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Gebäudesystem mit zugeordneter, in sich geschlossener
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Niedertemperaturheizung bzw. mit äquivalenter Kühlung Die Erfindung
bezieht sich auf ein ganz oder aber zumindest vorwiegend aus biologischen Baustoffen
gebildetes Gebäudesystem in der Verwendung als Wohnhaus, Landhaus, Wirtschaftsgebäude
o.dgl., sowie auf eine speziell diesem System zugeordnete, in sich geschlossene
Niedertemperaturheizung nach Art des Hypokaustenprinzips, also mit von zirkulierender
Warmluft in geschlossenem Kreislauf durchströmten Kanälen zumindest im Fußboden-
und Wandungsbereich.
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Sogenannte Hypokausten waren bereits als Fußboden-Zentralheizungen
öffentlicher oder privater Gebäude um das Jahr 100 v. Chr. im römischen Reich bekannt,
wobei in der darauf folgenden Kaiserzeit sogar über Hohiziegel oder Tonrohre auch
schon die Wände mit in die Erwärmung einbezogen wurden.
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Diese, bereits damals als in den Bereich der äußerst langlebigen und
gesundheitsfördernden Niedertemperaturheizungen fallenden, biologisch äußerst günstigen
Systeme, sind dann im Laufe der folgenden 1 1/2 Jahrtausende fast völlig in Vergessenheit
geraten bzw. durch sogenannte modernere Heizanlagen bis hin zur solaren Wärmegewinnung,
weitestgehend verdrängt worden.
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Von dem heute immer noch als fortschrittlich zu betrachtenden Grundgedanken,
ist jedoch über die Jahrtausende hinweg im Bauingenieurwesen stets etwas "Unbestimmtes"
hängen geblieben, wie beispielsweise die Heizungsanlagen der DE-PS 712 700 bzw.
DE-PS 738 781 aus den energieknappen Kriegsjahren 1938 bis 1943 zeigen, oder aber
die DE-OS 14 54 474 aus dem Jahre 1964, die ebenfalls auf ein bereits 30 Jahre zuvor
in Würzburg erstelltes Gebäude mit gleichem Heizung system verweist und für sich
selbst die Verwendung sogenannter Hurdisrohre zur Warmluftführung unter Schutz zu
stellen sucht.
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Betrachtet man darüber hinaus noch die weitere, einschlägige Literatur
bzw. die heutigen Bauausführungen selbst, so muß man dabei zu der einheiligen Überzeugung
gelangen, daß jedes der bislang bekannten und stets als zukunftsweisend gepriesenen
Heizungssysteme, ebensoviele Vor- wie Nachteile hat und eine Aggregation bzw. Kombination
der Vorteile mehrerer davon bislang in der Praxis weder bekannt, noch in der Literatur
in irgendeiner klar erkennbaren Form vorgeschlagen worden sind.
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Eine Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung soll daher auch darin
bestehen, aufbauend auf dem Hypokaustensystem als Basis und unter Einbeziehung von
spezifischen Merkmalen eines oder mehrerer Vorteile anderer Wärmegewinnungs- bzw.
Wärmeerzeugungsarten, eine mit äußerst geringem Energiebedarf arbeitende Niedertemperaturheizung
zu schaffen, die durch Einbeziehung der Gebäudeinnenmassen als Wärmespeicher eine
gute Leistungszahl und hohe Behaglichkeit schafft.
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Der hierbei wesentlichste Teil der Aufgabenstellung soll dementsprechend
daher auch darin bestehen, ein sogenanntes atmungsfähiges Bauwerk zu schaffen, das
einerseits nicht zur Kategorie der meist rastergebundenen Fertighäuser gehört, sondern
durch seine Elemente variabel und somit frei-
gestaltbar ist, unter
gleichzeitigem Wegfall sämtlicher teurer Boden-, Decken- und anderer Schalungsarbeiten
üblicher, konventioneller Bauweise.
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Die Lösung dieser Aufgabe sowie die dazu erforderlichen Mittel und
Maßnahmen sind in den Patentansprüchen niedergelegt sowie in den Zeichnungen vom
baulichen System her dargestellt und mit ihren Vorteilsangaben in der Beschreibung
zudem noch im Detail näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Haus nach dem erfindungsgemäßen Gebäudesystem
im Vertikalschnitt, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab das Beispiel einer Grundrißeckausbildung,
also als Draufsicht, Fig. 3 in Ansicht eine Fundamentausbildung mit anschließendem
Boden- sowie Wandteil, Fig. 4 den Grundriß des Innensteinspeichers, Fig. 5 eine
Schnittdarstellung zu Fig. 4 gemäß der Linie AB, jedoch als Aufriß,
Fig.
6 den Erdsteinspeicher schematisch in Draufsicht, Fig. 7 in verkleinertem Maßstab
einen Querschnitt zu Fig. 6, ebenfalls weitestgehend schematisch, Fig. 8 den Bereich
einer Bodenplattenfuge aus Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, Fig. 9 eine der erfindungsgemäßen
Bodenplattenausklinkungen gemäß Fig. 8 in perspektivischer Darstellung und Fig.
10 aus der Vogelperspektive gesehen, ein erfindungsgemäß erstelltes Wohnhaus, nach
vorn hin, teilweise geschnitten dargestellt.
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Das in Fig. 1 rein schematisch in seinem prinzipiellen Grundaufbau
gezeigte Gebäude ruht je nach Baugrundverhältnissen bzw. statischen Erfordernissen
auf Einzel- oder Streifenfundamenten 1, und besitzt erfindungsgemäß zunächst einmal
eine fachwerkartige Rahmenkonstruktion, bestehend aus tragenden Deckenbalken 2 zur
Aufnahme bzw. für die Auf-
lage der Deckenhohltonplatten 26, Bodenschwellen
3, sowie den Aussteifungshölzern 4 als Querriegel bzw. Brüstungsabschlüsse für Fenster;
die oberen Schwellen 3a dienen als Sturz und Rahmen zugleich. Logischerweise gehen
von den Bodenwellen 3, die im übrigen jeweils mit dem Mauerwerk bzw. den Fundamenten
1 verankert ist, auch noch die senkrecht stehenden Rahmenhölzer des Fachwerks aus,
die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Positionen 4, 5 und 6 deuten das
konstruktive Dachgebälk an, Pos. 7 die Regenabläufe, die übrigens bei sandigem Untergrund
oder in trockenen Zonen in den Erdsteinaußenspeicher 51 geführt sein können, um
die Speicherfeuchtigkeit zu erhöhen. Diese vorzugsweise in Holz erstellte Rahmenkonstruktion
könnte aber ebensogut für die Zwecke der vorliegenden Erfindung aus Stahl, Beton
oder Ziegelmauerwerk gebildet werden.
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Ein ganz wesentlicher, erfinderischer Schritt besteht nun darin: Als
Innen- sowie Außenverkleidung der freien Fachwerk räumte 8 sowie der Böden und Decken
2 dienen sogenannte Hohiziegelpiatten 9 bzw. 10 sowie 14 und 26 die über Zuganker
11, 20 o.ä., gelenkig bzw. nachgiebig mit der tragenden Rahmenkonstruktion 2, 3,
4, 5, 6 verbunden sind.
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Gemäß den Detaildarstellungen in Fig. 2 und 3 ist hierbei ersichtlich,
daß die Wandungsplatten 9 und 10 in Nut und Federausführung 9a, 9b Verwendung finden,
mit Klebemörtel
in den Nuten und zudem an allen Stirnseiten mittels
verzinkter Anker 11 bzw. 20 an der Fachwerkskonstruktion 3, 4 bzw. in dem die freien
Räume zwischen den Platten 9, 10 ausfüllenden Ziegelsplittgemisch verankert sind.
Dieses z.B. aus Ziegelsplitt mit Bindemittel und sogenanntem hydraulischen Kalk
bestehende Gemisch dient zum einen der Isolation des Gebäudes 70, sowie zur statischen
Aussteifung der Hohltonplatten gegen Winddruck etc. Ein ganz wesentlicher Vorteil
der erfindungsgemäßen Zugankerbefestigung der äußeren sowie inneren Hohltonplatten
9 und 10 am bzw. im Fachwerk 2, 3, 4, liegt in der somit gegenseitigen Flexibilität
zwischen diesen Teilen, was bedeutet, daß eventuelle Bewegungen innerhalb der Fachwerkskonstruktion,
sich nicht direkt auf die Innen- und Außenwandverkleidungen auswirken können.
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Neben der üblichen Anbringung von Putz la, 22 und 27 an den Fundamentinnenseiten
sowie Außen- und Innenwandungen 9 und 10, ist baulich noch wichtig die Einbringung
einer Feuchtigkeitssperre 12 aus beispielsweise bitumiertem Kokosfilz zwischen Fundament
1 und den Holzteilen 2 sowie 3; ein vorteilhafter Nebeneffekt dieser Filzschicht
12 liegt zudem noch darin, daß eventuelle Bewegungen des Fachwerks 2, 3, 4 nicht
unmittelbar auf die Hohltonziegelwände 9 und 10 übertragen werden. Bei der aus Fig.
3 weiterhin ersichtlichen
Fußboden/Deckenkonstruktion 14 und 26,
die beide als luftführende Hohltonplatten ausgebildet sind, ist erfindungsgemäß
noch zwischen beiden neben einer Trittschalldämmplatte 25 aus Kork, Steinwolle o.dgl.,
ein Wärmedämmörtel 24 vorgesehen, der zugleich auch als tragende Konstruktion für
die Bodenplatten 14 der Fußbodenheizung dient. Da dieser Mörtel neben seiner tragenden
und isolierenden Wirkung auch den Fußbodenaufbau nicht schwer macht, kann die Tragkonstruktion
der Decke 2, mit relativ kleinen Querschnitten ausgeführt werden. Im Bereich der
Wandungsecken bzw. an den Übergängen von den warmluftführenden Innenwänden 10 zu
den Bodenplatten 14, befinden sich einerseits Luftführungskanäle 18 für Vor- und
Rücklauf, die über entsprechende dimensionierte Öffnungen 18a mit den jeweiligen
Platten 10 bzw. 14 in Verbindung stehen, und andererseits noch bautechnisch erforderliche
Elemente wie Ziegel- oder Holzunterlegeplatten 13 sowie nachgiebige Trennstreifen
21, die erforderlich sind, damit die Bodenfläche 14 ungehindert und spannungsfrei
arbeiten kann; außerdem ergibt auch dieser Streifen 21 eine Trittschalldämmung bzw.
verhindert dessen Übergang auf die Wände 10. Die für jedes Gebäude erforderlichen
Versorgungsleitungen 19, werden z.B. innerhalb der Schüttungen 23 untergebracht.
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Während sich nun in den Kanälen der Hohiziegeiplatten 9 der Außenwände
stehende Luft 29 befindet, die zugleich ja auch der Isolation dient, sind die Innenplatten,
wie bereits erwähnt, alle strömungsseitig miteinanderverbunden, wobei diese Luftströmung
28 im Vor- und Rücklauf mit einem später noch näher zu erläuternden Innensteinspeicher
30 im Untergeschoß des Gebäudes 70, verbunden ist.
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Eine besondere Bedeutung kommt dabei jedoch der Verbindung der am
meisten belasteten Fußbodenplatten 14 untereinander zu. Die Fig. 8 und 9 zeigen
hierzu, wie jeweils eine der Platten 14 beidseits je eine Ausklinkung 15 auf ihrer
Oberseite erhält, die dort die Luftführungskanäle 65 freilegt und die angrenzende
Gegenplatte 14a eine hierzu korrespondierende, jedoch kürzere Ausklinkung 66 der
Plattenunterseite. Beide Platten 14 und 14a werden nun wechselweise aneinandergelegt
und an ihren unmittelbar aneinanderanliegenden Berührungsflächen mit einer Klebung
68, 69 fest miteinander verbunden. In die auf der Oberfläche verbleibende Fuge 67,
wird nun jeweils ein Abdeckstreifen 16 eingelegt, der verhindert, daß Fugenmörtel
17 in die Luftführungskanäle 65 gelangt und so die Luftzirkulation 28 stört.
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Schließlich ist weiterhin noch erfindungserheblich, die Ausbildung
der Kerne von Innen- und Außensteinspeicher 30 und 51 aus in Draht- oder Gitterwerk
41 gefaßte, lose Stein-
schüttungen gemäß der Figuren 4 bis 7,
und, wie es in Fig.
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10 angedeutet wird, daß der Außensteinspeicher 51 sich ganz oder zumindest
teilweise unter das Gebäude 70 erstreckt bzw. um dessen Fundamente 1 nach außen
herumgeführt ist.
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Dieser Steinspeicher 51 besteht dabei aus den bereits erwähnten, mit
Drahtgeflecht zusammengefaßten Steinpaketen 59 mit zwischen diesen befindlichen
Lufträumen 62, der Abdeckfolie 57 und der darüberliegenden Erdschüttung 60. In seinem
vorderen Bereich befindet sich ein Betonschacht 52 mit Deckel 58 und darunter liegendem
Ventilator 54 sowie Verdampferregister 53. Mit Pos. 56 und 56a ist der Rückluftkanal
mit seiner Zufuhrung angedeutet, Pos. 61 zeigt die Kälteleitungen zur Wärmepumpe
und Pos. 55 könnte noch eine Bio-Kläranlage sein. Die Positionen 63, 64 und 71 deuten
die Grundrißlage von beliebigen Nebengebäuden zur Fig. 6 an.
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Der Innensteinspeicher 30 ist vom Detail her beispielsweise wie folgt
aufgebuat: Seine äußere Begrenzung wird durch die gebäudeseitigen Hohiziegeiplatten
31, 33 gebildet, durchsetzt von einer Revisionsöffnung 32 sowie der Stützschalung
37, 39 mit zwischenliegender Isolierung 34, 36 und darin eingebetteten Vor- sowie
Rückluftkanälen 35. Die Pos. 38 stellt die Deckenbalken des Gebäudes dar, und Pos.
49 die eigentliche Steinschüttung des Innenkerns, gefaßt in eine Art Käfig 41, Baustahigewebe
sowie gehalten über Zuganker
45. Eine obere Abdeckung 40 sowie
ein dem Zirkulationsgebläse 50 nachgeordnetes Leitblech 42, sorgen für die erforderliche
Luftführung innerhalb dieses Systems. Die Pos.
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43, 44 sowie 46 bis 48 deuten zudem noch erfindungsunerhebliche Sockel,
Isolierungen und Schutzfolien am Boden des Speichers an.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 10 sind zudem noch die den Außen- und
Innenspeicher 51 und 30 miteinander funktionell verbindenden Vor- und Rückluftleitungen
72 und 73 zu erkennen. Die Gesamtfunktion dieses Systems ist dabei das einer Wärmepumpe.
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Das erfindungswesentlichste Kriterium ist im vorliegenden Falle dabei
also bauseitig in der nichtstarren Verbindung zwischen den Hohisteinpiatten und
dem Fachwerk zu sehen.
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Hierdurch wird vermieden, daß aus unterschiedlichem Dehnverhalten
oder sonstigen Verspannungen u.dgl., Risse o.ä.
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Bauschäden auftreten können. Darüberhinaus gilt als ganz erheblicher
Vorteil, die absolut totale Sicherheit gegenüber anderen Systemen bei schnellster
Bauerstellung ohne Trocknungswartezeiten; -Defekte und Bauschäden wie bei der Warmwasserbodenheizung
sind hier zudem ebenfalls nicht möglich.
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Letztlich sind noch folgende Punkte als wesentliche Vor-
teile
dieses erfindungsgemäßen Systems zu nennen: 1. Verwendung eines geschlossenen Hypokaustensystems
mit Einbeziehung sämtlicher R a u m f 1 ä c h e n in den Heizkreislauf, unter Integration
der Tür-und Fensteraussparungen in strömungstechnischer Hinsicht.
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2. Nicht nur im Neubau, sondern auch zum nachträglichen Einbau in
Altbauten vom Block- bis hin zum Hochhaus bzw. mehrgeschossigen Haus jeder Stilrichtung
geeignet, mit oder ohne Einzelraum- bzw. separater Etagenregelung im Schwerkraft-
oder Zwangsumlauf.
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3. Anbindung an sämtliche Arten von Heizwärmeerzeugern, allein oder
in Kombination mehrerer unterschiedlicher Einzelsysteme gemeinsam, sowie Anschluß
an Fernwärmenetze mittels Wärmetauschern.
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4. Verwendung vorzugsweise biologischer Baustoffe, sowohl in Massiv-
wie auch Fertigbauweise.
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5. Die Möglichkeit des Betreibens der gesamten Heizanlage in praktisch
umgekehrter Form zur Schaffung gekühlter Räume in heißen Gegenden bzw. zu heißen
Jahreszeiten.
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Bezugsziffernverzeichnis 1 Sockel bzw. Fundament aus Mauerwerk la
Putz 2 Deckenbalken aus Holz 3 Holzschwellen bodenseitig 3a deckenseitige Schwelle
4 Aussteifungshölzer 5 Dach 6 Dachgebälk 7 Regenrinne 8 freie Fachwerkräume 9 Hohiziegeiplatten
außen ( z.B. Hourdis ) 9a Nut und Feder 9b Mörtel 10 Hohlziegelplatten Innenwand
( z.B. Hourdis ) 11 Zuganker 12 Feuchtigkeitssperre aus bitumiertem Kokosfilz 13
Ziegelplatte 14 Bodenplatten luftführend ( z.B. Hourdis ) 14a Gegenplatte 15 Ausklinkung
Oberseite 16 Fugenabdeckung 17 Fugenmörtel
18 Zu- oder Rückluftkanal
( in Raumlänge ) 18a Bodenplattenöffnungen 19 Versorgungsleitungen 20 verzinkte
Anker 21 Trennstreifen 22 Putz 23 geschrotete Liaporschüttung mit Kalk gebunden
24 wärmedämmender Ziegelsplitt 25 Trittschallplatten aus Kork,Steinwolle usw.
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26 Hohltonziegelplatten als luft führende Deckenplatten ( z.B. Hourdis
) 27 Kalkmörtel als Außenwandputz 28 ( Warm-) Luftströmung 29 stehende Luft 30 Innensteinspeicher
31 Hourdis mit Nut und Feder 32 Revisionsöffnung 33 Hourdis Boden 34 Ausgleichsmörtel
und Isolierung 35 Vor- und Rückluftkanäle 36 Isolierung 37 Schalung 38 Deckenbalken
39 Schalung 40 Abdeckung Luftverteilung
41 Baustahlgewebe 42 Luftleitblech
43 Sockel 44 Korkisolierung 2cm 45 Zuganker 46 Folie 47 Isolierung als druckfeste
Schüttung 48 Abdeckung 49 Steinschüttung 50 Ventilator bzw. Gebläse 51 Erdstein-Außenspeicher
52 Betonschacht 53 Verdampfer-Register 54 Ventilator 55 Bio-Kläranlage ( möglich
) 56 Rückluftkanal 56a Zuführung 57 2-fach Folie 58 Deckel 59 Steinspeicherpakete
mit verzinktem Maschendraht 60 Erdschüttung 61 Kälteleitung zur Wärmepumpe 62 Luftraum-Speicher
63 Gartenlaube 64 Wohngebäude
65 Kanäle in den Hourdisplatten 66
Ausklinkung Unterseite 67 Fuge 68 Klebung 69 Klebung 70 Gebäude 71 Nebengebäude
72 Luftkanal 73 Rückluftkanal