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Title:
LIGHT-TRANSMITTING BUILDING CONSTRUCTION ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/039060
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a light-transmitting building construction element (10), such as a wall, roof or ceiling part or such like. Said element is fitted on its outside with a technical membrane (12) in the form of a textile tissue and on its inside is formed by a light-transmitting soundproofing layer (21) arranged at a distance to the outer layer (11) of the technical membrane (12) and a light-transmitting layer (36) which is non-transparent to infrared radiation. Said building construction element has a low weight per unit area and meets both weather resistance, heat insulation and soundproofing requirements.

Inventors:
SOBEK WERNER (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/000465
Publication Date:
August 05, 1999
Filing Date:
January 26, 1999
Export Citation:
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Assignee:
WERNER SOBEK INGENIEURE GMBH (DE)
BLUM RAINER (DE)
TRANSSOLAR ENERGIETECHNIK GMBH (DE)
JAHN HELMUT (DE)
SOBEK WERNER (DE)
International Classes:
E04B2/88; E04B1/88; E04B7/14; E04C2/54; E04B1/76; (IPC1-7): E04B2/88; E04C2/54; E04B7/14
Foreign References:
US5270092A1993-12-14
US4452230A1984-06-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 008 (M - 1067) 9 January 1991 (1991-01-09)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 119 (C - 1034) 12 March 1993 (1993-03-12)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 294 (M - 1616) 6 June 1994 (1994-06-06)
Attorney, Agent or Firm:
Fuhlendorf, Jörn (Fuhlendorf, Steimle & Becker Postfach 10 37 62 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Lichttransmittierendes, insbesondere transluzentes Hochbauelement (10), wie Wand, Dach, Deckenteil o. dgl., mit einer technischen Membrane (12), bspw. in Form eines textilen Gewebes, an der Außenseite, gekennzeichnet durch eine im Abstand zur äußeren Lage (11) der technischen Membran (12) angeordnete lichttransmittierende Schallund Wärmedämmlage (21) und durch eine infrarothemmende, lichtund schalltransmittierende Schicht (36) an der Innenseite.
2. Hochbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die infrarothemmende, lichttransmittierende Schicht (36) an der Innenseite als innseitige Beschichtung (36) einer Kunststofffolie (32) ausgebildet ist.
3. Hochbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (32) in einem Abstand von der Schalldämmlage (21) angeordnet ist.
4. Hochbauelement nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Räume (16,17) zwischen den einzelnen Lagen (11,21,31), die vorzugsweise etwa gleich groß sind, mit der Raumoder Umgebungsluft in Verbindung stehen.
5. Hochbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der infrarothemmenden Beschichtung (36) versehene Kunststofffolie (32) mit einem mit vorzugsweise regelmäßigen Durchbrechungen versehenen Träger (33) flächig verbunden ist.
6. Hochbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kunststofffolie (32) wesentlicher geringer ist als die des Trägers (33) und dass der Träger (33) über einen erheblichen Teil seiner Fläche, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60 %, mit den Durchbrechungen (34) versehen ist.
7. Hochbauelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (33) durch ein Glasfasergewebe gebildet ist.
8. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (32) aus nicht brennbarem Material ist.
9. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die infrarothemmende Beschichtung (36) abriebfest ist.
10. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämmlage (21) gegeneinander gerichtete Anordnungen (23,24) von Hohlkörpern (26) aus lichttransmittierendem Material aufweist.
11. Hochbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Anordnung (23,24) Reihen und Spalten von Hohlkörpern (26) vorgesehen sind, wobei die Hohlkörper (26) der einen Anordnung (23) gegenüber denen der anderen Anordnung (24) versetzt sind.
12. Hochbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (26) eine etwa rechteckförmige Grundfläche aufweisen und im Querschnitt etwa trapezförmig sind.
13. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlkörper (26) mit einem kleinvolumigen Innenhohlkörper (28) bestückt ist.
14. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der äußeren bzw. inneren Lage (11,31) zugewandten und zu dieser parallelen Flächen (29) der Hohlkörper (27) uneben gestaltet sind.
15. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (26 bis 28) aus UVbeständigem Material sind.
16. Hochbauelement nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (25 bis 28) aus brandsicherem Material sind.
17. Hochbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere technische Membran (12) ein kunststoffbeschichtetes textiles Gewebe ist.
18. Hochbauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere technische Membran (12) ein mit PTFEbeschichtetes Glasfasergewebe ist.
19. Hochbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere technische Membran (12) vorgespannt ist.
20. Hochbauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen (11,21,31) in einem Rahmenelement fest und auf Abstand gehalten sind.
Description:
Titel : Licht-transmittierendes Hochbauelement Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein licht- transmittierendes, insbesondere transluzentes Hochbauelement, wie Wand-, Dach-, Deckenteil o. dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Unter technischen Membranen versteht man textile Flächengebilde, die bspw. aus rechtwinklig sich kreuzenden Fadensystemen, den Kett-und Schussfäden bestehen, die aber auch aus Folien aufgebaut sein können. Als Baustoffe dienen derartige technische Membranen hauptsächlich zur primären Lastabtragung für weitgespannte Dachtragwerke. Für solche Bauwerke sind technische Membranen aufgrund ihres geringen Flächengewichts, verbunden mit hoher Reissfestigkeit besonders geeignet. Die Nutzung beschränkt sich derzeit dabei auf den Schutz vor äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Wind, Schnee und Strahlung. Sind spezielle Beschichtungen vorgesehen, haben diese biegeweichen Materialien beispielsweise ein antiadhässives Schmutzverhalten und eine hohe Verrottungsbeständigkeit.

Ist neben der Verwendung als tragendes Bauelement eine Anwendung auch als raumabschließendes Bauelement geplant, treten zusätzlich zu den mechanischen Eigenschaften Anforderungen bezüglich des Wärme-und Schalldämmverhaltens auf. Technische Membrane haben jedoch im Allgemeinen schlechte Wärmedämmeigenschaften, so dass sich Probleme hinsichtlich Erwärmung und Kühlung und den daraus resultierenden Energiekosten sowie eines Hitzestaus und einer Kondenzwasserbildung bei Temperaturschwankungen bilden. Durch den Einfluss von mannigfaltigen, von innen und außen auf das Bauwerk bzw. Bauelement wirkenden Lärmquellen kann eine Nutzung von Räumen im Allgemeinen nur durch die Absorption der Lärmenergie mit raumabschließenden Bauelementen großer Masse erzielt werden. Aufgrund des geringen Flächengewichtes haben somit die erwähnten technischen Membranen per se schlechte Dämmeigenschaften.

Übliche Konstruktionen von raumabschließenden Bauelementen unter Verwendung einer technischen Membran versuchen, diese Probleme durch die Verwendung von Dämmstoffen in Verbindung mit z. T. drei-bis fünflagigen Membrananordnungen zu lösen.

Aufgrund der geringen Masse einer solchen Konstruktion können befriedigende Ergebnisse, wenn überhaupt, nur über sehr dicke Schalldämmschichten erzielt werden. Ein weiterer Nachteil solcher Konstruktionen besteht darin, dass sie gar keine oder nur sehr geringe Lichttransmissionen zulassen, so dass eine künstliche Lichtzuführung erforderlich ist, die mit den bekannten Nachteilen bezüglich Energiekosten und Komfortverlust behaftet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein licht- transmittierendes, insbesondere transluzentes Hochbauelement, wie Wand-, Dach-, Deckenteil o. dgl., der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem Flächengewicht die hohen Anforderungen nicht nur bezüglich Witterungsbeständigkeit sondern auch bezüglich Wärme-und Schalldämmeigenschaften erfüllt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem lichttransmittierenden, insbesondere transluzenten Hochbauelement, wie Wand-, Dach-, Deckenteil o. dgl., der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist bei einem derartigen lichttransmittierenden Hochbauelement ein dreilagiger Aufbau erreicht, der alle für ein derartiges Hochbauelement wesentliche Eigenschaften in sich vereinigt.

Die technische Membran an der Außenseite dient neben der Funktion der primären Lastabtragung dem Schutz gegen Witterung, Strahlung und Feuchtigkeit. Außerdem gewährleistet diese technische Membrane eine hohe Lichtdurchlässigkeit. Die Schalldämmlage ist akustisch gegen sowohl von außen wie auch von innen wirkende Lärmquellen wirksam. Die als Raumabschluss dienende innenseitige Schicht, die infrarothemmend ist, dient dazu, den langwelligen Strahlungsaustausch zwischen einem Innenraum und dieser Schicht weitgehend zu unterdrücken.

Bei vernachlässigbarer Transmission von Infrarotstrahlen durch diese Schicht wird die aus dem Innenraum auftreffende Wärmestrahlung wieder dorthin reflektiert. Mit anderen Worten, durch die Reflektion infraroter Strahlung an dieser innenseitigen Schicht wird der thermische Komfort im Innenraum bei erwärmter außenseitiger technischer Membran deutlich verbessert. So wird nicht die Wärmestrahlung der außenseitigen technischen Membran, die die solare Strahlung absorbiert und sich dadurch erwärmt, sondern die im Innenraum herrschende Temperatur zurückgespiegelt. Dadurch wird die bewertete mittlere Temperatur der Raumumschließungsflächen gesenkt. Der thermische Komfort, in den die bewertete mittlere Umschließungsflächentemperatur nach Fanger neben der Lufttemperatur eingeht, wird damit deutlich verbessert.

Wird die innenseitige Schicht durch kurzwellige Solarstrahlung erwärmt, so wird diese Wärme nur zu einem geringen Teil in den Raum abgestrahlt, so dass sich neben der Komfortverbesserung auch die aus dem Raum abzuführende Kühllast deutlich verringert.

Diese infrarothemmende lichttransmittierende Schicht könnte bspw. unmittelbar an der rauminnenseitigen Fläche der Schalldämmlage vorgesehen sein. Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ist jedoch in vorteilhafter Ausgestaltung die infrarothemmende, lichttransmittierende Schicht als innenseitige Beschichtung einer Kunststofffolie ausgebildet. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 3 vorgesehen sind.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 4 ist durch entsprechende Lüftungsöffnungen eine Hinterlüftung der dreilagigen Konstruktion des Hochbauelementes im Zusammenhang mit dem thermischen Auftrieb der sich erwärmenden Luftsäule ermöglicht. Bauphysikalische Probleme in derartigen Zwischenräumen, wie Kondensatbildung und Feuchteschäden, sind damit vermieden.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5 und/oder 6 ist erreicht, dass die mit der infrarothemmenden Beschichtung versehene Kunststofffolie in Kombination mit dem bspw. gelochten Träger die vom Innenraum auftreffenden Schallwellen nahezu ungeschwächt passieren lässt, so dass die Schallwellen dann von der darüberliegenden Schalldämmlage absorbiert werden.

Der Schalldurchgang minimiert sich somit auf die Reflektion des vom Innenraum abgestrahlten Lärms in den Innenraum zurück.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Trägers, der Kunststofffolie und der infrarothemmenden Beschichtung ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 7,8 bzw. 9, so dass sowohl die Lichttransmission als auch der Sicherheitsaspekt als auch die Tatsache berücksichtigt ist, dass die Beschichtung mit nicht-abrassiven Mitteln gereinigt werden kann, ohne ihre Funktion zu verlieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schalldämmlage ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 10 bis 16. Die akustische Wirksamkeit wird über die Biegesteifigkeit der Akustikhohlkörper bzw. deren Prallflächen erreicht. Bei entsprechender Geometrie können diese Absorberhohlkörper selbsttragend installiert sein.

Für Tragwerke größerer Spannweite ist möglicherweise der Einsatz von Hilfskonstruktionen, auf welchen die Absorberhohlkörper montiert werden, notwendig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der außenseitigen technischen Membran sind mit den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 17 bis 20 erreicht. So werden bspw., um Langzeitschäden durch Feuchtigkeit zu vermeiden, Glasfaserfäden oder silikonisierte PVC-Fäden als Basismaterial für das Weben der technischen Membrane verwendet. Um die hohen Anforderungen bezüglich Anschmutzverhalten und Verrottungsbeständigkeit zu erfüllen, ist das Trägergewebe der technischen Membrane mit PVC, PTFE oder Silikon beschichtet. Der wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt auch darin, dass nach wie vor eine hohe Lichtdurchlässigkeit gewährleistet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen : Figur 1 in schematischer, abgebrochener und quergeschnittener Darstellung ein lichttransmittierendes Hochbauelement in dreilagigem Aufbau gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, Figur 2 etwa verkleinert einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1 und Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt gemäß Kreisausschnitt III der Figur 1.

Das in der Zeichnung dargestellte lichttransmittierende bzw. transluzente Hochbauelement 10 dienp in Bauwerken bspw. als tragendes Bauteil in Form eines Dach-oder Deckenteils oder auch als raumabschließendes Element in Form eines insbesondere Außenwandteiles. In allen Anwendungsfällen ist es dabei wesentlich, dass das Hochbauelement sowohl Schutz gegen Witterung, Strahlung und Feuchtigkeit bietet als auch schalldämmende und wärmedämmende Eigenschaften besitzt.

Das Hochbauelement 10 besitzt einen dreilagigen Aufbau, nämlich eine erste Lage 11 an der Außenseite, eine zweite oder Zwischenlage 21 und eine dritte Lage 31 an der Innenseite des betreffenden Gebäudes bzw. Bauwerkes.

Die erste Lage 11 ist durch eine technische Membran 12 gebildet, die im Wesentlichen aus einem textilen Gewebe, in Form eines Gewirkes, eines Gestrickes o. dgl. besteht. Das textile Gewebe besteht bspw. aus Glasfaserfäden oder aus Kunststofffäden, wie silikonisierte PVC-Fäden oder Teflon- Fäden, als Basismaterial. Die gewebten, gewirkten oder gestrickten oder mit verwandten textilen Technologien sind, um die hohen Anforderungen bezüglich Anschmutzverhalten und Verrottungsbeständigkeit zu erfüllen, mit einem Kunststoff, wie PVC, PTFE oder PU oder, wie erwähnt mit Silikon, beschichtet. Die technische Membrane 12, die mechanisch oder pneumatisch vorgespannt ist, dient der primären Lastabtragung und gewährleistet eine hohe Lichtdurchlässigkeit.

Die zweite oder Zwischenlage 21, die in einem bestimmten Abstand von der technischen Membran 12 angeordnet ist, ist aus lichtdurchlässigen, UV-beständigen und brandsicheren Schallabsorbern 22 aufgebaut. Die Schallabsorbereinheit 22 ist aus zwei gegeneinander gerichteten Schallabsorberanordnungen 23 und 24 aufgebaut, zwischen denen bei Hochbauelementen bzw. Tragwerken größerer Spannweite eine hier dargestellte Hilfskonstruktion in Form einer Platte oder eines Rahmens 25 angeordnet ist. Jede der Schallabsorberanordnungen 23,24 besteht aus einer Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Doppelhohlkörpern 26, die beim Ausführungsbeispiel eine rechteckförmige Grundfläche besitzen und im Querschnitt trapezförmig sind.

Jeder Doppelhohlkörper 26 besitzt einen äußeren Hohlkörper 27 und einen im Abstand angeordneten inneren Hohlkörper 27, 28 gleicher Form jedoch unterschiedlicher Abmessung. Die Außenfläche 29 bzw. 29'des äußeren Hohlkörpers 27 der Anordnung 23 bzw. 24 besitzt eine unebene Form. Die Ausgestaltung dieser parallel zur ersten Lage bzw. dritten Lage angeordneten Außenfläche 29,29'hat Einfluss auf die Biegesteifigkeit des äußeren Hohlkörpers 27 und damit auf die akustische Wirksamkeit.

Wenn auch die Doppelhohlkörper 26 der Schallabsorberanordnungen 23 und 24 als einzeln am Rahmen bwz. Platte 25 angeordnet und gehalten dargestellt sind, versteht es sich, dass die Schallabsorberanordnungen 23 und 24 jeweils einstuckig sein und selbsttragend installiert werden können.

Die Schallabsorberanordnungen 23 und 24 mit ihren Doppelhohlkörpern 26 sind derart zueinander versetzt angeordnet, dass sich die Reihen und Spalten der Doppelhohlkörper 26 der einen Anordnung 23 mit denen der anderen Anordnung 24 überlappen.

Das gewählte Material für die Doppelhohlkörper 26 bringt eine etwa 50 % ige Transparenz. In nicht dargestellter Weise kann die Schallabsorbereinheit 22 durch entsprechende Modifikation auch der erhöhten Wärmedämmung dienen.

In einem weiteren Abstand zur Zwischenlage 21 ist die dritte Lage 31 an der betreffenden Rauminnenseite angeordnet. Diese dritte Lage 31, die auch als innere Membran zu bezeichnen ist, besitzt eine Folie 32 aus Kunststoff, die eine Dicke in der Größenordnung von 0,01 mm bis 0,2 mm besitzt. Die Kunststofffolie ist flächig auf einem Trägergewebe 33 aufgebracht, das mit einer Vielzahl von bspw. regelmäßigen Ausnehmung 34, bspw. in Form von gestanzten Löchern versehen ist. Die Ausnehmungen 34 nehmen einen erheblichen Anteil der Gesamtfläche des Trägergewebes 33 ein, bspw. in der Größenordnung von 40 bis 60 0, vorzugsweise von 50 %. Das Trägergewebe 33 besitzt eine erheblich größere Dicke, bspw. im Bereich von 0,8 mm. Das Trägergewebe kann bspw. ein beschichtetes Glasfasergewebe sein. Es ist auch möglich, statt eines Trägergewebes eine gelochte Trägerfolie aus nicht brennbarem Material zu verwenden. Sowohl Trägergewebe 33 als auch Kunststofffolie 32 sind lichttransmittierend, vorzugsweise transluzent oder gar transparent.

Auf der dem Trägergewebe 33 abgewandten Seite der Folie 32 aus nicht brennbarem Kunststoff ist eine lichttransmittierende jedoch infrarothemmende Beschichtung in Form einer Low-E-Beschichtung 36 aufgebracht. Diese zur betreffenden Rauminnenseite hin zeigende infrarothemmende Beschichtung 36 bewirkt eine Wärmedämmung dadurch, dass ein Wärmetransport über Strahlungswärme stark vermindert ist.

Dadurch wird der langwellige Strahlungsaustausch zwischen dem betreffenden Innenraum des Gebäudes und der dritten Lage 31 weitgehend unterdrückt. Die Low-E-Beschichtung 36 ist durch Aufbringen einer kratzfesten, infrarotdurchlässigen Schutzbeschichtung abriebfest gemacht, so dass sie mit normalen, nicht-abrassiven Reinigungsmethoden gereinigt werden kann, ohne ihre Funktion zu verlieren.

Die Kunststofffolie 32 ermöglicht in Kombination mit dem gelochten Trägergewebe 33, dass die vom betreffenden Innenraum auftretenden Schallwellen nahezu ungeschwächt zur zweiten oder Zwischenlage 31 passieren können, wo sie dann absorbiert werden. Diese zweite Lage 21 absorbiert somit sowohl den vom betreffenden Innenraum als auch den von der Außenseite des Gebäudes kommende Lärm.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenräume 16 und 17 zwischen der ersten Lage 11 und der zweiten Lage 21 bzw. zwischen der zweiten Lage 21 und der dritten Lage 31 in nicht im Einzelnen dargestellter Weise durch zur Umgebungsluft und/oder Rauminnenluft weisende Lüftungsöffnungen hinterlüftet, so dass bauphysikalische Probleme in diesen Zwischenräumen 16 und 17, wie Kondensatbildung und Feuchteschäden, vermieden sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstände der Lagen 11,21 und 31 etwa gleich ausgebildet. Es versteht sich, dass diese Abstände abhängig von den gewünschten Schalldämm-und Wärmedämmeigenschaften und den gewünschten Elementdicken unterschiedlich sein können.




 
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