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Bautechnische Anregung für VAKUUM-Wandmodule  

 

Wegen der unlösbaren 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. Nur mittels zweier hauchdünner silbriger Gläser und etwas Vakuum bleibt der Kaffee darin bis zum nächsten Tag heiß, weil die differenten Wellenlängen zueinander eine physikalisch unüberwindbare Mauer darstellen.

 

Auch die in der Raumfahrt unter Vakuum eingesetzten, dünnen MLI-Folien 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.

Hier auf Erden ermöglicht ein in Modulen eingeschlossener Unterdruck und spiegelnde Folien die optimale Gebäudedämmung. 

  

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

 

#  Diese Bauweise eignet sich weltweit und zu jeder klimatischen Gegebenheit; und sie kann überall schnell Umgesetzt werden. 

    

#  In rationeller Bauplanung und mittels Fertigteilen wird ressourcensparend, rasch und kostengünstig gebaut. 

 

#  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 Fassaden und Innenräumen lassen sich beliebige dekorative Designs auftragen. 

 

#  Die Leichtbauteile lassen sich in platzsparender Stapelung anliefern und werden ohne Baukran (z.B. im Format 1,5 x 2,5 m) von zwei Personen gehandhabt und im weiteren mittels Bau-Elastomere verfugt. 

 

#  Die Wände sind unbrennbar, bewahren vor Blitzschlag, e-magnetischen Strahlungen** und ggf. vor Termitenbefall. Zur Sturmfestigkeit der Gebäude genügen Verbindungen zu Punktfundamenten oder dem Gebäudekeller. Weiters bieten die Wände einen perfekten  Lärmschutz und übertragen kaum Festkörperschall an die Bewohner. 

 

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

  

# Teure spätere Renovierungen, wie Verputzerneuerung oder Styroporauftrag per Baugerüst, entfallen bei dieser Bauweise. Auch gibt es nie feuchte Mauern. 

     

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

 

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

 

#  Mit leichten Holzwangentreppen anstatt massiver Betonstiegen, sowie hölzernen Zwischendecken, ist auch da `Nachwachsendes´ der beste Baustoff. Nur zu deren Platzierung benötigt es bei der Errichtung eine Arbeitsbühne oder einen Kranwagen. 

 

#  Die Wände ergeben keine sich aufheizenden Speichermassen; das vermindert den sommerlich städtischen Hitzestau*. 

 

#  Eine hohe Erdbebensicherheit ergibt sich aus der Bauweise, mit ihren drei Zentimeter breiten Elastomerfugen.

    

#  Zur Wohnbau-Neuerrichtung, nach Kriegsschäden oder Katastrophen und für den Migrations-Wohnbedarf ermöglicht dieser Ansatz einen günstigen und schnell erstellbaren Wiederaufbau. 

 

#  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. 

    

#  Die langfristig durch Diffusion entstehende Vakuum-Verminderung ist mittels Drehschieberpumpe, über das Modulventil wieder nachjustierbar.   

 

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

  

#  Dieser bautechnische Ansatz kann von Spengler- und Fertigteilbetrieben, wie auch in industrialisierter Vollautomatisation umgesetzt werden.

 

#  Der größte Vorteil ist aber die globale CO²-Reduktion, welche durch den einsetzenden Paradigmenwechsel in der Baubranche erfolgen kann und wird. Bausand wird künftig einfach zu teuer sein.

 

 

 Zum Stand der Technik: 

 

Es werden bereits ähnlich gedachte 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 vor allem, sie bieten 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 "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 und deren  graphitschwarze Kartons werden mit Alufolie auf belegt. Zwischen den Blechen wird das statisch geplante hölzerne Riegelbau-Skelett verbaut. Die Leerräume zwischen den stehenden Hölzern bergen waagrechte, in die Wandtiefe reichende  Wellkarton-Fächer. Diese Kartonstreifen werden mit ihren Enden an den Flanken der Stehhölzer angetackert. 

 

Die Kartonstreifen tragen (etwa alle 15 cm) ein 6 x 6 mm starkes Distanzhaltestäbchen aus Bambus oder ähnlichem Holz - sie werden den  Wellpapestreifen einfach aufgeklebt. Sie verteilen die Außendrucklast und halten den Abstand zwischen den beiden Blechen.

 

Die Wellkarton-Zeilen bilden übereinander separierte Fächer, mit einem etwa 15 cm hohen Parallelabstand. Diese Fächer werden in ihrer Höhe und Tiefe mit einer zusätzlichen diagonalen Kartoneinlage (hier ohne Stäbchen) zweigeteilt, so dass die Restluft nur in schmalen Dreieck-Räumen thermisch zirkulieren kann. Zur weiteren Reflexion, sind auch diese Einlagen mit oben genannter Folie kaschiert. 

 

Die gut getrockneten Kantprofil-Holzständer lagern so zwischen den Blechflächen, dass nur je eine diagonale Längskante in minimaler Berührung zu den beiden Blechflächen kommt. Hier entsteht also keine nennenswerte thermische Übertragung. Zuletzt erhält jedes Modul noch ein Päckchen Trocknungsmittel (Zeolith) eingelegt.

  

Der Modulrahmen besteht aus 16 mm starkem und mit Zaponlack versiegelten Sperrholz. Der Rahmen ist an den vier Ecken verzahnt. Über eine Nut ist er rundum formschlüssig mit dem 12 mm breiten Blechfalzrand verbunden und elastomer verklebt. Die Nut führt beiderseits den Rahmenkanten entlang und bietet im Grobvakuum-Betrieb eine sichere Abdichtung. Somit ist ein dauerhaft gasdichtes Sandwich-Bauelement gebildet, welches Werkseitig jeweils mit halbem Unterdruck versehen ausgeliefert wird.

 

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

Zu faradayschem Gebäudeschutz werden die Module untereinander mit Metallbrücken verbunden**. 

 

Gegen die solare Aufheizung kommt dem Außenblech ein schattengebender schwarzer Anstrich, zwischen dem silbrigen Zinkbelag des Blechs und der äußeren Deko-Farbgestaltung aus Flugzeuglack aufgetragen.

Für den Temperaturausgleich sind den Fassadenblechen nahe dem Modulrand ein Dehnungsfalz eingeprägt.

 

Zuletzt wird mit einer Drehschieber-Vakuumpumpe allen Modulfeldern ein atmosphärisch höhenabhängiger Unterdruck beigebracht (~ 95 % der Luft werden abgesaugt). Über Jahre durch Diffusion entstehende Vakuum-Verminderung ist den Modulen über deren Kugelventil wieder nachjustierbar***. Kabel und andere Installationen werden in separierten Schächten verlegt. Die meisten Produktionsschritte größerer Serien können auch von Roboterarmen geleistet werden. 

   

Zwischen Fensterscheiben oder ganzen VSG-Wänden wird - auf deren Fläche verteilt - eine entsprechende Anzahl transparenter Acryl-Abstandshalter gesetzt. Auch diese Flächen sind über ein Kugelventil nachjustierbar. Einen Überschuss an UV-Einstrahlung könnten UV/IR-Folien reflektieren, oder außen platzierte Sonnenrollos regulieren autosensorisch zur Wunschtemperatur. 

Mit einer solar-thermischen Beheizung plus Speicher und Frischluft per Wärmetauscher wird im Winter für ein ökonomisches Raumklima gesorgt. So würde zum nachhaltigen Bauen auch nachhaltig gewohnt. 

 

Für den Brandschutz sind den Modulwänden zusätzlich, auf vertikalen U-Profilen, hinterlüftend befestigte Gipskartonplatten appliziert. Über obere und untere Schlitze ist eine passive Thermik zu den Räumen gewährt. Bei 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 anbieten. 

**  Die Vermittlung digitaler und analoger Signale/Frequenzen erfordert einen außen platzierten Reciever, der unseren Medien-Gebrauch vermittelt.

*** Sollte ein Modul implodieren, wird die nach innen gerichtete Vakuumkraft frei. Der Luftdruck würde die Bleche mit einem Knall zueinander pressen. Ein Kubikmeter Luft wiegt 1,3 kg und so lasten auf einem evakuierten Modul-m² höhenabhängige 7 - 10 Tonnen an Luftdruck.

 

 

Was kostet ein m² Wand in dieser Bauart?

 

2 m² lackiertes, verzinktes Blech, 0,7 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.- €

                                                                             1m²Rigips-Feuerschutzplatte                                     5.- €

                                                                              in Summe etwa                                                       120,- € 

 

Diese Schätzung bezieht sich auf Serienproduktion, ohne die Bepreisung mit dem erwartbaren Gewinn.

 

Die Entscheidung der Bauherren dürfte also immer öfter auf diese Module fallen; Massivbau Kostet ja das Doppelte bis Mehrfache pro m² (den Produkt-Lebenszyklus mit Abriss und Verwertung gar nicht eingerechnet).

 

Die Marktüberwachung für Bauprodukte liegt bei den jeweiligen Behörden. Bauphysikalische Institute sind zuständig für entsprechende Zertifikation im Bereich Dämmung, Brandschutz, Schall- und Tragwerktauglichkeit. 

 

 

Quelle: IPCC - daher emittiert die Zementproduktion mehr CO² als Flugverkehr und Schifffahrt gemeinsam.

 

Mit den sicherlich steigenden Kosten für Bausand geht unweigerlich eine Wende unserer bautechnischen Praxis einher. Ein Umstieg von Zement, Sand, Styropor und Betonstahl - auf Holz, Blech, Glas und Karton, sowie auf applizierte PV-Folien ist nachhaltig und unbedingt wünschenswert. 

 

Vakuum-Wandmodule sind in der Konstruktionsphase wie auch dem Nutzungszeitraum absehbare Energie- und Ressourcen-Sparer! Auch macht ihr Recycling nur geringen Aufwand.  Zur Skalierbarkeit, F+E, R+D etc. kann ich keine stimmigen Werte angeben, da ich mit  Betriebswirtschaft nicht vertraut bin. 

   

Ferner drängt es, die CO² belastende Zementherstellung und die ökologischen Folgen des Bausand-Raubbaues zurückzufahren. Die Nahrungskette maritimen Lebens beginnt ja mit der Mikro-Vielfalt, welche vorwiegend auf sandigen Meeresböden ihre Grundlage hat!

   

   Diese Ansätze sind allenfalls auch vor UNHCR und UNIDO zur weiteren Umsetzung zu überlegen.

 

         Zu Detailfragen kann ich einem umsetzenden StartUp weitere Lösungen anbieten.    

 

 

 

 

  Copyright 2008, Graz, Austria        -        aktualisiert, Wien, Oktober 2019

Michael Thalhammer 

 

 

 

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Teil 2: solare Wandheizung 

 

 

 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 für 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 wären in der Sache nützlich, und ich bitte Sie, diese ggf. mit mir zu teilen: thalhammerm@yahoo.de.

 

 

 

Im Sinne der Erfüllung unserer SDGs ! 

 

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

 

  

 

     Copyright 2008, Graz, Austria        -        aktualisiert, Wien, Oktober 2019

Michael Thalhammer 

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 www.tubewaysolar.at 

 

 

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.

 

 Diese Ansätze sind allenfalls auch vor UNHCR und UNIDO zur weiteren Umsetzung zu überlegen.

 

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

 

 

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