DE19736744A1 - Isolierter bewohnbarer Keller mit integriertem Wärmetauscher für Holzhäuser - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein isolierter, bewohnbarer Keller mit integriertem Erdwärmetauscher für Holzhäuser, der es ermöglicht, den teueren Kellerraum so zu isolieren, daß im Keller Wohnräume mit optimalem Wohnraumklima entstehen und der Keller so kosten­ günstig und energiesparend als vollwertiger Wohn- und Arbeitsraum genutzt werden kann.

80% aller Bauherren wollen einen Keller unter ihrem Haus. Bei extrem teueren Grundstücken in Deutschland ist es eine wirtschaftliche Notwendigkeit, den Keller als vielseitig nutzbares, be­ wohnbares Untergeschoß zu gestalten.

Bei den bekannten Bauweisen von Holzhäusern werden in der Erde stehende Keller aus Beton und/oder Steinen errichtet. Um Feuchtigkeit aus dem Erdreich zurückzuhalten, müssen erdbe­ rührte Außenflächen aufwendig abgedichtet und drainiert werden. Außen zwischen dem Erd­ reich und den Kellerwänden sowie dem Kellerboden aus z. B. Beton angeordnete Isolierungen, die auch innen an den Kellerwänden eine geringe Abweichung von der behaglichen Innenraum­ temperatur bewirken, sind nur mit sehr hohem Aufwand aus nicht biologisch abbaubaren Mate­ rialien zu verwirklichen. Innen angebachte Isolierungen, die eine Dampfdiffusion zulassen und z. B. aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können, führen durch Kondensation des Wasserdampfes an den kalten Außenwänden und dem kalten Boden des Kellers z. B. zu Schim­ melpilzbildung in den Isolierungen und damit zu einer ungesunden Kellerluft.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Kellersystem für Holzhäuser zu schaffen, das diese Nachteile des Standes der Bautechnik nicht aufweist und das ohne großen technischen Aufwand ermöglicht, das Untergeschoß wie die Obergeschosse in reiner Holzbau­ weise mit stark isolierten, diffusionsoffenen Wänden und Böden so zu gestalten, daß diese Räume im Kellergeschoß von der Wohnqualität mit den Obergeschossen vergleichbar sind. Au­ ßerdem sollte mit der vorliegenden Erfindung ein Erdwärmetauscher in das Kellersystem inte­ griert werden, der im Sommer die heiße Außenluft auf mindestens 18°C abkühlt, oder die kalte Winterluft auf über 4°C aufwärmt, bevor sie in das Belüftungssystem für die Wohnräume ge­ führt wird.

Mit der vorliegenden Erfindung sollte ein Kellersystem geschaffen werden, mit dem die Keller­ wohnräume zum Wohnen und Arbeiten ausreichend mit Tageslicht versorgt werden und alle weiteren Funktionen des Kellers erfüllt werden, wie die Unterbringung der Heizungsanlage mit den Brennstoffen, der kühlen Räume für die Lagerung von Obst und Gemüse und Getränken, der Abstellräume, auch für Pflanzen im Winter sowie der Hobby- und Bastelräume.

Die Aufgabe wurde gelöst durch einen isolierten, bewohnbaren Keller mit integriertem Erdwär­ metauscher für Holzhäuser, der dadurch gekennzeichnet ist, daß man in eine wasserdichte, im Erdreich stehende Betontasse (4) Fig. 1 eine Holzhauskonstruktion so in diese Betontasse stellt, daß zwischen Betontasse (4) und isolierter Außenhülle (1) des Holzhauses ein Abstand bleibt, der mit Luft durchströmt wird. Der Abstand zwischen dem isolierten Boden (5) des Holzhauses und der Bodenplatte (6) der Betontasse (4) wird so gewählt, daß die Luft z. B. auf der ganzen Länge L des Hauses von z. B. Nord nach Süd durch den Spalt (7) mit ausreichender Strömungsge­ schwindigkeit strömen kann. Diese Luft streicht an der ca. 8-10°C warmen Bodenplatte (6) ent­ lang und tauscht Wärme mit dem darunterliegenden Erdreich (3) aus.

Die Luftströmung über der Bodenplatte (6) der Betontasse (4) kann durch thermischen Auftrieb der wärmeren Luft in der hinterlüfteten Fassade (12) der sonnenbeschienen Hausseite, die mit dem Luftspalt zwischen Bodenisolierung (5) und Bodenplatte (6) verbunden ist, erzwungen wer­ den.

Wird der Luftspalt (7) zwischen Bodenisolierung (5) und Bodenplatte (6) als Erdwärmetauscher genutzt, saugt ein Ventilator (25) der Zwangslüftung mit Wärmerückgewinnung die Lüftungsluft für die Wohnräume durch den Bodenspalt (7). Wenn der Ventilator (25) saugt, schließt die Klappe (26) zwischen Sammelschacht (19) und Fassadenhinterlüftung (12) die Verbindung zwi­ schen Erdwärmetauscher und Fassadenhinterlüftung. Die Luftströmung kann bei Stillstand der Zwangslüftung durch einen Wärmetauscher (13) unterstützt werden, der am unteren Rand der senkrechten Hinterlüftung (12) der Hausverkleidung auf der Sonnenseite die aufsteigende Luft erwärmt. Der Wärmetauscher (13) wird mit der Überschußwärme des thermischen Sonnenkol­ lektors betrieben.

Der Abstand der senkrechten isolierten Kellerwände (14) von den senkrechten Wänden (8) der Betontasse (4) wird so groß gewählt, daß ausreichend Tageslicht in die Fenster (15) der Keller­ außenwände fallen kann. Der zwischen Betontasse (4) und isolierter Kellerwand (14) im Keller entstehende Umlaufschacht (9) wird mindestens im Kellerfensterbereich mit einer begehbaren, transparenten Abdeckung (11) wasserdicht geschlossen.

Die nicht transparenten Abdeckungsbereiche (10) werden wasserdicht z. B. mit Stahlbetonplatte oder Holzkonstruktionen, die, je nach Funktion, isoliert werden, abgedeckt.

Die Abdichtung zwischen der senkrechten isolierten Kellerwand (14) des Holzhauses und der Abdeckung (10) und (11) des umlaufenden Schachtes (9) wird als Labyrinth (16) schlagregen­ dicht ausgeführt, so daß ein Luftaustausch zwischen Umlaufschacht (9) und Umgebungsluft stattfinden kann und die Abdeckung die Gebäudewand nicht berührt.

Vor dem Eintritt der Luft in den Spalt (7) zwischen Bodenisolierung (5) und Betonbodenplatte (6) wird sie über ein Filter (17) geführt. Der Filterkasten (17) kann mit unterschiedlichen Fil­ termitteln gefüllt werden, die die Luft reinigen und Insekten und Tiere zurückhalten. Kies z. B. dient als Filtermittel und auch als Flammensperre. Mit Aktivkohle werden Geruchsstoffe aus der Luft entfernt usw. Der auf der gegenüberliegenden Kellerwand angeordnete Sammelschacht (19) sorgt für eine über die gesamte Kellerlänge gleichmäßig verteilte Luftströmung. Das Sieb im Sammelschacht (19) hält Insekten und Tiere zurück.

Der Umlaufschacht (9) zwischen isolierter Kellerwand (14), isolierter Umlaufabdeckung (10) und der Betonwand (8) der Tasse (4) wird durch die Erdtemperatur im Sommer wie im Winter auf ca. 6-12°C gehalten. Im Umlaufschacht (9) ist bei ausreichendem Abstand b ausreichend Platz für viele Kellerfunktionen z. B. Abstellflächen, Pflanzenüberwinterung, Werkstätten, Hei­ zungsanlagen usw. In dem Umlaufschacht (9) lassen sich Spiegelflächen (18) so anordnen, daß das Sonnenlicht verstärkt durch die Kellerfenster (15) gespiegelt wird.

Der zweischalige, isolierte Boden des Holzhauses (1) Fig. 3 wird unter der den Fußbodendielen (20) mit einer wasserdichten, nur diffusionsgebremsten Schicht (21) winddicht abgedichtet. Die Isolierung (22) und die untere Bretterlage (23) über dem Luftspalt (7) zwischen Holzhausboden (5) und Betontassenboden (6) bleibt diffusionsoffen. Auf der unteren Bretterlage (23) wird eine Schicht (24) aus Soda und gelöschtem Kalk aufgebracht. Die Schüttisolierung (22) wird so im­ prägniert, daß die Insekten und Nager abgehalten und die Brandklasse mindestens B2 (normal entflammbar) ist. Die den Spalt (7) durchströmende Luft wirkt als Hinterlüftung und hält den diffusionsoffenen Boden aus nachwachsenden Rohstoffen trocken.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß man über die ge­ samte Grundfläche des Hauses den Keller als reine Holzkonstruktion mit diffusionsoffenem zweischaligem Wandaufbau mit dazwischenliegender Isolierung aus nachwachsenden Rohstof­ fen ausführen kann, so daß der Keller beliebig wärmegedämmt als vollwertiger, gesunder, ta­ geslichtdurchfluteter Wohnraum genutzt werden kann.

Die gegen das Erdreich abdichtende und die horizontalen und vertikalen Lasten aufnehmende Betontasse kann sehr einfach und kostengünstig ohne zusätzliche Isolierung und Abdichtung aus wasserdichtem Stahlbeton erstellt werden. Der Luftspalt zwischen isoliertem Kellerboden und Bodenplatte der Betontasse ist -ne ideale Austauschfläche zwischen Belüftungsluft und Erd­ wärme.

Der entstehende Umlauf um den Holzhauskeller herum kann als Lichtschacht und für alle ande­ ren Kellerfunktionen eines Haussystems genutzt werden (z. B. Heizung, Lüftung, Wasserversor­ gung, Wintergarten, Hobby usw.). Es wird zusätzlich preiswerter, vollwertiger Wohnraum, mindestens 35% mehr als bei den bekannten Holzbauweisen, bei gleicher Grundstücksgröße geschaffen.

Beispiel

Ein Minimalenergiehaus aus Holz wird mit nachwachsenden Rohstoffen so isoliert, daß kein Teil der isolierten Außenhülle (mit Kellerboden) des Gebäudes einen Wärmedurchgangskoeffi­ zienten größer K = 0,1 W pro m² und K hat. Die Außenhülle ist winddicht und auf der Wandin­ nenseite ausreichend diffusionsgebremst abgedichtet. Der Diffusionswiderstand der Wände und des Kellerbodens nimmt von innen nach außen ab. Die Wand bleibt atmungsaktiv. Begrenz­ te Mengen Wasserdampf können durch die Wand hindurchdiffundieren und müssen an den Au­ ßenschalen der zweischaligen Wände, Dächer und Kellerböden durch Hinterlüftungen mit der vorbeistreichenden Luft wegtransportiert werden. Die Betontasse wird aus wasserdichtem Stahl­ beton gegossen. Die Betonwände sind für den seitlichen Erd- und Verkehrsdruck ausgelegt, die Bodenplatte übernimmt die Einleitung alle horizontalen und vertikalen Lasten in das Erdreich. Die horizontalen Innenmaße der Betontasse (4) sind z. B. um 2-4 m größer, als die Außenmaße des isolierten Hauskörpers (1), so daß ein breiter Umlauf (9) zwischen kalter Betonwand (8) und isolierter Kellerwand (14) aus Holz entsteht. Der Umlauf ist zum Teil über den Kellerfenstern (15) transparent und wasserdicht abgedeckt, so daß das Tageslicht durch die Kellerfenster fallen kann. Im Umlaufschacht angeordnete Spiegelflächen (18) erhöhen den Tageslichteinfall in die Kellerräume und erlaubt einen erweiterten Ausblick auf die übererdige Umgebung.

Die Außenschale des zweischaligen, isolierten Kellerbodens liegt auf durchgehenden Abstands­ haltern, die horizontal im Abstand von 500-800 mm parallel als Streifen angeordnet sind, so daß die Luft z. B. von Nord nach Süd durch den gesamten Luftspalt (7) zwischen dem isolierten Holzboden (5) und der Bodenplatte (6) der Betontasse (4) hindurchströmen kann.

Beim Eintritt in den Spalt (7) wird die gesamte Luft gefiltert. Die aus dem Spalt abgesaugte Luft wird in das Zwangsbelüftungssystem mit Wärmerückgewinnung gedrückt und dann zum Heizen oder Kühlen und Lüften des gesamten Holzhauses genutzt. Bei Ausfall der Lüftungsventilatoren übernimmt der Auftrieb der warmen Luft in der hinterlüfteten Fassade der sonnenbeschienenen Hauswände den Antrieb für die Luftbewegung unter dem Kellerboden.

Mit dieser Anordnung entsteht im Umlauf ein heller Keller für viele Funktionen eines Haussy­ stems und ein vollwertiger, gesunder, isolierter, baubiologisch unbedenklicher Wohnraum im Untergeschoß, vergleichbar mit den Obergeschossen.

Claims (9)

1. Isolierter, bewohnbarer Keller mit integriertem Erdwärmetauscher für Holzhäuser, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierte, zweischalige Gebäudehülle (1) mit den Kellerseiten­ wänden (14) und dem Kellerboden (5) aus Holz oder Holzwerkstoffen so in eine im Erdreich versenkte, grundwasserdichte Betontasse (4) gestellt wird, daß zwischen den isolierten Kellersei­ tenwänden (14) und dem isolierten Kellerboden (5) des Holzhauses und der Betontasse (4) ein Abstand (7) erhalten bleibt, der mit Luft, die dabei Wärme mit dem unter der Betonbodenplatte (6) liegenden Erdreich (3) austauscht, durchströmt wird.

2. Isolierter Keller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Seitenwand der Betontasse (4) und der isolierten, mit Fenstern (15) versehenen, zweischaligen Kellerwand (14) einen Umlauf (9) um den isolierten Kellerteil bildet, der mit einer transparen­ ten, begehbaren, wasserdichten Abdeckung (11) so abgedeckt wird, daß Tageslicht direkt durch die Kellerfenster dringen kann.

3. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, die mit einem Ventilator (25) durch den Spalt (7) zwischen isoliertem Kellerboden (5) und der Beton­ bodenplatte (6) hindurchgesaugt wird, als Belüftungsluft für die Zwangsbelüftung des Hauses genutzt wird.

4. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, bevor sie in den Spalt (7) zwischen isoliertem Kellerboden (5) und Betonbodenplatte (6) gesaugt wird, durch ein Filter (17) strömt, das mit verschiedenen Filtermitteln die Luft reinigt und ein Ein­ dringen von Flammen in den Spalt verhindert sowie Kleintiere und Insekten zurückhält.

5. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Tageslichtes, das über die transparente Abdeckung (11) in den Umlaufschacht (9) strahlt mit Spiegelflächen (18) direkt durch die Kellerfenster in die Kellerräume gespiegelt wird.

6. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit dem Auftrieb der warmen Luft in der hinterlüfteten Fassade des Gebäudes (12) durch den Spalt (7) zwischen isoliertem Kellerboden (5) und Betonbodenplatte (6) gesaugt wird.

7. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erd­ berührte Betontasse ohne Isolierung und ohne zusätzliche Abdichtung nur aus wasserdichtem Stahlbeton hergestellt wird.

8. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen Umlaufschachtabdeckung (11, 10) des Kellers und der isolierten Kellerwand eine Labyrinthabdichtung (16) so angeordnet wird, daß Schlagregen außen abgeleitet wird, ein Luftaustausch zwischen Kellerumlaufschacht (9) und Umgebung stattfindet und die Umlaufabdeckung (10, 11) die Hauswand nicht berührt.

9. Isolierter Keller nach Patentanspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Kellerboden (5) zweischalig aufgebaut ist, indem die innere Schale (20, 21) was­ serdicht und diffusionsgebremst, die belüftete Außenschale (23, 24) und die Schüttisolierung (22) diffusionsoffen, insekten- und kleintierfest ausgeführt wird.