DE19513858A1

DE19513858A1 - Exterior wall sections of building, esp. house, which transmit solar energy

Info

Publication number: DE19513858A1
Application number: DE19513858A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Loeffler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1996-10-17

Abstract

The outer wall comprises a transparent cover (2) such as double glazing on the outside and an air gap (3). There is an absorber (4) that has holes, an air-permeable insulating layer (5) and an air-brick wall (6). The wall may also have another air gap (7) and an airtight inner wall (8). Heated air can be moved from the outer air gap through the absorber and through the insulating layer towards the inner wall according to demand. An air pump (14) can transport cooled air from the inner air gap to the outer air gap through all the intervening layers and back again.

Description

Die Erfindung betrifft Außenwände von Gebäuden, welche zur Nutzung von Sonnenenergie einen besonderen schichtweisen Aufbau, mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine besondere, durch den Aufbau ermöglichte Funktion auf weisen.The invention relates to exterior walls of buildings which are used for Solar energy has a special layered structure, with the characteristics of Claim 1 and a special function made possible by the structure point.

Der Nutzung von Sonnenenergie, welche auf die Gebäudeaußenwände strahlt kommt zunehmend Bedeutung zu. Gerade im Winter sind, bedingt durch den niedrigen Stand der Sonne, im wesentlichen nach Süden gerichtete Wände be sonders zur Nutzung von Sonnenenergie zur Raumheizung geeignet.The use of solar energy, which shines on the outer walls of the building is becoming increasingly important. Especially in winter, due to the low position of the sun, essentially south-facing walls especially suitable for using solar energy for space heating.

Bekannt ist es, Sonnenstrahlung durch eine transparente Abdeckung entweder direkt oder durch eine ebenfalls transparente Wärmedämmung (TWD) auf eine schwarz gefärbte Steinwand scheinen zu lassen. Die Steinwand speichert einen Teil der eingestrahlten Sonnenenergie. Nachteilig bei diesen bekannten Aufbauten ist jedoch, daß tagsüber hohe Oberflächentemperaturen am Steinspeicher und damit hohe Wärmeverluste auftreten, in der Nacht ein großer Teil der gespeicher ten Sonnenenergie wieder durch die transparente Abdeckung an die Umgebung abgegeben wird und daß im Sommer eine teure Beschattung der Speicherwand benötigt wird.It is known to either expose solar radiation through a transparent cover directly or through a likewise transparent thermal insulation (TWD) on a black colored stone wall make it seem. The stone wall saves you Part of the incident solar energy. A disadvantage of these known structures is that during the day high surface temperatures at the stone storage and In order for high heat losses to occur, a large part of the stored at night solar energy through the transparent cover to the environment is delivered and that in summer an expensive shading of the storage wall is needed.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Außenwände von Gebäuden in ihrem Aufbau und in ihrer Funktion so zu gestalten, daß eine bessere Nutzung von Son nenenergie, eine bessere nächtliche Dämmung der Speicherwand und der Ver zicht auf teure Beschattungsanlagen und TWD-Materialien ermöglicht wird.The object of the invention is therefore to construct outer walls of buildings and in their function so that a better use of Son energy, better night-time insulation of the storage wall and the ver expensive shading systems and TWD materials is made possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Wandaufbauten mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen dargestellt.The task is solved with wall structures with the characteristics of Claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings.

Gemäß der Erfindung sind Außenwände, insbesondere in bewohnten Häusern, schichtweise von außen nach innen mit einer im wesentlichen ebenen transpa renten Abdeckung, zum Beispiel eine Doppelverglasung, einem ersten ebenen Luftspalt A, einem ebenen gelochten Absorber und mit einer ebenen luftdurch lässigen Dämmung, zum Beispiel Glaswolle versehen. Am durch Sonnenstrahlung erwärmten Absorber kann erhitzte Luft vom äußeren Luftspalt A durch den Absorber und durch die Dämmung in Richtung zum Innenraum transportiert werden. Die erfindungsgemäße Anordnung wird in Neubauten in Richtung zum Innenraum durch eine luftdurchlässige Speicherwand, einen inneren Luftspalt B und eine luftdichte Innenwand fortgesetzt. Mittels eines Luftbeförderers wird Luft vom inneren Luftspalt B in den äußeren Luftspalt A und dann durch die gesamte Anordnung wieder zum Luftspalt B befördert. Auf diesem Weg gibt die Luft die am Absorber aufgenommene Wärme an die Speicherwand ab.According to the invention, outer walls, especially in inhabited houses, in layers from the outside in with an essentially flat transpa annuity cover, for example double glazing, a first level Air gap A, a flat perforated absorber and with a flat air passage casual insulation, for example glass wool. Am by solar radiation heated absorber can remove heated air from the outer air gap A through the Absorber and transported through the insulation towards the interior will. The arrangement according to the invention is used in new buildings Interior through an air-permeable storage wall, an inner air gap B and continued an airtight inner wall. Air becomes air by means of an air carrier from the inner air gap B into the outer air gap A and then through the entire Arrangement conveyed back to the air gap B. In this way the air gives the absorbed heat from the absorber to the storage wall.

Bei Massivwänden, insbesondere bei Altbauten wird der erfindungsgemäße Aufbau durch einen ebenen, zweiten Luftspalt C und der ebenen Massivwand fortgesetzt; die Altbauwand dient dabei auch als Speicherwand. Außerdem ist ein Wärmetauscher/-speicher vorgesehen, der auch örtlich getrennt von der Schicht folge der Außenwand im Innenraum angeordnet sein kann. Mittels eines Luftbe förderers wird Luft vom Wärmetauscher/-speicher in den äußeren Luftspalt A und dann durch den Absorber und durch die Dämmung in den Luftspalt C und von dort über Luftkanäle zurück zum Wärmetauscher/-speicher transportiert. Auf diesem Weg gibt die Luft die am Absorber aufgenommene Wärme zum Teil an die Außenseite der massiven Speicherwand und zum Teil an den Wärme tauscher/-speicher ab. Der Wärmetauscher/-speicher ist vorzugsweise eine durch strömte Steinwand, welche vor der massiven Gebäudewand errichtet, zum Beispiel dort angemauert ist. Der Wärmetauscher/-speicher nimmt die Wärme der durchströmenden Luft zum Teil auf, zum Teil gibt er die Wärme an die Innenseite der Massivwand und an die Luft des Innenraumes ab.For solid walls, especially for old buildings, the invention is Construction by a flat, second air gap C and the flat solid wall continued; the old building wall also serves as a storage wall. In addition, is a Heat exchanger / storage provided, which is also locally separated from the layer follow the outer wall can be arranged in the interior. By means of an air Air is conveyed from the heat exchanger / accumulator into the outer air gap A and then through the absorber and through the insulation into the air gap C and from there transported back to the heat exchanger / storage via air ducts. On In this way, the air partly indicates the heat absorbed by the absorber the outside of the massive storage wall and partly due to the heat exchanger / memory. The heat exchanger / store is preferably a through streamed stone wall, which built in front of the massive building wall, to the Example is bricked up there. The heat exchanger / storage takes the heat of the air flowing through it partly, partly it gives the heat to the inside from the solid wall and into the air of the interior.

Das erfindungsgemäße Konzept einer von außen nach innen durchströmten Wand mit Außenisolation ermöglicht eine gleichmäßige Erwärmung des Speichers und führt damit zu geringen Temperaturen an der Speicheroberfläche und somit zu geringen Verlusten nach außen.The concept according to the invention of a wall through which outside flows with external insulation enables a uniform heating of the storage tank and thus leads to low temperatures on the storage surface and thus to minor losses to the outside.

Die Zirkulation der Luft in einem geschlossenen System vermindert Probleme durch Verschmutzung des Absorbers, was den Einsatz hocheffizienter selektiver Absorberbeschichtungen ermöglicht und das System zusätzlich wartungs- und bedienungsfreundlich macht. Die Luftströmung auf den Absorber zu verhindert konvektive und konduktive Verluste vom Absorber zur Umgebung und führt dadurch zu einem deutlich höheren Wirkungsgrad als bei vergleichbaren Systemen. Der flächige Aufbau führt zu geringen Strömungswiderständen und dadurch zu geringem Fremdenergiebedarf.The circulation of air in a closed system reduces problems due to pollution of the absorber, which makes the use of highly efficient selective Absorber coatings enabled and the system also maintenance and makes it easy to use. The air flow to the absorber is prevented too convective and conductive losses from the absorber to the environment and leads thereby to a significantly higher efficiency than comparable Systems. The flat structure leads to low flow resistance and thus to low external energy requirements.

Der erfindungsgemäße Aufbau löst das Überhitzungsproblem durch die Wärme dämmung zwischen Speicherwand und der Absorberfläche. Auch im Sommer wird eine übermäßige Aufheizung des Raumes vermieden, ohne daß, wie z. B. bei der Trombe-Wand oder der transparenten Wärmedämmung eine teure Beschat tung notwendig wird. Dadurch, und durch die Verwendung handelsüblicher Baumaterialien bei dem Wandaufbau werden die Flächenkosten der erfindungs gemäßen Außenwand niedriger gehalten als bei Systemen mit TWD. The construction according to the invention solves the problem of overheating due to the heat insulation between the storage wall and the absorber surface. Also in the summer excessive heating of the room is avoided without, for. B. at the Trombe wall or the transparent thermal insulation is expensive tion becomes necessary. Because of this, and through the use of commercially available Building materials in the wall construction are the area costs of the Invention outer wall is kept lower than in systems with TWD.

Gemäß der Ausgestaltungen der Erfindung sind Fortsetzungen des Wandaufbaues in Neubauten sowie in Altbauten angeordnet, wobei die erwärmte Luft in Richtung zum Innenraum transportiert wird und ihre Wärme an Wandspeicher im Gebäude abgibt.According to the embodiments of the invention are continuations of the wall structure arranged in new buildings as well as in old buildings, whereby the heated air in Direction to the interior is transported and their heat to wall storage in the Building.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Strömungsrichtung der Luft umgekehrt. Dadurch gelangt am Absorber erwärmte Luft direkt an die innere Speicherwand bzw. an den Wärmetauscher/-speicher, also kühlt sie sich nicht an der Speicherwand bzw. an der Massivwand ab. Es wird erreicht, daß bei Bedarf die Luft des Innenraumes schneller erwärmt wird.According to a further embodiment of the invention, the direction of flow the reverse of the air. As a result, heated air reaches the absorber directly inner storage wall or to the heat exchanger / storage, so it cools not on the storage wall or on the solid wall. It is achieved that at If the interior air is heated faster.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die erfindungsgemäße Außenwand modulartig aufgebaut. Sie kann dann mit geringem Zeitaufwand in geeignete Fassadenflächen eingesetzt oder an geeignete Fassadenflächen angesetzt werden. Hierzu wird der schichtweise Aufbau in eine Rahmenkonstruktion vorzugsweise aus Beton oder Metall eingebaut. Diese Anordnung eignet sich zum Transport der Module und zum Einsetzen der Module in bzw. an die Fassadenfläche.According to a further embodiment of the invention, the invention The outer wall is constructed in a modular manner. You can then in with little time suitable facade surfaces are used or on suitable facade surfaces can be scheduled. For this, the layered structure is divided into a Frame construction preferably made of concrete or metal. These The arrangement is suitable for transporting the modules and inserting the modules in or on the facade surface.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Wärmebrücken vom Innenraum und von der Speicherwand zur Umgebung und vom Luftkreislauf zur Umgebung dadurch vermieden, daß die transparente Abdeckung, die durch strömte Dämmung und die Dämmschicht des Gebäudes durch einen statisch belastbaren Dämmstoff, zum Beispiel durch Schaumglas miteinander verbunden sind; der belastbare Dämmstoff bildet den Rahmen für die transparente Abdeckung, den Luftspalt A, den Absorber und die durchströmte Dämmung und wird mit der o.g. Rahmenkonstruktion aus Metall oder Beton kraftschlüssig verbunden.According to a further embodiment of the invention, thermal bridges from Interior and from the storage wall to the environment and from the air circuit to Environment avoided by the transparent cover through poured insulation and the insulation layer of the building through a static resilient insulation, for example connected by foam glass are; the resilient insulation material forms the framework for the transparent Cover, the air gap A, the absorber and the flow of insulation and is with the above Frame construction made of metal or concrete connected.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Luftstrom durch die Wandbauteile über Temperaturregler optimiert, so daß dem Innenraum nur bei Bedarf und mit bestem Wirkungsgrad Wärme zugeführt wird.According to a further embodiment of the invention, the air flow through the Wall components optimized via temperature controller, so that the interior only at Heat is supplied as needed and with the best efficiency.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zirkuliert die Luft in einem geschlossenen Luftkreislauf so daß einerseits wenig Staub in das Luftsystem eindringt und dadurch selektive Absorberschichten verwendet werden können und andererseits kein Staub aus dem Wandaufbau in den Innenraum gelangt, was die Verwendung von Mineralwolle als Dämmstoff im Wandaufbau ermöglicht.According to a further embodiment of the invention, the air circulates in one closed air circuit so that on the one hand little dust in the air system penetrates and thus selective absorber layers can be used and on the other hand no dust from the wall structure gets into the interior, which allows the use of mineral wool as insulation in the wall structure.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt einer Neubauwand. Fig. 1 shows a cross section through a section of a new building wall.

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt einer Massivwand. Fig. 2 shows a cross section through a section of a solid wall.

Fig. 1: Ein Wandaufbau eines Neubaus 1 weist zum Innenraum 9 hin, im wesent lichen eine transparente ebene Abdeckung 2, einen ebenen Luftspalt A 3, einen ebenen mit Öffnungen versehenen Absorber 4, eine ebene luftdurchlässige Dämmschicht 5, eine ebene luftdurchlässige Speicherwand 6, einen ebenen Luft spalt B 7, eine ebene luftdichte Innenwand 8 auf. Fig. 1: A wall construction of a new building 1 has toward the interior 9, in Wesent handy a transparent planar cover 2, a planar air gap A 3, a flat apertured absorber 4, a flat air-permeable insulation layer 5, a flat air-permeable storage wall 6, a flat air splits B 7, a flat airtight inner wall 8 .

Vom Luftspalt B 7 ist ein Lufttransport mittels eines Luftbeförderers 14 zum Luftspalt A 3 möglich. Diese Luftbewegung erzwingt eine gleichverteilte Luft strömung vom Luftspalt A 3, durch den Absorber 4, die Dämmung 5 und die Speicherwand 6 zum Luftspalt B 7, wobei am Absorber 4 aufgenommene Wärme an die Speicherwand 6 abgegeben wird. Die Rahmenkonstruktion 16 umrahmt im wesentlichen die Speicherwand 6, den Luftspalt B 7 und die luftdichte Innenwand 8. Die Rahmenkonstruktion 16 liegt auf Wand- bzw. Deckenkonstruktionen 19 des Gebändes auf. Der Dämmstoffräumen 17 ist mit der Rahmenkonstruktion 16 fest verbunden und umrahmt im wesentlichen die transparente Abdeckung 2, den Luftspalt A 3, den Absorber 4 und die Dämmung 5. Dabei schließt er direkt an die Gebäudedämmung 18 an.Air can be transported from the air gap B 7 to the air gap A 3 by means of an air conveyor 14 . This air movement forces a uniformly distributed air flow from the air gap A 3, through the absorber 4 , the insulation 5 and the storage wall 6 to the air gap B 7, wherein absorbed heat is given off to the storage wall 6 at the absorber 4 . The frame construction 16 essentially frames the storage wall 6 , the air gap B 7 and the airtight inner wall 8 . The frame structure 16 rests on wall or ceiling structures 19 of the structure. The insulation space 17 is firmly connected to the frame structure 16 and essentially frames the transparent cover 2 , the air gap A 3, the absorber 4 and the insulation 5 . It connects directly to the building insulation 18 .

Fig. 2: Ein Wandaufbau mit einer Massivwand 13 weist zum Innenraum 9 hin, im wesentlichen eine transparente ebene Abdeckung 2, einen ebenen Luftspalt A 3, einen ebenen mit Öffnungen versehenen Absorber 4, eine ebene luftdurchlässige Dämmschicht 5, einen ebenen Luftspalt 10, eine ebene luftdichte Speicherwand 11 und einen Wärmetauscher/-speicher 12 auf, letzterer ausgebildet z. B. als vorgemauerte durchströmbare Steinwand. Vom Wärmetauscher/-speicher 12 ist ein Lufttransport mittels eines Luftbeförderers 14 zum Luftspalt A 3 möglich. Diese Luftbewegung erzwingt eine gleichverteilte Luftströmung vom Luftspalt A 3, durch den Absorber 4 und die Dämmung 5 zum Luftspalt C 10. Von dort gelang die Luft durch Kanäle 15 wieder zum Wärmetauscher/-speicher. Auf ihrem Weg gibt die Luft die am Absorber 4 aufgenommene Wärme an die Speicherwand 11 sowie an den Wärmetauscher/-speicher 12 ab. Eine Rahmen konstruktion 16 ist mit der Massivwand 11 kraftschlüssig verbunden. Der Dämmstoffrahmen 17 ist durch die Rahmenkonstruktion 16 mit der Massivwand 11 fest verbunden und umrahmt im wesentlichen die transparente Abdeckung 2, den Luftspalt A 3, den Absorber 4 die Dämmung 5 und den Luftspalt C 10. Dabei schließt er direkt an die Gebäudedämmschicht 18 an. Der Wärmetauscher/-spei cher 12 steht auf dem Gebäudefußboden 20. Fig. 2: A wall structure with a solid wall 13 points to the interior 9 , essentially a transparent flat cover 2 , a flat air gap A 3, a flat absorber 4 provided with openings, a flat air-permeable insulation layer 5 , a flat air gap 10 , a flat airtight storage wall 11 and a heat exchanger / storage 12 , the latter formed z. B. as a pre-walled stone wall. Air transport from the heat exchanger / store 12 is possible by means of an air conveyor 14 to the air gap A 3. This air movement forces a uniformly distributed air flow from the air gap A 3, through the absorber 4 and the insulation 5 to the air gap C 10. From there, the air again passed through channels 15 to the heat exchanger / store. On its way, the air gives off the heat absorbed at the absorber 4 to the storage wall 11 and to the heat exchanger / storage 12 . A frame construction 16 is non-positively connected to the solid wall 11 . The insulation frame 17 is firmly connected to the solid wall 11 by the frame construction 16 and essentially frames the transparent cover 2 , the air gap A 3, the absorber 4, the insulation 5 and the air gap C 10. It connects directly to the building insulation layer 18 . The heat exchanger / memory 12 is on the building floor 20th

Claims

1. Structure and function of parts of the outer wall ( 1 , 13 ) of a building, in particular an inhabited house, for the use of solar energy, from the outside inwards in layers consisting of: transparent cover ( 2 ), in particular double glazing, air gap A ( 3 ) , provided with openings absorber ( 4 ), air-permeable insulation ( 5 ), characterized in that, if necessary, heated air at the absorber from the air gap A ( 3 ) through the absorber ( 4 ) and through the insulation ( 5 ) towards the interior ( 9 ) can be moved.

2. Outer wall ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the layer-wise structure ( 1 ) to the interior ( 9 ) through an air-permeable storage wall ( 6 ), in particular made of cross-perforated bricks, an air gap B ( 7 ) and an airtight inner wall ( 8 ) is continued.

3. Outer wall ( 1 ) according to claim 2, characterized in that an air conveyor ( 14 ), if necessary, cooled air from the air gap B ( 7 ) to the air gap A ( 3 ), through the absorber ( 4 ), through the insulation ( 5 ) , transported through the storage wall ( 6 ) and back to the air gap B ( 7 ).

4. outer wall ( 13 ) according to claim 1, characterized in that the layered structure ( 13 ) to the interior ( 9 ) through an air gap C ( 10 ), and an airtight storage wall ( 11 ), in particular an old building wall, is continued.

5. outer wall ( 13 ) according to claim 4, characterized in that heat exchanger / storage ( 12 ), in particular flow-through storage walls in the inner space ( 9 ) are used.

6. Outer wall ( 13 ) according to claim 5, characterized in that an air conveyor ( 15 ), if necessary, cooled air from the heat exchanger / store ( 12 ), to the air gap A (3), through the absorber ( 4 ), through the insulation ( 5 ) to the air gap C ( 10 ) and back to the heat exchanger / storage ( 12 ).

7. outer wall ( 1 , 13 ) according to claim 3 and 6, characterized in that the direction of the moving air is reversed.

8. outer wall ( 1 , 13 ) according to claim 1 to 7, characterized in that the outer wall ( 1 , 13 ) is prefabricated in a modular manner in a frame construction ( 16 ), for example made of concrete ( 1 ) or metal ( 13 ).

9. outer wall ( 1 , 13 ) according to claim 8, characterized in that a thermal insulation material ( 17 ), for example made of foam glass, the transparent cover ( 2 ), the air gap A ( 3 ), the absorber ( 4 ) and the insulating layer ( 5 ) is framed and non-positively connected to the frame structure ( 16 ) or to the solid wall ( 11 ).

10. outer wall ( 1 , 13 ) according to claim 1 to 9 and 11, characterized in that temperature regulators regulate the optimal volume flow of the air flows.

11. outer wall ( 1 , 13 ) according to claim 1 to 10, characterized in that the moving air circulates in a closed air circuit.