CH684653A5 - Means for heating or cooling of buildings. - Google Patents
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Description
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Beschreibung description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur winterlichen Erwärmung bzw. sommerlichen Kühlung von Gebäuden entsprechend den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Anspruches 1. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (CH-Zusatz-patent 221 508) werden die Gebäuderäume durch im Fussboden und in den Decken eingebettete, schlangenförmig verlaufende Heizelemente beheizt bzw. gekühlt. Das Heizmittel wird dabei von einer Fördervorrichtung aus Leitungen angesaugt, in einen Kondensator gedrückt und über Vorlaufleitungen und einen Verteiler in parallel geschaltete Heizelemente geleitet, die in der Decke bzw. dem Fussboden eingebettet sind. Ein zugeordneter Kompressor kann ebenso wie die in verschiedenen Räumen untergebrachten Heizelemente zu unterschiedlichen Zeiten betrieben werden, so dass die dem Netz entnommene elektrische Leistung für den Antrieb des Kompressors und seine Wärmeleistung ebenso wie die Anlagekosten vermindert werden. Bei dieser Anlage sind die die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre in einer Vollbetonwandung, beispielsweise im Fussboden und in der Decke eingebettet, deren Wärmespeichervermögen gross ist, wodurch eine relativ grosse Wärmespeicherung erzielt wird. Andererseits kann das Wärmespeichervermögen einer Decke bei dieser Heizeinrichtung dadurch relativ gering gehalten sein, indem diese als Betondecke mit hohlen Formsteinen und mit Heizrohren ausgestattet ist. Dadurch dass die verschiedenen Raumwandungsteile bei dieser Anlage unterschiedliche Wärmespeichervermögen haben, ist es möglich, die Heizelemente wegen des grossen Wärmespeichervermögens des Fussbodens und der Decke vorwiegend zur Nachtzeit, also bei niedrigem Strombedarf, zu heizen, während die Heizelemente der Decke mit geringem Wärmespeichervermögen während des Tages vom Heizmittel durchflössen werden. Dadurch werden nicht alle Heizelemente gleichzeitig beheizt bzw. gekühlt; somit können Leistung und Anlagekosten der Heizanlage bei grösserer Betriebsdauer verringert werden. The invention relates to a device for winter heating or summer cooling of buildings according to the features of the preamble of claim 1. In a known device of this type (CH additional patent 221 508), the building rooms by in the floor and in the ceilings embedded, serpentine heating elements heated or cooled. The heating medium is sucked out of lines by a conveying device, pressed into a condenser and directed via flow lines and a distributor into heating elements connected in parallel, which are embedded in the ceiling or the floor. An assigned compressor, like the heating elements housed in different rooms, can be operated at different times, so that the electrical power taken from the network for driving the compressor and its heat output as well as the system costs are reduced. In this system, the pipes carrying the heat transfer fluid are embedded in a solid concrete wall, for example in the floor and in the ceiling, the heat storage capacity of which is large, as a result of which a relatively large heat storage is achieved. On the other hand, the heat storage capacity of a ceiling in this heating device can be kept relatively low in that it is equipped as a concrete ceiling with hollow shaped stones and with heating pipes. Due to the fact that the different parts of the walls of this system have different heat storage capacities, it is possible to heat the heating elements mainly at night, i.e. with low power consumption, due to the large heat storage capacity of the floor and ceiling, while the heating elements of the ceiling have low heat storage capacity during the day through which the heating medium flows. As a result, not all heating elements are heated or cooled at the same time; thus the performance and system costs of the heating system can be reduced with a longer operating time.
In der DE-PS 3 116 872 ist ein Klimaboden mit einer oberhalb eines Unterbodens auf Abstandselementen angeordneten Deckschicht offenbart, der auf einfache Weise verlegbar und eine dem Wärmebedarf gerecht werdende Anordnung der Heizungsrohre ermöglichen soll. Hierzu ist zwischen Unterboden und Deckschicht ein Zwischenraum vorgesehen, der mit einer Luftströmung beaufschlagt wird, wobei zwischen dem Unterboden und der Deckschicht Heizungsrohre verlaufen und eine auf dem Unterboden verlegte wärmedämmende Schicht vorgesehen ist. Die Luft soll das Heizungsrohr sowie zwischen Heizungsrohr und Deckschicht als auch zwischen dem Heizungsrohr und der wärmedämmenden Schicht strömen. Nachteilig ist bei dieser Anlage der schlechte Wärmeübergang von den Heizrohren über den Hohlraum auf die eigentliche Fussbodenoberfläche, was im Heizfall sehr hohe und im Kühlfall sehr niedere Vorlauftemperaturen erfordert. Würde man bei dieser Anlage einen Kompressor vorsehen, wäre dessen Leistungszahl entsprechend ungünstig, wobei im Kühlfalle die Gefahr einer Kondensatbildung besteht. Überdies ist bei diesem Klimaboden eine zusätzliche Heiz- bzw. Kühlwirkung nach unten hin durch die Anordnung einer Wärmedämmschicht ausdrücklich unterbunden. DE-PS 3 116 872 discloses a climatic floor with a cover layer arranged above a subfloor on spacer elements, which is to be laid in a simple manner and should enable an arrangement of the heating pipes which meets the heat requirements. For this purpose, an intermediate space is provided between the sub-floor and the top layer, to which air flow is applied, heating pipes running between the under-floor and the top layer and a heat-insulating layer laid on the sub-floor. The air should flow the heating pipe as well as between the heating pipe and cover layer as well as between the heating pipe and the heat-insulating layer. The disadvantage of this system is the poor heat transfer from the heating pipes through the cavity to the actual floor surface, which requires very high flow temperatures in the heating case and very low in the cooling case. If a compressor were to be provided in this system, its coefficient of performance would be correspondingly unfavorable, with the risk of condensation forming in the cold case. In addition, an additional heating or cooling effect towards the bottom is expressly prevented by the arrangement of a thermal insulation layer.
Ausgehend von dem eingangs erwähnten Stand der Technik liegt demgegenüber der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der gat-tungsgemässen Art so auszubilden, dass die den Geschossdecken des Gebäudes über die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre zugeführte Wärme bzw. Kälte auf der einen Seite der Geschossdecken an einen diese beaufschlagenden zwangsgeführten Frischluftstrom und auf der anderen Seite der Geschossdecke gleichzeitig an die dort befindliche Gebäuderaumluft abgegeben wird. On the other hand, based on the prior art mentioned at the outset, the object of the invention is to design a heating device of the generic type in such a way that the heat or cold supplied to the storey ceilings of the building via the heat transfer fluid is passed to one side of the storey ceilings this pressurized, forced fresh air flow and on the other side of the floor ceiling is simultaneously released to the building room air located there.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes dadurch gelöst, dass den Geschossdecken Frischluft führende Hohlräume zugeordnet sind, die Öffnungen für den Eintritt der Frischluft und Öffnungen für den Austritt der erwärmten bzw. gekühlten Frischluft in Aufenthaltsbereiche des Gebäudes haben und dass Fördermittel für die Frischluft vorgesehen sind. According to the invention, this object is achieved in a heating device with the features of the generic term in that fresh air-guiding cavities are assigned to the floor ceilings, which have openings for the entry of the fresh air and openings for the exit of the heated or cooled fresh air in areas of the building and that funds are provided for the fresh air.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform können die Hohlräume durch abgehängte Decken oder mit in die Geschossdecken eingebauten Kanälen gebildet sein. Dabei können vorteilhaft die Geschossdecken als Stahlbetondecken ausgeführt sein, in welche die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre einbetoniert sind. Eine zweckmässige Ausführungsrorm ergibt sich, wenn die Hohlräume durch auf die Geschossdecken mit Abstand aufgebauten Doppelböden gebildet werden. Bei der erfin-dungsgemässen Heizeinrichtung können die Frischlufteintrittsöffnungen ausserhalb des Gebäudes, beispielsweise in den Fassaden des Gebäudes, vorgesehen sein. Schliesslich ist bei einer zweckmässigen Ausführungsform zur Förderung der Frischluft, also für ihre Zwangsströmung, der bei der Absaugung der Gebäudeluft mittels Ventilator im Gebäudeinnern entstehende Unterdruck verwendbar. Auch können zur Förderung der Frischluft den Hohlräumen Ventilatoren zugeordnet sein. In an expedient embodiment, the cavities can be formed by suspended ceilings or with channels built into the floor ceilings. The floor slabs can advantageously be designed as reinforced concrete slabs into which the pipes carrying the heat transfer fluid are concreted. An expedient design standard results if the cavities are formed by raised floors that are spaced apart on the floor ceilings. In the case of the heating device according to the invention, the fresh air inlet openings can be provided outside the building, for example in the facades of the building. Finally, in an expedient embodiment for conveying the fresh air, that is to say for its forced flow, the negative pressure which arises when the building air is extracted by means of a fan can be used inside the building. Fans can also be assigned to the cavities to convey the fresh air.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend erläuterten und zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel. Further features of the invention result from the exemplary embodiment explained below and shown in the drawing.
Dieses zeigt eine Einrichtung zur winterlichen Erwärmung bzw. sommerlichen Kühlung eines Gebäudes, bei der in Geschossdecken 2 des Gebäudes Wärmeträgerflüssigkeit führende Rohre 4 vorgesehen sind, die die zur Heizung bzw. Kühlung erforderliche Wärme bzw. Kälte zuführen und mit einem Wärme (Kälte) erzeugenden Kompressor flüssigkeitsleitend verbunden sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind den Geschossdecken 2 Hohlräume 5 zugeordnet, die Frischluft führen und Öffnungen 13 für den Eintritt der Frischluft 1 und ferner Öffnungen 13' für den Austritt der erwärmten bzw. gekühlten Frischluft 1 in die Aufenthaltsbereiche A des Gebäudes haben. Die Frischluft wird dabei zwangsgefördert, indem entsprechende Fördermittel 7 bzw. 14 vorgesehen sind. This shows a device for winter warming or summer cooling of a building, in which pipes 4 carrying heat transfer fluid are provided in the floor ceilings 2 of the building, which supply the heat or cold required for heating or cooling and with a heat (cold) generating compressor are connected to conduct liquid. As can be seen from the drawing, the storey ceilings 2 are assigned cavities 5 which guide fresh air and have openings 13 for the entry of the fresh air 1 and also openings 13 'for the exit of the heated or cooled fresh air 1 into the occupied areas A of the building. The fresh air is in this case positively conveyed by providing corresponding conveying means 7 and 14, respectively.
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Im Gebäude wird also alle zur Heizung bzw. Kühlung erforderliche Wärme bzw. Kälte über die bei fast jedem Gebäude vorhandenen massereichen und speicherfähigen Geschossdecken 2 aus Stahlbeton mit Hilfe von in diese einbetonierten Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohren 4 zugeführt. Die den Geschossdecken 2 zugeordneten Hohlräume 5 können beispielsweise durch abgehängte Decken oder durch in die Geschossdecken 2 eingebaute Kanäle gebildet werden. Bevorzugterweise werden auf die Geschossdecken 2 Doppelböden 6 mit Abstand montiert, wie sie - der zunehmend erforderlichen Variabilität der Elektroinstallati-on und der Computer-Vernetzungen wegen - in steigendem Umfang, vor allem in Produktions- und Verwaltungsgebäuden eingesetzt werden. Die Frischluft 1 strömt durch Eintrittsöffnungen 13 in den Fassaden 15 durch die zwischen Geschossdecken 2 und Doppelböden 6 gebildeten Hohlräume 5 und wird durch die erwärmte oder gekühlte Geschossdecke 2 vor dem Eintritt in die Aufenthaltsbereiche erwärmt bzw. abgekühlt. Da die Oberfläche der Geschossdecken 2 gross ist, bedarf es zur Erwärmung bzw. Kühlung der dem Gebäude zuzuführenden Frischluft 1 keiner höheren bzw. niedrigeren Oberflächentemperaturen und Vorlauftemperaturen als sie zur Erwärmung bzw. Kühlung des Gebäudeinneren erforderlich sind. In the building, therefore, all the heat or cold required for heating or cooling is supplied via the massive and storable storey ceilings 2 made of reinforced concrete that are present in almost every building with the aid of pipes 4 leading into the heat transfer fluid embedded in the concrete. The cavities 5 assigned to the floor ceilings 2 can be formed, for example, by suspended ceilings or by channels built into the floor ceilings 2. 2 raised floors 6 are preferably mounted on the floor ceilings at a distance, as they are used to an increasing extent, especially in production and administration buildings, because of the increasingly necessary variability of the electrical installation and the computer networks. The fresh air 1 flows through inlet openings 13 in the facades 15 through the cavities 5 formed between storey ceilings 2 and raised floors 6 and is heated or cooled by the heated or cooled storey ceiling 2 before entering the lounge areas. Since the surface of the storey ceilings 2 is large, no higher or lower surface temperatures and flow temperatures are required for heating or cooling the fresh air 1 to be supplied to the building than are required for heating or cooling the interior of the building.
Die Förderung der Frischluft 1, also ihre Zwangsströmung, wird entweder durch den Unterdruck bewirkt, der durch die Absaugung der Abluft mit Hilfe von Abluftventilatoren 14 im Gebäudeinnern entsteht, oder durch den Hohlräumen 5 zugeordnete Ventilatoren 7. The promotion of the fresh air 1, that is to say its forced flow, is effected either by the negative pressure which arises from the extraction of the exhaust air with the aid of exhaust air fans 14 inside the building, or by fans 7 assigned to the cavities 5.
Zur Umschaltung der Einrichtung von der Erwärmung der Frischluft mit Hilfe der Geschossdecken 2 auf deren Kühlung dienen Umstellventile 12, die dem Kompressor 3 zugeordnet sind. Vorteilhaft ist dabei der Kompressor 3 durch einen Elektromotor angetrieben, wobei diesem eine die Wärme bzw. die Kälte vorwiegend mit nächtlichem Niedertarifstrom in die Geschossdecken 2 einspeichernde Speichersteuerung 8 mit Aussenfühler 9 sowie Restwärmefühler 10 zugeordnet ist. Changeover valves 12, which are assigned to the compressor 3, are used to switch the device from the heating of the fresh air with the aid of the storey ceilings 2 to their cooling. The compressor 3 is advantageously driven by an electric motor, with a storage controller 8 with an external sensor 9 and a residual heat sensor 10, which stores the heat or the cold predominantly with nightly low tariff flow in the storey ceilings, being assigned to it.
Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Ausführungsform ist ferner der Kompressor 3 an Wärmeträgerflüssigkeit führende Rohre 11 angeschlossen, die im Fundamentbereich 17 des Gebäudes eingebaut sind und die ihrerseits mit dem angrenzenden Erdreich 18 wärmeschlüssig verbunden sind, so dass dieses als sommerliche Wärmesenke und -Speicher und damit auch als winterliche Wärmequelle dient. In the embodiment shown in the exemplary embodiment, the compressor 3 is also connected to pipes 11 carrying heat transfer fluid, which are installed in the foundation area 17 of the building and which in turn are connected to the adjacent soil 18 in a heat-locking manner, so that this acts as a summer heat sink and store and thus also serves as a winter heat source.
Neben der Aufgabe der Unterseite der Geschossdecke zum Heizen und Kühlen des Gebäudes ergibt die zusätzliche Heranziehung auch der Oberseite zum Heizen und Kühlen der dem Gebäudeinnern zuzuführenden Frischluft folgende Vorteile: In addition to the task of the underside of the floor ceiling for heating and cooling the building, the additional use of the top for heating and cooling the fresh air to be supplied to the interior of the building also has the following advantages:
- Die Oberflächentemperatur der zusätzlichen Geschossdeckenoberseite reicht durch ihre Grösse zum Erwärmen und Kühlen der Frischluft aus; auf besondere Heiz- und Kühlregister samt Zuleitungen, oder alternativ auf eine zentrale Frischluftaufbereitung samt zugehörigen platzraubenden und kostenaufwendigen Verteilerkanälen für Zu- und Rückluft durch das ganze Gebäude kann verzichtet werden; - Due to its size, the surface temperature of the additional top of the floor ceiling is sufficient to heat and cool the fresh air; there is no need for special heating and cooling registers with supply lines or, alternatively, for central fresh air treatment with the associated space-consuming and costly distribution channels for supply and return air through the entire building;
- die durch die besonders grossen Flächen einer Geschossdecke bedingten geringen Temperaturgefälle schaffen beste Voraussetzungen für den Einsatz von (evtl. ohnehin zum Kühlen benötigten) Kompressoren auch zum Heizen, und dies mit guten Leistungszahlen, d.h. mit geringem Energieverbrauch, und damit auch für den Verzicht auf eine zusätzliche, kostenaufwendige und mit fossilen Brennstoffen betriebene und das klimarelevante CO2 emittierende herkömmliche Heizung; - The low temperature gradients caused by the particularly large areas of a floor create the best conditions for the use of compressors (which may be required for cooling anyway) also for heating, and this with good performance figures, i.e. with low energy consumption, and thus also for dispensing with an additional, costly and conventional heating system that uses fossil fuels and emits the climate-relevant CO2;
- die durch die besonders grossen Flächen einer Geschossdecke bedingten geringen Temperaturgefälle ermöglichen ausserdem einen automatischen Selbstregelungseffekt und den Verzicht auf aufwendige Steuerungen; - The small temperature gradients caused by the particularly large areas of a floor ceiling also enable an automatic self-regulating effect and the elimination of complex controls;
- die grosse Masse einer Stahlbeton-Geschossdek-ke (eine 30 cm starke Decke hat je 1 m2 eine Masse von 750 kg) ermöglicht bei elektrisch angetriebenen Kompressoren die Einspeicherung der täglich erforderlichen Wärme- oder Kältemenge nachts mit billigem Strom. - The large mass of a reinforced concrete floor cover (a 30 cm thick ceiling has a mass of 750 kg per 1 m2) enables the daily required amount of heat or cold to be stored with cheap electricity for electrically driven compressors.
Die Heranziehung von im Fundamentbereich 17 einbetonierten mit dem angrenzenden Erdreich 18 wärmeschlüssig verbundenen, Wärmeträgerflüssigkeit führenden und mit dem Kompressor 3 verbundenen Rohren 11 zur Aufnahme der sommerlichen Überschusswärme ermöglicht The use of pipes 11, which are concreted in the foundation area 17 and which are connected to the adjacent soil 18 in a heat-tight manner and carry heat transfer fluid and are connected to the compressor 3, for absorbing the summer excess heat
- die zumindest teilweise Nutzbarmachung der sommerlichen Abwärme für die winterliche Heizung und schafft eine weitere Voraussetzung zu einem Verzicht auf eine mit fossilen Brennstoffen betriebene Wärmeerzeugung und verringert die klimarelevanten C02-Emissionen, - the at least partial utilization of the summer waste heat for winter heating and creates a further requirement for doing without fossil fuel-based heat generation and reduces the climate-relevant C02 emissions,
- den Verzicht auf einen teuren, Ventilator-betriebe-nen, Geräusche erzeugenden und deshalb oft mit Schalldämpfern auszurüstenden Wärmetauscher zur «Abfackelung» der sommerlichen Abwärme. Die Abführung der Wärme in den Fundamentbereich erfolgt ohne jedes Geräusch. - Eliminate the need for an expensive, fan-operated, noise-producing heat exchanger, which is therefore often equipped with silencers, to “flare up” summer heat. The heat is dissipated into the foundation area without any noise.
- die Abführung der sommerlichen Abwärme in das Erdreich 18 mit weniger Energie als die Abfackelung an die Aussenluft, da die Temperaturen des Erdreichs - insbesondere an den heissen Tagen mit Kühlbedarf - immer niedriger sind als die der Aussenluft. - The removal of the summer waste heat into the soil 18 with less energy than the flaring to the outside air, since the temperatures of the soil - especially on hot days with cooling requirements - are always lower than those of the outside air.
Durch die Erfindung wird also insgesamt gesehen die Installation und deren Herstellung vereinfacht und verbilligt, der Energiebedarf von Kompressoren, der für die Kühlung von Frischluft erforderlich ist, verringert, der Strombedarf elektrisch betriebener Kompressoren weitgehend in die nächtliche Niedertarifzeit verlegt und die im Sommer überschüssige Wärme für den winterlichen Heizbetrieb zumindest teilweise nutzbar gemacht. Es wird also nicht nur eine erhebliche Verbilligung der Her- Overall, the invention simplifies and cheapens installation and manufacture, the energy requirement of compressors, which is required for cooling fresh air, is reduced, the electricity requirement of electrically operated compressors is largely relocated to the nightly low tariff period and the excess heat in summer for made the winter heating operation at least partially usable. So not only is there a significant
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Stellung und Betriebskosten für die thermische Konditionierung der - vor allem Produktions- und Verwaltungsgebäuden zuzuführenden - Frischluft erreicht, sondern auch eine Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe sowie der klimarelevanten C02-Emissionen. Position and operating costs for the thermal conditioning of the fresh air, which is to be supplied primarily to production and administration buildings, but also a reduction in the consumption of fossil fuels and the climate-relevant C02 emissions.
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