

Luftschicht quasi schwebt und durch die Ankerelemente und/oder Abstandshalter gestützt ist. Die Innenschicht kann jeweils eine Platte, etwa eine Stahlbetonplatte, aufweisen und auch als Deckenelement ausgebildet sein. Für die Außenschicht wird eine Schale aus armierten Beton bevorzugt. Für die Dachfläche, die Fläche der erdberührten Außenwände und die Fassadenfiäche eines Gebäudes ist ferner bevorzugt, dass die Innenschicht als tragende Schicht für die Außenschicht ausgelegt ist und in der Regel eine entsprechend größere Breite aufweist. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hüllstruktur innerhalb der Fundamentfiäche versteht es sich, dass bevorzugt die Außenschicht als Tragschicht für die darüber liegende Innenschicht ausgebildet ist. Die Kraftübertragung zwischen Innen- und Außenschicht erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über

Ankerelemente, Abstandselemente oder über Aufiagerelemente.

In einer weiteren Ausführungsform ist an der Innenschicht eine bevorzugt aus Schaumglas gebildete Dämmschicht angeordnet, an die sich die Luftschicht bzw. der Luftspalt anschließt. Das Schaumglas kann als schneidbare Plattenware an die Abmessungen der

Innenschicht angepasst werden. Bevorzugt ist noch eine schwarze Farbe zumindest aber eine gut wärmestrahlenabsorbierende Oberfläche des Schaumglases oder einer auf das Schaumglas aufgetragene oder aufgeklebte Schicht, um den Austausch von

Wärmestrahlung mit der wärmestrahlenreflektierenden Lage zu verbessern.

Insbesondere die von der Innenschicht abgegebene und von dort wieder zurückrefiektierte Wärmestrahlung bewirkt in der Heizperiode eine günstige Wärmeenergieverlagerung, die den ansonsten notwendigen Bedarf an Heizenergie stark reduzieren kann. Die Luftschicht zwischen den sich ihr anschließenden Schichten hat bevorzugt eine Breite in einem Bereich zwischen 0,5cm bis 20cm, bevorzugt zwischen 1cm und 10cm, weiter bevorzugt zwischen 2cm und 5cm, insbesondere mit 3cm oder 4cm. Die Schichtbreite der Luftschicht ermöglicht, dass Wärmestrahlung, insbesondere IR-Strahlung durch die Luftschicht passieren kann und ferner, dass die Gesamtbreite der Hüllstruktur noch vergleichsweise gering ist. Insbesondere muss möglichst gewährleistet sein, dass es zu keinem Kontakt zwischen der wärmestrahlenreflektierenden Lage und der Dämmschicht bzw. der Innenschicht kommen kann. Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Luftschichten der

Hüllstruktur aus Dachfläche, und/oder Fundamentfläche und/oder aus der Fläche der erdberührten Außenwände und/oder der Fassadenfläche miteinander verbunden, und insbesondere nach außen und innen im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen. Besonders bevorzugt ist noch, wenn eine möglichst große Fläche, insbesondere die

Gesamtaußenfläche des Gebäudes abzüglich der Fensterflächen und der Türflächen im

Wesentlichen gemäß der Hüllstruktur aufgebaut ist. Bevorzugt nimmt die geschlossene Luftschicht eine Gesamtfläche von mindestens 70% bevorzugt mindestens 80%, noch bevorzugt mindestens 90%> der Gebäudenettoaußenfläche ein. Es versteht sich, dass der Flächenanteil der geschlossenen Luftschicht an der Gebäudenettoaußenfläche in erster Linie von geplanten Außenfenster- und Außentürflächen abhängt. Die

Gebäudenettoaußenfläche wird hiermit besonders definiert, als die

Gebäudeaußengesamtfläche abzüglich aller Außenfenster- und Außentürflächen, die von den Laibungen begrenzt werden. In einem weiteren Aspekt ist ferner vorgesehen, dass die Luftschicht mit einem Vakuum, bevorzugt einem Grobvakuum, insbesondere mit einem Druck in einem Bereich zwischen 300mbar bis 1 mbar beaufschlagbar ist. Ein Vorteil der Vakuumerzeugung bzw. der Reduzierung des atmosphärischen Drucks ist die dadurch noch verringerte

Wärmeleitfähigkeit der Luftschicht, die Reduzierung der Luftfeuchtigkeit und die Vermeidung oder Reduzierung von Konvektionsströmen im Luftspalt bzw. innerhalb der

Luftschicht. Die Erzeugung des Vakuums bzw. der Druckreduzierung kann etwa mittels einer Vakuumpumpe erreicht werden. Die Vakuumpumpe kann bevorzugt in

Abhängigkeit einer Temperatur oder Temperaturdifferenz, von der Luftfeuchtigkeit oder abhängig vom Luftdruck gesteuert oder geregelt werden. So kann etwa vorgesehen werden, dass die Vakuumpumpe nur dann den Druck reduziert, wenn die Außentemperatur geringer ist als die Temperatur innerhalb des Gebäudes oder vice versa.

In einem weiteren Aspekt gemäß der Erfindung kann die Innenschicht ferner mit

Temperierleitungen versehen sein, um so Heizen und Kühlen mittels Wänden, Decken und/oder Bodenplatten zu ermöglichen.

Die vorgeschlagene Hüllstruktur eignet sich im Übrigen hervorragend für die Herstellung eines Fertigteils. Im Lichte der Anmeldung wird als Fertigteil verstanden, wenn wenigstens drei Elemente aus der Gruppe Außenschicht, Innenschicht,

wärmestrahlenreflektierende Lage und Dämmschicht in Länge und Breite praktisch die gleichen Abmaße haben und gemäß der oben genannten Ausführungen zusammenhängen und ein Luftspalt gebildet wird. Es versteht sich, dass die verschiedenen Schichten und Lagen nicht einstückig ausgeführt sein müssen, sondern auch jeweils aus einer Mehrzahl von idealerweise rechteckförmigen Stücken zusammengesetzt sein können. Bevorzugt ist jedoch bei allen Schichten und der Lage immer vorgesehen, dass jeweils eine

geschlossene Fläche gebildet wird.

Erfindungsgemäß lässt sich die Hüllstruktur als Betonfertigteil mit folgenden Schritten herstellen:

- Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht,

- Einbau einer Armierung in die erste Schalung

- Vergießen von Beton in die Schalung zu einer die Innenschicht bildenden Schale,

- Verbinden einer Dämmschicht, insbesondere aus Schaumglas, mit der Innenschicht, wobei die Dämmschicht eine Dämmfläche bildet, die der Fläche der Schale entspricht, und wobei die Dämmschicht auch aus mehreren benachbarten und eine geschlossene Fläche bildenden Teilschichten bestehen kann,

- Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht,

- Einbau einer Armierung in die zweite Schalung

- Vergießen von Beton in die zweite Schalung zu einer die Außenschicht bildenden

Schale,

- Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage mit der Außenschicht, wobei die Lage eine wärmestrahlenreflektierenden Außenfläche bildet, die im Wesentlichen der Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht, - Einpressen, Eindrücken oder Eindrehen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmig ausgebildeten Ankerelementen in eine der Schichten,

- Verankern der Außenschicht mit der Innenschicht derart, dass die

wärmestrahlenreflektierende Lage und die Dämmschicht sich gegenüberliegen und eine Luftschicht zwischen sich bilden, wobei die Dämmschicht und die

wärmestrahlenreflektierende Lage von den Ankerelementen durchdrungen sind.

Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Fertigteils für eine weitere Hüllstruktur weist ferner die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht,

- Einbau einer Armierung in die erste Schalung

- Verbinden einer Dämmschicht, insbesondere aus Schaumglas, mit der Innenschicht, wobei die Dämmschicht eine Dämmfläche bildet, die der Fläche der Schale entspricht, wobei die Dämmschicht auch aus mehreren benachbarten und eine geschlossene Fläche bildenden Teilschichten bestehen kann,

- Einbringen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmig ausgebildeten

Ankerelementen durch die Dämmschicht in die Innenschicht,

- Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht,

- Einbau einer Armierung in die zweite Schalung

- Vergießen von Beton in die zweite Schalung zu einer die Außenschicht bildenden Schale,

- Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage mit der Außenschicht, wobei die Lage eine wärmestrahlenreflektierenden Außenfläche bildet, die im Wesentlichen der

Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht,

- Verankern der Außenschicht mit der Innenschicht mittels der Ankerelemente derart, dass die wärmestrahlenreflektierende Lage und die Dämmschicht sich gegenüberliegen und eine Luftschicht zwischen sich bilden, wobei die wärmestrahlenreflektierende Lage und die Außenschicht von den Ankerelementen durchdrungen sind.

Ferner lässt sich eine Hüllstruktur ebenfalls mit folgenden Schritten herstellen:

- Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht,

- Einbau einer Armierung in die erste Schalung - Vergießen von Beton in die Schalung zu einer die Innenschicht bildenden Schale,

- Einpressen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmigen Ankerelementen in die Innenschicht, wobei die Position der Ankerelemente innerhalb der Innenschicht etwa mittels einer Schablone oder Maske definiert werden kann.

- Aufstecken von Abstandselementen auf die Ankerelemente,

- Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht mit Einbau einer

Armierung in die zweite Schalung,

- Bereitstellen einer Mehrzahl von über die Fläche der Schalung verteilten insbesondere rohrförmigen Platzhaltern, etwa in Form von Wellrohrabschnitten, wobei die

Anordnung der Platzhalter der zweiten Schale der Anordnung der Ankerelemente der ersten Schale praktisch entspricht,

- Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage mit der Außenschicht, wobei die Lage eine wärmestrahlenreflektierende Außenfläche bildet, die im Wesentlichen der Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht,

-Aufsetzen der Außenschicht mit der Innenschicht derart, dass die Außenfläche der wärmestrahlenreflektierenden Lage und die Dämmschicht sich gegenüberliegen und mittels der Abstandselemente eine Luftschicht zwischen sich bilden, wobei die wärmestrahlenreflektierende Lage von den Ankerelementen durchdrungen ist und wobei die Ankerelemente praktisch mittig innerhalb der Platzhalter angeordnet sind,

- Vergießen der Platzhalter mit Vergussmaterial, insbesondere Vergussbeton.

Es versteht sich, dass die Reihenfolge der Schritte nicht notwendigerweise der in den Ansprüchen genannten Reihenfolge erfolgen muss. So ist es beispielsweise denkbar, die Dämmschicht anzupressen, mit Bohrungen zu versehen, wobei die Bohrungen mittels einer Maske positionierbar sein können, und erst danach die statisch wirksamen

Ankerelemente durch die Bohrungen in die Betonschicht einzupressen. Es ist ferner möglich auf das Aufstecken der Abstandshalter, die etwa ringförmige Scheiben aus Schaumglas sein können, zu verzichten, sofern die statisch wirksamen Ankerelemente selbst schon eine entsprechende mittige Durchmesseraufweitung aufweisen, die ermöglicht, die zweite Schicht zu tragen. Bevorzugt ist es, wenn einradialer Durchmesser der Abstandshalter größer ist, als ein radialer Durchmesser der

Platzhalter.

Es ist ferner möglich, die reflektierende Materialschicht der wärmestrahlenreflektierende Außenschicht mit den Platzhaltern durch Aufkleben der Rückseite auf die erhärtete Betonoberfläche herzustellen wobei die Seite der Betonoberfläche in diesem Fall zusätzlich wählbar ist.

Es ist ferner möglich das Dämmmaterial einer mit Dämmschicht versehene Innenschicht die von den herausragenden statisch wirksamen Ankerelemente durchdrungen wird, durch Aufkleben des Schaumglasmaterials auf die Oberfläche des erhärteten Betonteils herzustellen.

Schließlich liegt es ebenfalls noch im Bereich der Erfindung bei identischer Anordnung der erfindungsgemäßen Schichten und der Lage die Platzhalter für die Innenschicht statt der Außenschicht bereitzustellen, etwa, sofern die Innenschicht eine geringere

Schichtbreite aufweist als die Außenschichtschicht, und dadurch ein geringeres Gewicht aufweist und leichter zu positionieren ist als die Außenschicht. Die statisch wirksamen Ankerelemente werden bei dieser Alternative entsprechend in die Außenschicht integriert. Entsprechend umfassen die Schritte der genannten Verfahren auch diesen Aspekt.

Es ist ebenfalls möglich, zunächst die Ankerelemente in die Innenschicht zu applizieren und erst danach die etwa mit Durchgangslöchern vorkonfektionierte Dämmschicht mit der Innenschicht zu verbinden.

Das Einbringen der Ankerelemente durch die Dämmschicht in die Innenschicht kann etwa dadurch erreicht werden, dass in der Dämmschicht Durchgangsöffnungen in Form von Durchgangsbohrungen mit oder ohne Innengewinde bereitgestellt sind, durch die die Ankerelemente eingesteckt oder eingedreht werden können. In die Innenschicht werden die Ankerelemente vorzugsweise durch Einstecken, Eindrehen, Einschlagen oder Durchdrücken oder durch andere mechanische Anwendungen eingebracht. Die

Einbringung der Ankerelemente erfolgt vorzugsweise senkrecht zu den von den Schichten aufgespannten Ebenen.

Die Außenfläche der wärmestrahlenreflektierenden Lage wird als zur an die Luftschicht angrenzenden Fläche mit kleinem Emissionsgrad bzw. Emissionskoeffizienten ε in Normalrichtung zur Flächenebene verstanden. Insbesondere wird ein Emissionsgrad von ε<= 0,06, bevorzugt ε<= 0,05, besonders bevorzugt ε<= 0,04 für die Reflektion von Wärmestahlen als ausreichend betrachtet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die

Außenfläche die Eigenschaft hat, Licht reflektieren und ein Abbild entstehen zu lassen, also zu spiegeln. So hat Aluminiumfolie mit den vorgenannten optischen Eigenschaften ein Emissionsgrad ε von 0,04. Poliertes Gold hat einen Emissionsgrad ε von 0,02 bis 0,035 und den Vorteil, nicht zu oxidieren.

Zur oben genannten Armierung sind verschiedene Materialien nutzbar. Besonders bevorzugt ist eine stählerne Betoneinlage. Diese kann etwa in Form, eines Baustahlgitters oder -geflechts Zug- und Druckkräfte gut aufzunehmen. Ferner kann eine Armierung mittels Gewebe aus Glasfaser oder Kunst fasermatten erfolgen. Außerdem sind

Bewehrungsstäbe, Geotextilien sowie von. Fasern aus Glas, Stahl oder Kunststoff für die genannte Armierung geeignet.

Es versteht sich, dass das Verbinden von .Dämmschicht und Schale etwa durch Auflegen und Anpressen auf den noch frischen. Beton oder durch. Kleben oder Verankern durch geeignete Verankerungsmittel erfolgen kann.

Die Verbindung der wärmestrahlenreflektierenden Lage mit der Außenschicht kann insbesondere durch einen Haftverbund, oder mittels Verkleben oder Verpressen erfolgen. Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : eine erfindungsgemäße Hüllstruktur in einem Seitenschnitt einer

viergeschossigen Gebäudeaußenseite, Figur 2: Detailansichten der in Fig. 1 gezeigten Hüllstruktur, Figur 3 : Detailansichten einer weiteren Hüllstruktur,

Figur 4: Detailansichten einer weiteren Hüllstruktur,

Figur 5 : Detailansichten einer weiteren Hüllstruktur, Figur 6: ein Abstandselement in zwei Ansichten.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen

Bezugszeichen versehen. Die in Fig. 1 gezeigte Hüllstruktur 1 für ein nur teilweise in schematischer Schnittansicht gezeigtes Gebäude weist eine raumseitige Innenschicht 3 und eine Außenschicht 2 auf. An der raumseitigen Seite 5 der Außenschicht 2 liegt eine gut in den Detailansichten der Fig. 2 zu erkennende wärmestrahlenreflektierende Lage 4 in Form einer optisch spiegelnden Aluminiumfolie an. Die Lage 4 ist an die raumseitige Seite 5 der Außenschicht 2 vollflächig aufgebracht. Die Außenschicht 2 hier in Form einer Betonschale etwa aus einem Betonfertigteil hat eine Schalenstärke von vorzugsweise 80 mm oder alternativ 30mm bis 120mm wenn sie an der statisch wirksamen Innenschale hängt. Die

Innenschicht 3 ist ebenfalls eine Betonschale aus einem Betonfertigteil mit einer Breite von vorzugsweise 160mm oder alternativ von 100mm bis 300mm und ist als statisch tragendes Element des Gebäudes und der Hüllstruktur 1 ausgebildet. Ferner ist an der

Innenschicht 3 zumindest bis zu einem frostfreien Bereich unter der Geländeoberkante 6, d.h. an allen nicht erdberührten Bereichen und bis zum frostfreien Bereich des Gebäudes ist die Hüllstruktur mit einer Dämmschicht 7 in Form von Schaumglas versehen. Die Dämmschicht 7 hat eine Stärke von 50mm oder alternativ von 20mm bis 70mm und erreicht damit die für einen Mindestwärmeschutz erforderliche Dämmung.

Jener erdberührte und frostfreie Hüllstrukturbereich 8, der mit dem Erdreich in Kontakt kommt, weist hingegen keinerlei Dämmschicht 7 auf. Stattdessen wird bewusst auf eine solche Dämmschicht 7 verzichtet, da in diesem Bereich 8 der Temperatur- und Dämmeinfluss eine solche Dämmung überflüssig macht. Jedoch ist auch im

erdreichberührten Bereich 8 der Hüllstruktur 1 die wärmestrahlenreflektierende Lage 4 an die Außenschicht 2 angebracht. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass die Innenschicht 3 und die Außenschicht

2 durch eine Mehrzahl von Ankerelementen 9 derart miteinander verankert sind, dass zwischen der Innenschicht 3 und der Außenschicht 2 eine Luftschicht 10 gebildet ist, die sich der wärmestrahlenreflektierende Lage 4 raumseitig anschließt, wobei die

wärmestrahlenreflektierende Lage 4 von den Ankerelementen 9 durchdrungen ist. Die Anzahl der Ankerelemente 9 ist der örtlichen Statik angepasst, vorliegend sind mindestens fünf Ankerelemente pro Quadratmeter bevorzugt. Mithilfe der Ankerelemente, die hier als glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe lediglich schematisch gezeigt sind, kann eine gleichmäßig Luftschicht 10 mit einer Breite von 30mm oder allgemein von 10mm bis 100mm zwischen der Außenschicht 2 und der Dämmschicht 7 bzw. der Innenschicht 3 erzeugt werden. Diese Luftschicht 10 beinhaltet vorzugsweise ruhende Luft und ist hierzu nach außen und innen abgeschlossen. Besonders vorteilhaft ist es, den Druck des in der Luftschicht 10 befindlichen Volumens mit Bezug auf den Atmosphärendruck zu reduzieren. Insbesondere kann sich eine hier nicht gezeigte Pumpe zur Druckreduktion oder zur Erzeugung eines Grobvakuums eignen.

Die Luftschicht 10 ermöglicht Wärmestrahlung, insbesondere vom Gebäudeinneren zur wärmestrahlenreflektierenden Oberfläche der Lage 4. Ferner wirkt die Luftschicht, insbesondere sofern sie eine Druckminderung gegenüber dem Atmosphärendruck erfährt, als Dämmung zwischen der Außenschicht 2 und der Innenschicht 3.

Ein Aspekt der Erfindung ist es, dass mit der Hüllkonstruktion 1 ein im wesentlichen stehendes Luftvolumen innerhalb der Luftschicht 10 erreicht werden kann, wobei die Temperatur der Luftschicht gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht sein kann. Die Temperaturerhöhung oder -erniedrigung im Luftspalt erfolgt durch die Überlagerung des äußeren Energieeintrags über die Außenschicht mit dem inneren Energieeintrag, der raumseitig über die Innenschicht 3 erfolgt.

Die Wirkung der wärmestrahlenreflektierenden Oberfläche der Lage 4, die an den Luftspalt angrenzt, in Verbindung mit dem Luftspalt hängt davon ab, welcher Anteil des inneren Energieeintrags, der über die Oberfläche der Innenschicht bzw. der Dämmschicht abgestrahlt wird in Abhängigkeit vom Refiektionsgrad der Oberfläche anteilig wieder zurückgestrahlt wird und davon, welcher Anteil in Abhängigkeit vom Absorbtionsgrad der am Luftspalt angrenzenden Oberfläche der Innenschicht 3 anteilig absorbiert wird. Der Anteil des äußeren Energieeintrags, der die Spalttemperatur der ruhenden Luft mitbestimmt, ist insbesondere abhängig von den Strahlungseigenschaften der

wärmestrahlrefiektierenden Oberfläche der Lage 4, die an den Luftspalt angrenzt. Hierbei wirkt der physikalische Grundsatz: Ein guter Reflektor ist ein schlechter Strahler. Die Figur 2 zeigt Details der Figur 1 in vergrößerter Ansicht. Detail D zeigt dabei eine

Ecke des Dachbereichs und einen Übergang der Luftschicht 10 von Fassadenseite und Dachseite. Die verschiedenen Fertigteile mit denen die Hüllkonstruktion 1 gebildet ist, sind durch vielfältige kraftschlüssige Verbindungen wie beispielsweise

Schlaufenverbindungen mit Vergussbeton, Dollen, Dorne, Verschrauben, Anschweißen, Verkleben, mit Beton vergossene Anschluß-Stahlbewehrung, durchdringenden Kernbeton mit armierten Halbfertigteilstoß, durch eine Mörtelschichtung/ oder durch die

Ankerelemente 9 miteinander verbunden. Das Schließen der statisch nicht relevanten offenen Fugen und Montagefugen zwischen den einzelnen Teilen kann mittels Eintreiben von Quetschgummidichtungen luftdicht erfolgen. Dies betrifft hauptsächlich die Fugen in der Fläche der außen liegenden Fertigteile und hierbei den Fassaden- und Dachbereich.

Die Details B und C zeigen noch den Bereich der Zwischendecken, wobei ein statisch wirksamer und kraftschlüssiger Anschluss der Schalenelemente mittels Dollen, Dorne, Betonvergussmaterial in Schlaufenverbindung, Anschlussbewehrung mit Betonverguss, Mörtel und Ankerelementen 9 erreicht ist.

Detail A zeigt schließlich den Fundamentbereich 11 mit einem Fundament als

Außenschicht und einer darüberliegenden Betonschale als Innenschicht 3. In diesem Bereich kann auf eine Dämmschicht 7 verzichtet werden. Es besteht ein Luftverbund des horizontalen Luftspalts mit dem vertikal anschließenden, da das Auflager der vertikal anschließenden Innenschicht regelmäßig durch Aussparungen unterbrochen ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die ruhende Luftschicht 10 gegenüber der äußeren Atmosphäre abgeschlossen bzw. zu letzterer lediglich durch zeitweise zu öffnende, hier nicht gezeigte, Luftklappen eine Verbindung aufweist. Die Luftklappen sind vorzugsweise im Fassaden- und/oder im Dachbereich einzubauen.

In der Figur 3 ist in einer Teilansicht eine weitere Hüllstruktur 1 gezeigt. In die auf der linken Seite gezeigten Außenschicht 2 ist ein Platzhalter 12 in Form eines

Wellblechrohres vergossen und mit Vergussmaterial 18 ausgegossen. Sowohl die

Außenschicht 2 als auch die auf der rechten Bildhälfte gezeigte Innenschicht 3 sind aus Beton gegossen. Ferner ist auf die Außenschicht 2 eine wärmestrahlenreflektierende Lage 4 in Form einer reflektierenden Aluminiumfolie geklebt. Auf die Innenseite der

Innenschicht 3 ist ferner eine Dämmschicht 7 aus Schaumglas aufgebracht. Es versteht sich, dass im Fundamentbereich auf diese Dämmschicht verzichtet werden kann. Der Schichtverbund der Innen- und der Außenschicht sind durch einen Abstandshalter 14 in Form einer scheibenförmigen Platte aus Schaumglas voneinander getrennt. Diese Platte definiert somit den Abstand einer Luftschicht 10, bzw. den Luftspalt. Die Platte ist auf ein Ankerelement 9 aus einem Glasfaser-Kunststoff-Komposit aufgesteckt.

Figur 4 zeigt einen zu Figur 3 ähnlichen Aufbau. Allerdings befindet sich der Platzhalter 12 hier in der Innenschicht 3. Entsprechend wurde zunächst die Aluminiumfolie auf die noch zähflüssige Betonlage der Außenschicht 2 aufgebracht und anschließend das Ankerelement 9 bei Verwendung einer Steckschablone mit entsprechend positionierten Öffnungsquerschnitten (hier nicht gezeigt) durch die Aluminiumfolie in den noch weichen Frischbeton der Außenschicht 2 eingesteckt. Nach Aufsetzen des Abstandshalters wurde eine vorkonfektionierte Innenschicht mit entsprechend angeordneten Platzhaltern 12 und der mit der Innenschicht verbundenen Dämmschicht 7 mit entsprechenden Öffnungen 15 für die Ankerelemente 9 auf die Abstandshalter 14 aufgesetzt. Schließlich werden die Platzhalter 12 mit Vergussmaterial 18 vergossen und somit ein Fertigbauteil mit statisch wirksamen Ankerverbund geschaffen aus denen die erfindungsgemäße Hüllstruktur 1 aufgebaut ist. Der Durchmesser des Abstandshalters 14 kann bedingt durch den geänderten Aufbau nunmehr auch geringfügig kleiner ausfallen als der Durchmesser des Platzhalters 12.

Figur 5 zeigt ferner einen ähnlichen Aufbau wie den in Figur 4 gezeigten. Jedoch ist hier das Ankerelement 9 einstückig mit dem Abstandshalter 14 ausgebildet. Das Ankerelement tritt ferner zu keiner der Außenseiten der beiden Schichten 2, 3 aus. Figur 6 zeigt schließlich ein Ankerelement 9 mit integriertem Abstandsabschnitt 16 in einem Schnitt (oben) und in einer Draufsicht (unten). Das Abstandselement 9 ist gänzlich aus einem Glasfaser-Kunststoff- Komposit aufgebaut. Durch den sternförmigen Aufbau des Abstandsabschnitts wird zum einem Material eingespart, zum anderen ist die

Reflektion von Wärmestrahlen auch zwischen den Aussparungen 17 des

Abstandsabschnitts 16 gewährleistet.

Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere

Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und

Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die

Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den

Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise

beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte

Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften

Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen

offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Hüllstruktur

2 Außenschicht

3 Innenschicht

4 wärmestrahlenreflektierende Lage

5 raumseitige Seite der Außenschicht

6 Geländeoberkante

7 Dämmschicht

8 Hüllstrukturbereich (ohne Dämmschicht)

9 Ankerelemente

10 Luftschicht

11 Fundamentbereich

12 Platzhalter

13 Beton

14 Abstandhalter

15 Öffnung

16 Abstandsabschnitt

17 Aussparung

18 Vergussmaterial

Claims

Patentansprüche

1. Hüllstruktur (1) für ein Gebäude, aufweisend eine raumseitige Innenschicht (3)und eine Außenschicht (2), ferner aufweisend eine wärmestrahlenreflektierende Lage (4), die an der raumseitigen Seite (5) der Außenschicht anliegt, dadurch

gekennzeichnet, dass die Innenschicht und die Außenschicht durch eine Mehrzahl von Ankerelementen (9) derart miteinander verankert sind, dass zwischen der Innenschicht und der Außenschicht eine Luftschicht (10) gebildet ist, die sich der wärmestrahlenreflektierende Lage (4) raumseitig anschließt wobei die Lage zumindest in Richtung der Luftschicht eine wärmestrahlenreflektierende Fläche ausbildet und von den Ankerelementen (9) durchdrungen ist.

2. Hüllstruktur (1) nach Anspruch 1, wobei die Hüllstruktur zumindest teilweise die Dachfläche, die Fundamentfläche (11), die erdberührten Bauteile und/oder die Fassadenfläche des Gebäudes bildet.

3. Hüllstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der Innenschicht eine

Dämmschicht (7) angeordnet ist, die an die Luftschicht (10) angrenzt und die von den Ankerelementen (9) durchdrungen ist.

4. Hüllstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Innenschicht und/oder die Außenschicht aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus Beton (13), bevorzugt armiertem Beton, der hohe Zugkräfte aufnehmen kann, gebildet ist.

5. Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Außenschicht von der Innenschicht oder die Innenschicht von der Außenschicht mittels der Ankerelemente (9) getragen ist.

6. Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dämmschicht (7) aus einem Schaumglas gebildet ist.

7. Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die an die Luftschicht

angrenzende reflektierende Oberfläche der wärmestrahlenreflektierenden Lage (4) eine Schicht aus einem Element der Gruppe Aluminium, Gold, Graphit, Silber, Kupfer ist.

Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Luftschicht (10) zwischen den sich ihr anschließenden Schichten eine Schichtstärke in einem Bereich zwischen 0,5cm bis 20cm, bevorzugt zwischen 1cm und 10cm, weiter bevorzugt zwischen 2cm und 5 cm, insbesondere mit 3 cm oder mit 4cm ausbildet.

Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ankerelement einen zwischen zwei stabförmigen Endbereichen liegenden Zwischenbereich (14, 16) aufweist, wobei zumindest ein Durchmesser des Zwischenbereichs größer ist als der Durchmesser beider Endbereiche.

Hüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf das Ankerelement ein Abstandhalter (14) aufsteckbar ist, wobei der Abstandhalter insbesondere aus einem Schaumglas ist.

Hüllstruktur nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner aufweisend steuerbaren Klappen, die, geeignet zur Beeinflussung der Temperatur und der Feuchtigkeit der Luft in der Luftschicht, eine Durchtrittsöffnung zur Luftschicht (4) aufweisen.

Hüllstruktur nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Innenschicht rohrförmige Heiz- /Kühlelemente aufweist.

Gebäude mit einer Hüllstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftschichten aus Dachfläche, und/oder Fundamentfläche und/oder erdberührten Bauteilen und/oder Fassadenfläche miteinander verbunden, insbesondere nach außen evakuierbar, insbesondere mit einem Vakuum, bevorzugt einem

Grobvakuum, insbesondere mit einem Druck in einem Bereich zwischen 300mbar bis 1 mbar beaufschlagbar ist. Gebäude mit einer Hüllstruktur (1) nach Anspruch 13, wobei die geschlossene Luftschicht eine Gesamtfläche von mindestens 70% bevorzugt mindestens 80%, noch bevorzugt mindestens 90%> der Gebäudenettoaußenfläche umfasst. Fertigteil mit einer Hüllstruktur (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei wenigstens Elemente aus der Gruppe Außenschicht, Innenschicht, wärmestrahlenrefiektierende Lage, Dämmschicht in Länge und Breite praktisch die gleichen Abmaße haben.

Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur (l)mit folgenden Schritten:

Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht (3),

Einbau einer Armierung in die erste Schalung,

Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13) in die Schalung zu einer die Innenschicht (3) bildenden Schale,

Verbinden einer Dämmschicht (7), insbesondere aus Schaumglas, mit der Innenschicht (3), wobei die Dämmschicht eine Dämmfläche bildet, die der Fläche der Schale entspricht, und wobei die Dämmschicht auch aus mehreren benachbarten und eine geschlossene Fläche bildenden Teilschichten bestehen kann,

Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht (2),

Einbau einer Armierung in die zweite Schalung

Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13), in die zweite Schalung zu einer die Außenschicht bildenden Schale,

Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage (4) mit der Außenschicht, wobei die Lage eine wärmestrahlenrefiektierende Außenfläche bildet, die im Wesentlichen der Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht,

Einpressen, Eindrücken oder Eindrehen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmig ausgebildeten Ankerelementen (9) in eine der Schichten,

Verankern der Außenschicht (2) mit der Innenschicht (3) derart, dass die

wärmestrahlenrefiektierende Lage (4) und die Dämmschicht (7) sich gegenüberliegen und eine Luftschicht (10) zwischen sich bilden, wobei die Dämmschicht (7) und die wärmestrahlenrefiektierende Lage (4) von den Ankerelementen (9) durchdrungen sind. Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur (1)

mit folgenden Schritten: - Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht (3),

- Einbau einer Armierung in die erste Schalung,

- Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13), in die Schalung zu einer die Innenschicht bildenden Schale,

- Verbinden einer Dämmschicht (7), insbesondere aus Schaumglas, mit der Innenschicht

(3), wobei die Dämmschicht eine Dämmfläche bildet, die der Fläche der Schale entspricht, wobei die Dämmschicht auch aus mehreren benachbarten und eine geschlossene Fläche bildenden Teilschichten bestehen kann,

- Einbringen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmig ausgebildeten

Ankerelementen (9) durch die Dämmschicht in die Innenschicht,

- Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht (2),

- Einbau einer Armierung in die zweite Schalung,

- Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13), in die zweite

Schalung zu einer die Außenschicht (2) bildenden Schale,

- Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage (4) mit der Außenschicht, wobei die Lage eine wärmestrahlenreflektierende Außenfläche bildet, die im Wesentlichen der Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht,

- Verankern der Außenschicht (2) mit der Innenschicht (3) mittels der Ankerelemente (9) derart, dass die wärmestrahlenreflektierende Lage (4) und die Dämmschicht (7) sich gegenüberliegen und eine Luftschicht (10) zwischen sich bilden, wobei die

wärmestrahlenreflektierende Lage (4) von den Ankerelementen durchdrungen ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur ( 1 )

mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen einer ersten Schalung für die Innenschicht (3),

- Einbau einer Armierung in die erste Schalung,

- Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13), in die Schalung zu einer die Innenschicht (3) bildenden Schale,

- Einpressen einer Mehrzahl von zumindest endseitig stabförmigen Ankerelementen (9) in die Innenschicht (3), wobei die Position der Ankerelemente (9) innerhalb der

Innenschicht (3) etwa mittels einer Schablone oder Maske definiert ist.

- Verbinden einer Dämmschicht (7), insbesondere aus Schaumglas, mit der Innenschicht, wobei die Dämmschicht (7) eine Dämmfläche bildet, die der Fläche der Schale entspricht, wobei die Dämmschicht (7) auch aus mehreren benachbarten und eine geschlossene Fläche bildenden Teilschichten bestehen kann,

- Aufstecken von Abstandselementen (14) auf die Ankerelemente (9),

- Bereitstellen einer zweiten Schalung für die Außenschicht (2) mit Einbau einer

Armierung in die zweite Schalung,

- Bereitstellen einer Mehrzahl von über die Fläche der Schalung verteilten insbesondere rohrförmigen Platzhaltern (12), etwa in Form von Wellrohrabschnitten, wobei die Anordnung der Platzhalter (12) der Anordnung der Ankerelemente der ersten Schale praktisch entspricht,

- Vergießen von einem Verbundwerkstoff, insbesondere Beton (13), in die zweite

Schalung zu einer die Außenschicht (2) bildenden Schale,

- Verbinden einer wärmestrahlenreflektierenden Lage (4) mit der Außenschicht (2), wobei die Lage eine wärmestrahlenreflektierende Außenfläche bildet, die im

Wesentlichen der Fläche der zweiten und oder der ersten Schale entspricht,

- Aufsetzen der Außenschicht (2) auf die Innenschicht (3) derart, dass die Außenfläche der wärmestrahlenreflektierende Lage (4) und die Dämmschicht (7) sich

gegenüberliegen und mittels der Abstandselemente (14) eine Luftschicht zwischen sich bilden, wobei die wärmestrahlenreflektierende Lage (4) von den Ankerelementen (9) durchdrungen ist und wobei die Ankerelemente (9) praktisch mittig innerhalb der Platzhalter (12) angeordnet sind,

- Vergießen der Platzhalter (12) mit Vergussmaterial, insbesondere Vergussbeton.