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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

 

Mein Ansatz ist der Bau statisch tragfähiger Wandelemente. Das Wirkungsprinzip der Thermoskanne*  belässt Kaffee - nur mittels zweier hauchdünner silbriger Gläser und grobem Vakuum - bis zum nächsten Tag heiß. Differente Wellenlängen ergeben zueinander eine physikalisch nicht überwindbare Barriere.

 

Auch die in der Raumfahrt unter Vakuum eingesetzten dünne MLI-Folien ersetzen 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 eine optimale Gebäudedämmung. 

 

* Das Vakuumgefäß wurde vom Chemiker James Dewar bereits 1874 in kalorimetrischen Versuchen benutzt.^[2] Diese heute als Dewargefäß bezeichneten Behältnisse waren aus Metall hergestellt.^[3] Erst später wurden sie aus ineinanderliegenden Glaskolben gefertigt. Zur Reduktion der Wärmestrahlung verspiegelte Dewar die Innenflächen der Glasgefäße (Wikipedia).

 

Bei der Bewunderung seiner erfinderischen Leistung fiel es mir zu, deren Erweiterung hin zu thermischen Bauelementen zu gestalten. Das "Zufallen" ereilt mich dabei meist nachts - im Schlaf - wie eine Geschenk an die Menschheit, das von OBEN kommt.

Unter anderem wurde es mir bei der Betrachtung des Prinzips einer Rohrpost für dessen Anwendung als TubeWaySolar zuteil. 

 

Andere Prinzipien wurden uns leider von UNTEN eingeflößt; wie z.B. der Nutzen aus Uran, Dynamit oder die motorische Verbrennung fossiler Kraftstoffe. Sie brachten unsägliches, massenhaftes Kriegsleid bzw. die durch CO2 unrühmliche Klimaaufheizung herbei.

Damit entstand auch der rastlose Wettbewerb. Weil auch der Permafrost sein Methan entlässt, könnte das veränderte Klima zur Hölle auf Erden werden.

Lasst uns daher schnell wirksame Chancen ergreifen - welche mittels technischer und auch geistiger Alternativen bzw. Gewohnheiten eine rechtzeitige Umkehr gewähren und weiteren Generationen ein Auskommen zusichern.

 

Bevor die Baubeschreibung folgt, möchte ich die Vorzüge dieser Bauweise nennen: 

  

#  Diese Module eignen sich weltweit und zu jeder klimatischen Gegebenheit; und sie können überall schnell hergestellt werden. 

    

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

 

#  Die transportablen und leichtgewichtigen Module mit nur ~ 15 bis 25 kg/m² ergeben in ihrer Riegelbauweise eine selbsttragende Gebäudestatik, welche der jeweiligen architektonischen Gestaltung große Spielräume gewährt. An den Fassaden wie auch Innenwänden lassen sich beliebig wählbare dekorative Designs auftragen. 

 

#  Die Leichtbauteile lassen sich in platzsparender Stapelung anliefern und werden ohne Baukran und ohne Baugerüst (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. 

      

#  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 bessere Baustoff. Nur zu deren Platzierung benötigt es bei der Errichtung eine Arbeitsbühne oder einen Baulift. 

 

#  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 elastomeren 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. 

    

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

 

 

#  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; denn, Bausand wird künftig einfach zu teuer sein!

 

 Zum Stand der Technik: 

 

Es werden bereits ähnlich gedachte Produkte einiger Hersteller im Internet angeboten. Diese "VIP" 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".

 

 

 Wie werden diese Bauelemente hergestellt?

 

Die Modulrahmen sind beiderseits mit verzinkten Blechen oder  Glasscheiben abgedeckt. Die Innenseite der Bleche und deren beiden Kartons werden mit insgesamt vier Lagen Alufolie belegt. Zwischen beiden Blechen/Kartons wird das statisch geplante hölzerne Riegelbauskelett verbaut. 

 

Schlanke Zwischenwände wie auch mehrere Stockwerke tragende Wände sind mit dieser Vakuumtechnik herstellbar. Statisch ergeben sich nur Bruchteile der bisher üblichen Massivwandlasten. Für mehrstöckige Bauten bestehen die unteren Etagen aus entsprechend stärker dimensionierten Stehbalken. Diese würden zueinander variabel eng gereiht stehen. 

Auch Flachdächer und andere Dachformen sowie Fenster und Türen lassen sich so ausbilden. 

Am Beispiel eines Bungalov´s werden die Module wie folgt erstellt*: 

 

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, welche den  Wellpapestreifen aufgeklebt werden. Die Stäbchen halten den Abstand zwischen den beiden Blechen und sie verteilen die von Außen einwirkende Luftdrucklast.

 

Die Wellkarton-Zeilen bilden übereinander separierte Fächer, mit einem etwa 15 cm hohen Parallelabstand. Die Fächer werden in Höhe und Tiefe mit einer zusätzlichen diagonalen Kartoneinlage (hier ohne Stäbchen) zweigeteilt, wodurch die Restluft nur in schmalen Dreieckräumen thermisch zirkulieren kann. 

 

Die gut getrockneten, hier ca. 8 x 8 cm starken Holzständer lagern so zwischen den Blechflächen, dass nur je eine diagonale Längskante in minimaler Berührung zu den beiden Blechflächen kommt. An den diagonalen Längskanten entsteht somit keine nennenswerte thermische Übertragung. Zur Raumseite hin könnten anstatt Blech auch 6 mm starke, mit Zaponlack versiegelte Sperrholzplatten verbaut werden. 

Vor der elastomeren Versiegelung wird jedem Modul noch ein Päckchen Trocknungsmittel (Zeolith) beigelegt. 

 

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

Auch kommt dem Außenblech auf seiner silbrigen Verzinkung ein schwarzer Primer gegen die solare  Aufheizung aufgetragen. Nach dessen UV-Lichtaushärtung erfolgt der gewünschte Dekorauftrag, aus extrem langlebigem und allen Wettern widerstehendem zweikomponentem Flugzeuglack (z.B. von AkzoNobel). 

 

Der Modulrahmen besteht aus ~16 mm starkem 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. Diese Nut führt beiderseits der Rahmenkanten entlang und ermöglicht eine sichere und  dauerhaft gasdichte Abdichtung des Sandwichelements. Werkseitig wird dieses mit halbem Unterdruck versehen ausgeliefert. Die meisten Produktionsschritte größerer Serien können auch von Roboterarmen und die nachfolgende Errichtung ohne Baukran und ohne Baugerüst geleistet werden! 

 

Zu faradayschem Gebäudeschutz werden die Module bei der Bauerstellung außenseitig mit Metallbrücken verbunden**.  

 

Nach der Bauerrichtung wird allen Modulfeldern mit einer Drehschieber-Vakuumpumpe ein atmosphärisch höhenabhängiger Unterdruck  beigebracht. Etwa 95 % der Luft werden den Modulen über ihr Kugelventil abgesaugt. Die über die Jahre durch Diffusion entstehende Vakuumverminderung ist somit nachjustierbar***. 

Kabel und andere Installationen werden in separierten Schächten verlegt. 

   

Zwischen Fensterscheiben oder vollflächigen Glaselementen 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 Speicherheizung und Frischluft per Wärmetauscher wird im Winter für ein ökonomisches Raumklima gesorgt. 

 

>> So kann insgesamt nachhaltig bebaut & gewohnt werden! << 

 

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.- €   

 1m² Rigips-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 Bauweise fallen; Massivbau Kostet etwa das Doppelte bis Mehrfache pro m² (den Produkt-Lebenszyklus mit Abrisskosten gar nicht eingerechnet)!

 

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

Quelle IPCC  /  Die Zementproduktion emittiert mehr CO² als Flugverkehr und Schifffahrt gemeinsam.

 

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

 

Vakuum-Wandmodule sind in der Konstruktionsphase wie auch der Nutzungsphase absehbare Energie- und Ressourcensparer! Auch macht ihr Recycling nur geringen Aufwand.  Zur Skalierbarkeit, F+E, R+D etc. kann ich keine 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!

 

*  Hier eine noch einfachere Bauweise mit leichten, in Holz gerahmten Wandmodule bestehen aus zwei 15mm OSB-Platten, mit im Parallelabstand von 20 cm hinein verbauten, 4x4 cm starken Kanthölzern. Diese stehen nur in einer diagonal Längskantenberührung zu den Platten und ergeben somit keine Wärmebrücke. Diese Platteneinkleidung ist zur Raum- und Außenseite hin mit Primer, Dispersionsdekor und mit gasdichtem Zaponlack versiegelt. Im Modul sind die Platten mit einer Wärme-reflektierenden Alufolienlage beklebt. Über ein Kugelventil wird die meiste innere Luft per Pumpe evakuiert. So entsteht eine nur 9 cm starke und doch Auflast-fähige und mit Vakuum hoch-isolierende Wand, die bei Diffusion nachjustiert werden kann. Siehe dazu im Button  Stadt-ASY ...

  

 

See too my site: wirundunserklima.jimdo

 See too Video:  

https://www.youtube.com/watch?v=8zKFXlEW15A

  

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

Michael Thalhammer 

 

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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 für eine Vakuum-gesteuerte Wärmespeicherung. Diese Installation kann an fast jedem Gebäude auch in nachträglicher  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 Wärmeab-  strahlung 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, wegen erforderlichem Kapital nicht austesten. Ihre Erfahrungen wären in der Sache nützlich, und so bitte ich Sie, mir  diese ggf. mitzuteilen:  thalhammerm@yahoo.de.

  

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

 

         Im Sinne der Erfüllung unserer SDGs ! 

 

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