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Bautechnische Anregung für VAKUUM-Wandmodule 

 

 

 

Wegen der ungelösten Umweltprobleme bei der Zementherstellung und beim Abbau von Bausand müssen im Bausektor gänzlich neue Wege beschritten werden

 

 

Ich rege den Bau von statisch tragfähigen Wandelementen an, welche analog zum Wirkungsprinzip einer Thermoskanne angedacht sind.

Auch die in der Raumfahrt eingesetzten, dünnen Vakuumfolien ersetzen dort die an Gebäuden übliche Speichermasse und sämtliche isolierende Materialien. Im All bewahren diese Folien tatsächlich vor weit höheren Temperaturunterschieden, als sie auf der Erde vorkommen.

 

Im Bausektor können irdische Temperaturunterschiede ebenfalls langzeitig isoliert gehalten werden, wenn  - in Sandwich-Modulen angewandt - deren Hohlraum im  Wellenbrechenden Nichts eines Grobvakuums gehalten ist. 

Ein im Hohlraum der Module eingeschlossener Unterdruck ermöglicht die optimale Gebäudedämmung.  

 

 

Bevor die Bauanleitung folgt, möchte ich die weiteren Vorzüge dieser Vakuum-Wandmodule nennen: 

   

# Es wird in rationeller Bauplanung vorgefertigt und ressourcensparend wie auch kostengünstig gebaut. 

 

# Erhebliche Energie-Kosteneinsparung beim winterlichen Heizen bzw. an der sommerlichen Raumkühlung.

 

# Die Tragfähigkeit eines mit Blechen* verkleideten Wandelements, auch für mehrstöckige Bauten.

 

# Zur Wohnbau-Neuerrichtung nach Kriegsschäden oder Katastrophen und für den Migrations-Wohnbedarf ermöglicht dieser Ansatz einen günstigen und schnell erstellbaren Aufbau. Vorgefertigte Leichtbauteile lassen sich in platzsparender Stapelung anliefern. Sie lassen sich - auch ohne Baukran - je nach Format von zwei bis vier Personen tragend handhaben und im weiteren Verfugen.

     

# Durch ein Aufschneiden der Elastomer-Fugen ist so ein Gebäude auch schnell restrukturiert. Danach kann es anderen Ortes mit derselben Art Verfugung wieder errichtet werden. Auch bieten diese substanziell beständigen Bauten einen hohen Langzeitnutzen. 

 

# Teure spätere Renovierungen, wie z.B. Verputzerneuerung per Baugerüst, entfallen bei dieser Bauweise. Auch gibt es nie feuchte MauernFallweise  wird ein Schutzlackauftrag benötigt. 

 

# Die Wände sind schwer brennbar und bewahren vor Blitzschlag, e-magnetischen Strahlungen** sowie ggf. vor Termitenbefall. Zur Sturmfestigkeit der Gebäude genügen Verbindungen zu den tief-verankerten Punktfundamenten oder ggf. zum Gebäudekeller. Die Bauweise ergibt eine hohe Erdbebensicherheit. Weiters bieten die Wände einen perfekten Lärmschutz und kaum übertragenen Festkörperschall für die Bewohner. 

 

# Die transportablen und leichtgewichtigen Module mit nur  ~ 15 kg/m² ergeben in ihrer Riegel-Bauweise eine selbsttragende Gebäudestatik, welche der jeweiligen architektonischen Gestaltung große Spielräume gewährt. An den Oberflächen der Gebäude und den inneren Raumwänden lassen sich beliebige dekorative wetter- und lichtbeständig lackierte Designs auftragen. 

 

# Werden die Fassadenflächen mit PV-Folie beklebt, so ergibt dies ein llig energieautarkes Gebäude, dessen Stromüberschuss sogar die Ladestation für die E-Mobilität mitversorgt!

 

# U-Werte von 0,04 W/(m²K)  sind - auch für die Fenster und Türen - ohne weiteres erreichbar.

   

Die langfristig durch Diffusion entstehende Vakuum-Verminderung ist über das Modulventil wieder nachjustierbar

 

# Mit leichten Holzwangentreppen anstatt massiver Betonstiegen sowie hölzernen Zwischendecken ist auch da `Nachwachsendes´ der beste Baustoff. Zudem gewährt das  Holz die biologisch günstige Erdbestrahlung ins Gebäude.

 

# Die Wände ergeben keine sich aufheizenden Speichermassen und vermindern so auch sommerlichen Hitzestau im Stadtbereich.*

 

# Mit dieser Isoliermethode sind auch Anwendungen an Pipelines sowie Industrie- und Transportbehältern glich und sinnvoll.

 

# Der größte Vorteil ist aber die globale CO²-Reduktion, welche durch einen Paradigmenwechsel in der Baubranche erfolgen kann.

 

# Dieser bautechnische Ansatz kann bereits von mittelgroßen Spengler- und Fertighausbetrieben umgesetzt werden.

 

 

 Zum Stand der Technik: 

 

Es werden bereits ähnlich gedachte und gefertigte Produkte einiger Hersteller im Internet angeboten. Diese Paneele kosten, durch die aufwendigen Prozesse ihrer Herstellung, je m² bis zu 100.- €. Sie sind langfristig nicht dicht bzw. ihr Vakuum nicht nachjustierbar und bieten auch keine statische Funktion an

 

 Statisch tragfähige Wandmodule sind am Markt bisher nicht evident. Jedoch sind schon Fensterscheiben in Vakuum-Ausführung zu haben.

Mein hier veröffentlichter Ansatz ist eine lizenzfreie Innovation und somit zugleich "Stand der Technik" - also ein nicht mehr patentierbarer Gegenstand.

 

 

Wie werden diese Bauelemente hergestellt?

 

Die Modulrahmen sind beiderseits mit verzinkten Blechen oder Glasscheiben belegbar. Die Innenseite der Bleche wird mit Alufolie kaschiertem Karton belegt. Zwischen den Blechen wird das statisch geplante hölzerne Riegelbau-Skelett verbaut. Die Leerräume zwischen den stehenden Hölzern bergen waagrechte, in die Wandtiefe reichende Zeilen gestaffelter Wellkartonstreifen. Jeder Streifen wird links und rechts, mit seinen über die Distanz der Stehhölzer hinausragenden abgewinkelten Enden, an die Flanken der Stehhölzer angetackert. 

Jeder Streifen birgt ca. alle ~16 cm ein 4 x 4 mm starkes Bambusstäbchen in sich - diese werden einfach in einem der Wellbögen hineingesteckt. Die Wellkarton-zeilen bilden übereinander separierte Fächer, mit einem ~16 cm hohen Parallelabstand.                                                    Diese Fächer werden in ihrer Höhe und Tiefe mit einer zusätzlichen diagonalen Kartoneinlage (hier ohne Stäbchen) zweigeteilt, so dass die restliche Modulluft nur in schmalen Dreieck-Räumen thermisch zirkulieren kann. Für eine weitere Reflexion, sind diese Einlagen mit einer Alufolie kaschiert. Zur Reduktion des Wärmetransportes durch Infrarot-Strahlung können sogenannte Trübungsmittel in den Kartonwellen eingebracht werden. Die Zusätze können Eisenoxid, Ruß oder Titanoxid sein.

 

Gemeinsam verteilen Riegelbau-Skelett, Wellkartonstreifen und die Bambusstäbchen den Außendruck, welcher nach der Bauerrichtung auf den luftevakuierten Modulflächen lasten wird.

Die gut getrockneten Ständer, Querstreben und waagrechten Hölzer werden, mittels 3 mm schmalen Dreikantprofilen aus Spaltbambus, in minimaler Berührung zu den Blechflächen gehalten. So reduziert sich auch dort eine thermische Übertragung.  Zuletzt erhält jedes Modul noch ein Päckchen Trocknungsmittel (Zeolith) eingelegt.

 

Der Modulrahmen besteht aus 8 mm starkem und mit Zaponlack versiegeltem Sperrholz - in der Breite der jeweiligen Wandstärke. Ein ~ 12 mm breiter Umlauffalz am Blech ist mit der äußeren Rahmenkanten jedes Moduls verbunden. Ein zweiter Falz an der Innenkante bildet als Winkelprofil eine Nut als Gegenhalt. 

Der formschlüssige und elastomere Blechnut/Holzrahmenverbund bildet eine dauerhaft gasdichte Sandwicheinheit. 

 

Statische, ~ 8 cm starke Wände, sowie ~ 4 cm schlanke Zwischenwände und Stockwerk tragende Wände ab ~ 12 cm sind so herstellbar. Auch Flachdächer und andere Dachformen sowie Fenster und Türen lassen sich in dieser Technik ausbilden. Als statische Last sind nur Bruchteile üblicher Wandgewichte in die Berechnungen aufzunehmen. 

 

Zuletzt wird mit einer Drehschieber-Vakuumpumpe allen  Modulfeldern ein atmosphärisch höhenabhängiger Unterdruck beigebracht (~ 90 - 95 %) ca. 1 Pa, bzw. 0,01 millibar. Die langfristig durch Diffusion entstehende Vakuum-Verminderung ist den Modulen über deren Kugelventile wieder nachjustierbar***. Das Nachsaugen wird über das Manometer kontrolliert und könnte auch mit einer manuellen Pumpe erfolgen.

Zur Nutzung eines faradayschen Gebäudeschutzes werden die Module im Aufbau mit Metallbrücken verbunden. 

   

Zwischen Fensterscheiben oder ganzen VSG-Wänden wird - auf deren Fläche verteilt - eine entsprechende Anzahl transparenter Acryl-Abstandshalter gesetzt. Wie die Wände sind auch die Fenster über deren Kugelventile nachjustierbar. UV-Folien könnten den Überschuss an solarer UV-Einstrahlung reflektieren. Eventuell regulieren auch außen platzierte Sonnenrollos autosensorisch zur Wunschtemperatur. 

 

Kabel und andere Installationen werden in separierten Schächten verlegt. 

Mit einer minimalen Beheizung und Frischluft per Wärmetauscher ist für ein ökonomisches Raumklima gesorgt. 

Für den Brandschutz sind den Modulwänden zusätzlich, auf vertikalen U-Profilen, hinterlüftend befestigte Gipskarton-platten einzubauen. Diese Hinterlüftung gewährt über Lüftungsschlitze eine passiv verlaufende Thermik zu den Räumen.

Als Erdgeschoss-Außenfassaden bieten sich z.B. http://www.sitekinsulation.de/feuerschutzplatten an.

 

Der Versuch, in so ein Gebäude unerlaubt einzudringen, ist dabei nicht schwerer oder leichter als bei einem gewöhnlichem Bau, wo sich ein Fenster oder eine Türe als Schwachstelle für einen Einstieg anbietet. 

 

 

*    Gegen die Aufheizung der Fassade kommt dem Außenblech auch ein schwarzer schattengebender Farbauftrag zwischen dem silbrigen   Grundanstrich und der äußeren Deko-Farbgebung aufgetragen.  Für den Temperaturausgleich werden den Fassadenblechen am Modulrand ein ausreichender Dehnungsfalz aufgeprägt. Gegen die Aufheizung der Fassade kommt auch ein schwarzer schattengebender Farbauftrag zwischen dem silbrigen Grundanstrich und der äußeren Deko-Farbgebung aufgetragen. 

**  Die Vermittlung digitaler und analoger Signale/Frequenzen erfordert möglicherweise einen außen platzierten Reciever, der uns beim Gebrauch neuer Medien jeweils selbsttätig verbindet.

***Sollte ein Modul implodieren, wird die nach innen gerichtete Vakuumkraft von 0,08 bar frei.  Die 2 x 4 Tonnen Luftdruck auf jeden Modul-m² würde die Bleche mit einem Knall zueinander pressen - hierzu sind ausreichende Tests zu machen. 

 

Was kostet ein m² Wand in dieser Bauart?

 

2 m² lackiertes, verzinktes Blech, 0,6 mm                     50,- €

3 m² Alu-kaschierte Wellpappe                                        12,- €

2 lm Staffel + 1 lm Sperrholz + Elastomer                   ~ 14,- €

Arbeitszeitaufwand der Vorfertigung pro m²             ~ 22,- €

            -  "  -               an der Baustelle in etwa                17.- €

1 m² Rigips Feuerschutzplatte                                             5.- €

in Summe etwa                                                                120,- €

 

Die Bauherrenentscheidung dürfte also oft auf diese Module

fallen; Massivbau kostet ja das Doppelte pro m² (den

Produktlebenszyklus noch nicht mitberechnet).

 

  

    2017 betrugen die weltweiten CO²-Emissionen 36.153 Mt. Der Flugverkehr hatte 523 MtCO² und die Schifffahrt 656 MtCO² Anteil.

Die Zement-Weltproduktion verursachte 1.477 MtCO² (das sind 4,1 %)! Dies ist mehr als der Ausstoß an Flugverkehr

mitsamt dem aller Schifffahrt!   Quelle: IPCC

 

Mit den sicherlich noch weiter ansteigenden Kosten für Bausand ist eine Wende in unserer bautechnischen Praxis unvermeidbar. Ein Umstieg von Zement, Sand, Styropor und Betonstahl auf Holz, Blech, Glas und Karton sowie applizierten PV-Folien wäre nachhaltig und insgesamt äußerst wünschenswert. Auch aus Lehm gebrannte Ziegel sind kein unbegrenzter Baustoff. Hier bieten sich meine Ansätze zu Vakuum-Bauelementen und massiven solaren Wandspeicher-Beheizungen s.u. - frei von hinderlichen Patenten und Lizenzen - an.

 

Es gilt, die CO² belastende Zementherstellung und die ökologischen Folgen des Bausand-Raubbaus zu mindern. Die Nahrungskette maritimen Lebens beginnt ja mit der Mikro-Vielfalt, welche vorwiegend auf sandigen Meeresböden ihre Grundlage hat. Die Zeit drängt!

 

Die Marktüberwachung für Bauprodukte liegt beim Österreichischen Institut für Bautechnik und diese Stelle vergibt das nötige Überwachungszeichen-Austria ÜA oder das CE für Europa. Das Bauphysikalische Institut der TU-Graz wäre z.B. zuständig für entsprechende Zertifikation im Bereich Dämmung, Brandschutz,Schall- und Tragwerktauglichkeit.

 

 

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 Mit technisch ähnlichem Ansatz vermögen sonnenbeschienene, massive Außenwände die dahinter liegenden Räume mit der eingelagerten Wärmestrahlung aus kostenfreier Sonnenenergie zu beheizen.

 

Diese Wände werden außen mit Glas und innen mit Blech verkleidet und ergeben so die Basis r eine Vakuum-gesteuerte Wärmespeicherung. Diese Installation kann an fast jedem Gebäude auch als nachträgliche Aufrüstung erfolgen.

 

Tagsüber erwärmt sich - bei Normaldruck - hinter dem Glas die Mauermasse. Abends wird die äußere Fassade mittels automatischer Regelung zu jener Vakuum-Isolierung, welche tagsüber zur Raum-Innenseite hin aufrecht war.

Nun ist eine über die Nacht verteilte, kontinuierliche Wärmeabstrahlung in dahinter liegende Räume möglich. 

 

Ein außen platziertes Sonnenrollo verhindert per autosensorischer Regelung eine Überhitzung oder ungewünschte Erwärmung der Speichermauer.

 

Beide bautechnischen Ansätze könnten von mittelgroßen Handwerksbetrieben umgesetzt werden. 

 

Beide Ansätze konnte ich nicht austesten, weil ich das erforderliche Kapital selber nicht aufbringen kann. Ihre Erfahrungen ren in der Sache nützlich, und ich bitte Sie, diese ggf. mit mir zu teilen: thalhammerm@yahoo.de.

 

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Bitte diese Anregungen mit dem Link www.tubewaysolar.at an Interessierte weitervermitteln. DANKE

 

 

     Copyright 2008, Graz, Austria        -        aktualisiert, Wien, Dezember 2018

Michael Thalhammer

 

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L O T U S W O L K E - Bautechnischer Ansatz - für klimatisch heiße Länder

 

 

 

Wegen häufiger Überschwemmungen während der Regenzeit sind die Behausungen dieser Klimazonen zumeist auf Stelzen gebaut. Dem Wohnraum ist dadurch auch ein unterer, überdachter Bereich mitgegeben. Um gelegentlich heftigen Stürmen standzuhalten, sind die Eckpfeiler mittels Bodenanker angeheftet.

 

 

Während meiner Aufenthalte in Indien wurde mir klar, dass bei langzeitig trocken/heißen Bedingungen Wandisolierungen

mit Kühleffekt durch Verdunster-Wände Sinn hätten. Die Herstellung sollte

  kostengünstig, 

  im Eigenbau ausführbar und in Modul-Bauteilen - 

  also örtlich überstellbar - sein.

 

 

Wandmodulrahmen würden dazu in drei verschiedenen Lagen bespannt: Nach außen wird eine silbrig glänzende oder weiße PVC-Gewebeplane appliziert. 5 cm tiefer kommt ein 2 mm Erdvlies in seinen Rahmen eingehakt. Für die Vlies-Befeuchtung in den trocken-heißen Monaten wird oberhalb über dem Vlies ein perforierter Wasserschlauch installiert. Als Berieselungsschlauch sind diese mit Zeittaktventil im Handel erhältlich.

 

Die innenseitige Sichtwand (wieder in 5 cm Abstand) besteht aus feuchtbeständigen, gefälligen Dekorstoff. Oben und unten lässt sich über schmale Luftschlitze die jeweils erwünschte Zirkulation regulieren. Die Auf- wie Abwärtsströmung erfolgt nun um das nasse (in der Regenzeit trocken belassene) Vlies: zum einen, aufwärts und verdunstend, zwischen dem nassen Vlies und der Außenhaut, und zum anderen abwärts und kühlend in der inneren Ebene, zwischen dem Vlies und dem Dekorstoff.

  

Das leichte Schrägdach kommt mit nur zwei Lagen aus. Diese münden nach oben hinaus in einen Warmluft-abführenden Kamin aus mattschwarzem Blech. 

+  All dies arbeitet ohne Lüfter oder Pumpe.

 

Mehrmals im Jahr soll das innere Vlies der Sonne ausgesetzt und hernach ausgeschüttelt und wieder platziert werden. Durch Reinigung aller Flächen und Teile wird einer ungesunden Keime-Entwicklung vorgebeugt.

 

In der Lotuswolke ließe sich mit solarem Strom und solar erzeugtem Heißwasser (mit Tank am Top der Hütte) Energie generieren. Auch empfiehlt sich eine biologisch arbeitende, mit Moskitonetz abgedeckte Klein-Kläranlage.

 

 

Urheberrecht & ©:  Michael Thalhammer, Mumbai, Dezember 2001   -   aktualisiert, Wien 3.3.2016

 

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Grobvakuum-Einsatz im Innenraum von Eisschrank- und Kühlraum


         Anregung für die Herstellerindustrie von Kühlschränken, Kühlcontainern, Kühl-LKWs, Kühlwaggons etc..

 
Als luftdichte Kühlgehäuse ausgeführt, wird bei geschlossener Türe mittels einer Unterdruckpumpe ein geringes Vakuum  erzeugt, um die gelagerten Lebensmittel um ein mehrfaches länger im Frischezustand zu konservieren (Tupperware®-Effekt).                    

 

Bei Betätigung des Türschlussmechanismus kann abgesaugte Luft - durch dessen Konstruktion - sogleich wieder einströmen (Druckausgleich). Dadurch lässt sich die Türe widerstandsfrei öffnen.
Bei jedem Türe-Schließen bewirkt ein Sensor oder Schalter das erneute Luft-Abpumpen; der Sensor kann jedoch per Sperrriegel deaktiviert werden.
Die Kondenswasser-Ableitung gibt den Abfluss der anfallenden Flüssigkeit bei jedem Öffnen des Kühlraums (über ein Unterdruck- Kugelventil) frei. Beim Türe-Schließen bzw. neuerlichen Luft-Verdünnen verschließt das Ventil diesen Abfluss wieder.

© Michael Thalhammer, in Baden bei Wien, am 26.02.2013

 

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Sie und jede Firma können diese Ansätze zu einer Produktlinie Ihrer Marke ausbauen. Keine Patente, keine strikten Bedingungen. 

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You and every company can develop these proposals into a product of your brand. No patents, no strict conditions.                               - - - - - - - - - 

 

e-mail: 

thalhammerm@yahoo.de  

http://www.tubewaysolar.at

http://www.wirundunserklima.at

Tel. +43(1)9195724, Austria, 0664 9122127                                                                          - - - - - - - - -         

 

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