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Technikbereich
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Die technische Lösung betrifft die Außenwand eines Niedrigenergiebauwerks, die aus vertikalen und horizontalen Metalltragbalken, aus den wärme- und lärmisolierenden Schichten und Brandschutzschichten, aus dampfsperrenden Schichten und aus Deckschichten besteht.
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Bisheriger Technikzustand
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Außer den klassischen Mauerwerken sind in dieser Zeit auf dem Markt auch die Holzbauwerke vertreten, deren Wände durch eine Grundholzrahmen-(oder Paneel-)Konstruktion gebildet sind, die mit den tragenden Plattenstoffen beiderseitig ummantelt sind, wie z. B. Hackspan-, Holzspan- oder Sperrholzplatten, Gipsfaserplatten u. ä.. Zwischen den Platten gibt es eine Sandwichauffüllung, die die Wärme- und Schalldämmung, die dampfsperrende Schicht, beziehungsweise eine Luftspalte bilden, an die Platten wird in der Regel das Fassadenwärmedämmungssystem von der Außenseite befestigt.
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An Stelle der Holzrahmen setzen sich die Metallraumkonstruktionssysteme in der letzten Zeit immer mehr durch. Die Stahltragkonstruktionen zeichnen sich gegenüber den Holzkonstruktionen durch eine höhere Festigkeit, durch eine bessere Brandbeständigkeit, durch eine kleinere Feuchtigkeitskondensation (durch den höheren Wert des Taupunkts) und auch durch bessere Schallisolierungseigenschaften aus.
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Die Metallkonstruktion bildet das System der senkrechten und waagerechten Tragwerke mit den Aussteifungen und mit der Ummantelung. Die Tragwerke können dickwandig sein, z. B. mit einem „L”- oder „U”-Querschnitt, wie es z. B. im Gebrauchsmuster Nr. 17 159 beschrieben ist, das das Verhindern der Entstehung der Kältebrücken in den Verbindungen löst und die Entlastung der Tragwerke mit Hilfe der Entlastungsöffnungen vorschlägt.
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Es ist von Vorteil, für die Stahlkonstruktionen die dünnwandigen gepressten Blechprofile z. B. mit einem „C”- oder „U”-Querschnitt zu benutzen, die mit geeigneten Aussteifungen und Verbindungselementen ergänzt sind. Z. B. aus dem Patent
GB 807 543 ist eine Metallkonstruktion mit Profilen bekannt, in die die Innenwärmeisolierung und auch der Außenwandmantel eingelegt werden. Auch die veröffentlichte Patentanmeldung
CA 2 208 391 beschreibt eine Konstruktion mit vertikalen Tragwerken mit einem „C”-Profil, in die das Isolierungsmaterial eingelegt wird und die mit Durchgängen und Durchführungen für eine Elektroinstallation versehen ist. In der veröffentlichten Patentanmeldung US 2006/0096 229 ist ein Konstruktionssystem beschrieben, das aus drei grundlegenden vorgefertigten Elementen besteht, die sich gegenseitig verbinden und den Grundrahmen der Konstruktion bilden. Die vorgefertigten Profile sind dünnwandige „C”-Blechprofile und „U”-Profile, die bei den Stegen, Riegeln und Balken in der Form unterschiedlich sind. Einige Profile sind mit Entlastungsöffnungen versehen, deren Nachteil jedoch darin besteht, dass das Tragsystem einige Anforderungen bezüglich der Schallisolierung nicht erfüllt.
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Der Nachteil der bisher bekannten Außenwandsysteme besteht darin, dass sie ein Kombination der Trag-, Auffüllungs- und Ummantelungselemente nicht beinhalten, die sich durch eine einfache und leichte Montage direkt auf der Baustelle und zugleich durch hohe Wärme- und Schallisolierungseigenschaften, durch die lange Lebensdauer und durch den hohen Nutzwert auszeichnen würde, die für die Ausnutzung bei den Energiespar- oder Niedrigenergiebauwerken geeignet wäre.
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Grundsatz der technischen Lösung
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Die obigen Mängel werden weitgehend durch die Außenwand des Energiespar- oder Niedrigenergiebauwerks nach dieser technischen Lösung beseitigt, die aus einem Rahmen aus dünnwandigen galvanisierten „C”-Profilen und „U”-Profilen besteht und ihr Grundsatz besteht darin, dass die Innendeckschicht von zwei Schichten der an den Rahmen befestigten Gipskartonplatten gebildet ist, hinter denen die dampfsperrende Schicht durchgeführt ist, die Isolierungsschicht wird durch Platten aus Mineralfasermatte mit einer Dicke von 150 mm gebildet und die Außenschicht wird durch die tragenden Gipsfaserplatten oder durch die Holzfaserplatten gebildet, auf die das mechanisch verankerte und zusätzlich verklebte Kontakt-Wärmedämmungssystem mit Wärmeisolierplatten aus Mineralfasermatten in einer Dicke von 100–240 mm angebracht wird.
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In der günstigen Ausführung der technischen Lösung haben die Gipskartonplatten eine Dicke von 12,5 mm. Die erste Schicht der Gipskartonplatten überdeckt die Verbindungen der zweiten Schicht der Gipskartonplatten. Der Vorteil der Verdopplung und der Überlappung der Platten besteht darin, dass die Akkumulations- und Akustikeigenschaften der Wand einschließlich der Brandbeständigkeit verbessert werden, was den Nachteil der Leichtkonstruktionen gegenüber den traditionellen Baustoffen (Ziegel, Beton) reduziert.
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In der anderen günstigen Ausführungsform der technischen Lösung besteht die Mineralfasermatte der Isolierung aus zwei Schichten mit einer Dicke von 100 mm und 50 mm, und zwar aus Gründen der Erhöhung der Brandbeständigkeit, der besseren Akustik und der einfacheren Montage. Die Platten der einzelnen Schichten müssen eine Seitenüberlappung von mindestens 150 mm haben.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die tragenden Gipsfaser- oder Holzfaserplatten OSB 3-Platten eine Dicke von 12,5–18 mm haben, und die Fugen untereinander mit der Kleb- und Bewehrungsmasse verkittet sind. Die Dicke von 12,5–18 mm ist für die Verankerung des Kontakt-Wärmedämmungssystem ausreichend und die Überdeckung der Fugen verbessert die Wärme- und Schallisolierung.
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Die Vorteile der Außenwand nach der technischen Lösung gegenüber anderen bekannten Lösungen bestehen vor allem darin, dass die einfache und schnelle Montage direkt auf der Baustelle möglich ist und die Außenwand weist eine außerordentliche Brandbeständigkeit beim Brand außerhalb des Gebäudes und eine sehr gute Brandbeständigkeit der Tragkonstruktion selbst beim Brand innerhalb des Gebäudes aus.
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Die Mineralstruktur der Außenwand entspricht den Normanforderungen auf Energiespar- und Niedrigenergiebauwerke einschließlich der Akkumulation, die sich den traditionellen Materialien (Ziegel u. ä.) nähert. Die Struktur der Außenwand stellt eine effektive Lösung des Taupunkts der Konstruktion dar. Ein wichtiger Beitrag ist auch die sehr gute Schalldämmung, die das Eindringen des Außenlärms verhindert.
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Übersicht der Abbildungen auf Zeichnungen
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Die technische Lösung wird mittels der Zeichnungen näher erklärt, auf denen die die Ansicht des Rahmens der Außenwand, die die perspektivische axonometrische Ansicht des Schnitts durch die Außenwand darstellen.
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Beispiele der Ausführung der technischen Lösung
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Es versteht sich, dass die im Weiteren beschriebenen und abgebildeten konkreten Beispiele der Realisierung der technischen Lösung zur Illustrierung nicht als Beschränkung der Durchführung der technischen Lösung für die angegebenen Vorfälle vorgestellt werden. Die der Technik kundigen Spezialisten finden, oder werden bei der Benutzung des routinemäßigen Experimentierens fähig sein, eine größere oder kleinere Anzahl an Äquivalenten zu den spezifischen Realisierungen der Techniklösung festzustellen, die hier speziell beschrieben sind. Auch diese Äquivalente werden in den Umfang der folgenden Schutzansprüche eingeschlossen.
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Die Außenwand 1 ist durch einen Rahmen 14 aus Metallprofilen gebildet, und zwar durch vertikale dünnwandige galvanisierte (Zn) „C”-Blechprofile 2, die die Funktion der Säulen erfüllen, und durch horizontale dünnwandige galvanisierte (Zn) „U”-Blechprofile 3, die in dem Ober- und Unterteil der Wand 1 angebracht sind und zu denen die „C”-Profile 2 mittels der nicht abgebildeten selbst drehenden Schrauben befestigt sind. Die Profile 2, 3 sind mit Zn galvanisiert, die Rahmenhöhe entspricht den geforderten Normen für die Planung der Wohngebäude, wo die übliche Höhe 2750 mm beträgt. Die Abmessungen des „C”-Profils 2 betragen 50 × 150 × 1,5 mm (Breite × Dicke × Dicke des Stahlblechs), die Abmessungen des „U”-Profils 3 betragen 50 × 152 × 1,5 mm (Breite × Dicke × Dicke des Stahlblechs).
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Von der Seite des Innenraums sind zum Rahmen 14 die erste Schicht der Gipskartonplatten 4 und die zweite Schicht der Gipskartonplatten 5 befestigt. Es handelt sich um die Brandschutzplatten, die die Dicke von 12,5 mm haben, mit dem minimalen Volumengewicht von 883 kg/m3. Sie sind so zusammengestellt, dass die erste Schicht der Gipskartonplatten 4 die Verbindungen der zweiten Schicht der Gipskartonplatten 5 überdeckt. Die Verbindungen der Platten sind mit einem Kitt verklebt und die Platten 4, 5 sind an die Tragkonstruktion mittels der Schrauben HILTI S DD 01 B in den maximalen Abständen von 40 mm befestigt. Unter den Platten 4, 5 gibt es die dampfsperrende Schicht 6 Jutafol Reflex N150 mit einer Dicke von 0,18 mm. Der Hohlraum der Wand 1 zwischen den Profilen 2, 3 ist mit der Wärme- und Schallisolierung aufgefüllt, und zwar durch die Mineralfasermatte 7 Airrock ND des Herstellers Rockwool, mit einer Gesamtdicke von 150 mm, die aus zwei Schichten mit einer jeweiligen Dicke von 100 mm und 50 mm zusammengesetzt ist. Das Volumengewicht der Mineralfasermatte 7 mit der Dicke von 100 mm beträgt mindestens 50 kg/m3, das Volumengewicht der Mineralfasermatte 7 mit der Dicke von 50 mm beträgt mindestens 45 kg/m3.
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Es handelt sich um ein halbweiches Band aus Steinwolle (Mineralfasermatte), das mit organischem Harz verklebt wird, das im Gesamten hydrophobisiert wird und das auf Plattengröße zugeschnitten ist.
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Zu den Grundeigenschaften der Mineralfasermatte 7 gehören die Wärmeisolierungseigenschaften, die Nichtentflammbarkeit und der Schutz gegen Flammen- und Brandverbreitung, die Schallabsorption, der Wasserabperleffekt und die Feuchtigkeitsbeständigkeit (die Platte wird im Gesamtumfang hydrophobisiert), ferner die Dampfdurchlässigkeit und die Formstabilität.
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Abmessungen der Platten sind 1000 × 600 (625) in den Stärken von 100 mm und 50 mm. Charakteristik der verwendeten Mineralfasermatte 7:
| Eigenschaft | Bezeichnung | Wert | Einheit |
| Brandschutzklasse | - | A1 | - |
| Deklarierte Wärmeleitzahl | λD | 0,035 | W·m–1·K–1 |
| Schallabsorption | gewogen | αw | 0,90/60 mm | (–) |
| bei f = 0,25–4 kHz | αN | 0,97/60 mm
1,1/100 mm |
| Luftströmungswiderstand | r | 12,0/120 mm | kPa·s·m–2 |
| Belastung des Bauwerks durch Eigengewicht | - | max. 0,840 | kN·m–3 |
| Wärmekapazität | cp | 840 | J·kg–1·K–1 |
| Schmelzpunkt | tt | > 1000 | |
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Die Außenschicht der Wand 1 bilden die Gipsfaserplatten 8 vom Typ Vidiwall (Hersteller KNAUF), mit einer Dicke von 12,5 mm, mit Abmessungen von 1200 × 2000 mm, mit dem minimalen Volumengewicht von 1160 kg/m3. Die Platten 8 sind an die Tragkonstruktion von der Außenseite mittels der Schrauben HILTI S DD 01B in maximalen Abständen bis 40 mm befestigt. Die Verbindungen der Platten 8 sind mit der Kleb- und Bewehrungsmasse 11 Rockwool Ecorock verkittet.
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An den Gipsfaserplatten 8 ist von der Außenseite das Kontakt- und Wärmedämmungssystem 9 befestigt, das aus einigen Schichten besteht. An den Platten 8 gibt es die Mineralfasermatte 10 FASROCK L mit einer Dicke von 140 mm, mit dem minimalen Volumengewicht von 88 kg/m3, die mit Hilfe der nicht abgebildeten Halter der Isolierung EJOT – STR – A × 180 mit einer zusätzlichen Scheibe befestigt ist. Die Halter sind senkrecht in den Abständen von max. 200 mm angebracht. Auf der Mineralfasermatte 10 ist die 3 mm starke Schicht der Kleb- und Bewehrungsmasse 11 aufgetragen, in der das Bewehrungsnetz 12 R 131 eingedrückt ist und das mit der weiteren 2 mm starken Schicht der Kleb- und Bewehrungsmasse 11 (Ecorock der Firma Rockwool) überdeckt ist. An der Fassade ist der Kunststoffverputz 13 aufgetragen.
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Was die Mineralfasermatte 10 für das Kontakt- und Wärmedämmungssystem 9 betrifft, kann man mindestens zwei folgende Ausführungsbeispiele benutzen:
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WÄRMEDÄMMUNGSPLATTE MIT SENKRECHTEN FASERN (Beispiel 1)
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Die Platte (Lamelle) aus Steinwolle (Mineralfasermatte) mit überwiegend senkrechter Ausrichtung der Fasern zur Plattenoberfläche ist mittels des organischen Harzes verklebt und im Gesamten hydrophob. Die Platte ist für Bauwärme-, Brandschutz- und Akustikisolierungen in den äußeren Kontakt-Wärmedämmungssystemen ausgelegt. Sie ist für die Benutzung als nachträglich gesamtflächig geklebtes und mechanisch verankertes Isolierungssystem (ETICS) und als tragbare Unterlage für dünne veredelte Schotteraussteifungs- und Verputzschichten entwickelt, die für den Wasserdampf durchlässig sind.
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Zu den Grundeigenschaften der Platte gehören gute
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Wärmeisolierungseigenschaften, Nichtentflammbarkeit und der Schutz gegen Flammen- und Brandverbreitung, die Schallabsorption, der Wasserabperleffekt und die Feuchtigkeitsbeständigkeit (die Platte wird im Gesamtumfang hydrophobisiert), ferner die Dampfdurchlässigkeit, die Formstabilität und die Alkalibeständigkeit.
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Abmessungen der Platten sind 1200 × 200 mit einer Dicke von 140 mm. Charakteristik der verwendeten Mineralfasermatte 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel:
| Eigenschaft | Bezeichnung | Wert | Einheit |
| Brandschutzklasse | - | A1 | - |
| Deklarierte Wärmeleitzahl | λD | 0,042 | W·m·–1·K–1 |
| Druckspannung bei der Verdichtung 10% | σ10 | 40 | kPa |
| Zugfestigkeit senkrecht zur Platte | σmt | 80 | kPa |
| Klasse für die Dicketoleranz | - | T5 | - |
| Kurzfristige Absorptionsfähigkeit | Wp | ≤ 1 | kg·m–2 |
| Langfristige Absorptionsfähigkeit | Wlp | ≤ 3 | kg·m–2 |
| Belastung des Bauwerks durch Eigengewicht | - | max. 1,470 | kN·m–3 |
| Wärmekapazität | cp | 840 | J·kg–1·K–1 |
| Schmelzpunkt | tt | > 1000 | °C |
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KOMPAKTE ZWEISCHICHTIGE WÄRMEISOLIERUNGSPLATTE (Beispiel 2)
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Kompakte schwere Platte aus Steinwolle (Mineralfasermatte) mit der integrierten zweischichtigen Charakteristik, mittels des organischen Harzes verklebt, im Gesamtumfang hydrophobisiert. Die obere sehr kompakte Schicht mit der Dicke bis zu 20 mm gewährleistet eine hohe Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung.
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Die Platte ist für Bauwärme-, Brandschutz- und Akustikisolierungen in den äußeren Kontakt-Wärmedämmungssystemen bestimmt (ETICS). Sie ist für die Benutzung in den mechanisch verankerten Systemen ETICS mit der Zusatzverklebung bestimmt. Zur Verankerung der Wärmeisolierungsplatten sind Systemdübel, die für die Verankerung ETICS vom Systemhersteller bestimmt sind, und die Unterlegscheiben mit dem Durchmesser von 90 oder 140 mm zu benutzen.
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Zu den Grundeigenschaften der Platte gehören gute Wärmeisolierungseigenschaften, Nichtentflammbarkeit und der Schutz gegen die Flammen- und Brandverbreitung, die Schallabsorption, der Wasserabperleffekt und die Feuchtigkeitsbeständigkeit (die Platte wird im Gesamtumfang hydrophobisiert), ferner die Dampfdurchlässigkeit, die Formstabilität und die Alkalibeständigkeit.
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Abmessungen der Platten sind 1000 × 500 (600) mit einer Dicke von 140 mm. Charakteristik der verwendeten Mineralfasermatte 10 in dem zweiten Ausführungsbeispiel:
| Eigenschaft | Bezeichnung | Wert | Einheit |
| Brandschutzklasse | - | A1 | - |
| Deklarierte Wärmeleitzahl | λD | 0,036 | W·m–1·K–1 |
| Faktor des Diffusionswiderstands | μ | 1 | (–) |
| Druckspannung bei der Verdichtung 10% | σ10 | 20 | kPa |
| Zugfestigkeit senkrecht zur Platte | σml | 10 | kPa |
| Punktbelastung | Fp | 250 | N |
| Klasse für die Dicketoleranz | - | T5 | - |
| Wärmekapazität | cp | 840 | J·kg–1·K–1 |
| Kurzfristige Absorptionsfähigkeit | Wp | ≤ 1 | kg·m·–2 |
| Langfristige Absorptionsfähigkeit | Wlp | ≤ 3 | kg·m–2 |
| Schmelzpunkt | tt | > 1000 | °C |
| Belastung des Bauwerks durch Eigengewicht | - | max. 1,527 | kN·m–3 |
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Industrielle Nutzbarkeit
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Die Außenwand nach der technischen Lösung kann für den Aufbau von Energiespar- und Niedrigenergieeinfamilien- und Wohnungshäusern bzw. auch von anderen Bauobjekten genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenwand
- 2
- „C”-Profil
- 3
- „U”-Profil
- 4
- Gipskartonplatte
- 5
- Gipskartonplatte
- 6
- dampfsperrende Schicht
- 7
- Mineralfasermatte – Wärmeisolierung
- 8
- tragende Gipsfaser- oder Holzfaserplatte
- 9
- Kontakt-Wärmedämmungssystem
- 10
- Mineralfasermatte für das Kontakt- und Wärmedämmungssystem
- 11
- Kleb- und Bewehrungsmasse
- 12
- Bewehrungsnetz
- 13
- Silikonverputz
- 14
- Rahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 807543 [0005]
- CA 2208391 [0005]