DE19747758A1

DE19747758A1 - Utilization of passive solar energy for ventilating air energy in houses

Info

Publication number: DE19747758A1
Application number: DE19747758A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Friedrich
Original assignee: FRIEDRICH WERNER DIPL ING FH
Current assignee: FRIEDRICH WERNER DIPL ING FH
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-06

Abstract

A ventilation system has simultaneous fresh air supply and waste air removal, to create an individual small ventilation circuit. This is operated only, when the passive solar energy gains have heated the room air above the set temperature. In a suitable room, fresh air supply is via a mechanical ventilation plant with heat recovery, and simultaneous removal of the same volume of room air heated by solar radiation, via an extraction valve. This is opened/closed by a bypass. During cold times of the year, the ventilation plant is preheated from freezing-up by an electrical heater.

Description

Nutzung passiver Sonnenenergie als Lüftungswärmeenergie, für NiedrigEnergieHäuser und Passivhäuser mittels einem Lüftungsgerät mit hoher Wärmerückgewinnungsanla ge durch Abgabe der durch passive Sonnenenergie erzielten Raumlufttemperatur an das Lüftungsgerät zur Erwärmung der Au ßenluft in der Wärmerückgewinnungsanlage und kontrollierte Ver teilung über die Zuluftleitungen im gesamten Gebäude.Use of passive solar energy as ventilation heat energy, for low-energy houses and passive houses by means of a ventilation unit with a high heat recovery system by delivering the energy generated by passive solar energy Room air temperature to the ventilation unit for heating the Au outside air in the heat recovery system and controlled ver division over the supply air lines in the entire building.

Anwendungsgebietfield of use

Gewinnung von Lüftungswärmeenergie für den Wärmebedarf bei NiedrigEnergieHäusern und Passivhäusern. Obtaining ventilation thermal energy for heating needs Low energy houses and passive houses.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, daß für NiedrigEnergieHäuser und Passivhäuser nicht nur die Transmissionswärmeverluste weitestgehend zu ver mindern sind, sondern auch die Lüftungswärmeverluste auf eine Gebäudedichtheit von n_L50 gleich < h^-1 bzw. n_L50 gleich < h^-0.5 zu bringen sind (Luftdichtigkeit der Gebäude reduziert auf einen 1-maligen (h^-1), bzw. ½-maligen (h^-0.5) Luftaustausch des Gebäude volumens pro Stunde bei 50 Pa Druckdifferenz zwischen dem Ge bäudeinneren und der Umgebung).It is known that for low-energy houses and passive houses not only the transmission heat losses can be reduced as much as possible, but also the ventilation ^{heat losses should} be brought to a building tightness of n _L50 equal to <h ^-1 or n _L50 equal to <h ^-0.5 (air tightness of the buildings Reduced to a 1-time (h ^-1 ) or ½-time (h ^-0.5 ) air exchange of the building volume per hour at 50 Pa pressure difference between the inside of the building and the surroundings).

Durch die nun weitestgehend luftdichten Gebäude steigt die relative Luftfeuchtigkeit in diesen Gebäuden sprunghaft an. Deshalb ist eine ausreichend zu bemessene, kontrollierte mechanische Lüftungsan lage zur Ableitung der mit hoher Luftfeuchtigkeit und Gerüchen ver sehenen Abluft bei gleich großer Zuleitung des Luftvolumens an Frischluft vorzusehen.Due to the now largely airtight buildings, the relative increases Humidity in these buildings skyrocketed. That is why adequately dimensioned, controlled mechanical ventilation systems able to discharge those with high humidity and odors seen exhaust air with the same size of air volume supply To provide fresh air.

Mechanische Lüftungsanlagen werden seit geraumer Zeit mit Wär merückgewinnungsanlagen für die teilweise Rückgewinnung der Wärme-Energie aus den "Abluft"-Räumen durch die Abführung verbrauchter Raumluft aus "Naßräumen" wie Küche, Bad, Wasch raum und WC ausgestattet.Mechanical ventilation systems have been using heat for some time Recovery systems for the partial recovery of the Heat energy from the "exhaust air" rooms through the exhaust used room air from "wet rooms" such as kitchens, bathrooms, washrooms room and toilet.

Die Abluftwärme aus diesen naß- und geruchbelasteten Räumen wird über Plattenwärmetauscher mit unbedeutenden Wirkungsgra den, oder auch mit Gegenstrom-Wärmerückgewinnungsanlagen bis zu 90% Wirkungsgrad zurückgewonnen und an die Außenluft, die als Frischluft den Wohnräumen zugeführt werden, abgegeben und sind Stand der Technik.The exhaust air heat from these wet and odor-laden rooms is via plate heat exchanger with insignificant efficiency to, or with countercurrent heat recovery systems up to recovered to 90% efficiency and to the outside air are supplied as fresh air to the living rooms, released and are state of the art.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art

In den Räumen in denen verstärkt sehr hohe Luftfeuchtigkeit und unangenehme Gerüche auftreten, wie in den Küchen, Bädern, Waschräumen und WC's erfolgt die Ableitung der verbrauchter Luft als Abluft. Nach dem Stand der Technik und der DIN 18 022 werden diese Räume an den Ost- und Nordseiten der Gebäude und nicht nach Süd-Osten, Süden oder Süd-Westen ausgerichtet. Diese La gen sind i.d.R. den Wohnräumen vorbehalten.In the rooms in which very high humidity and unpleasant smells occur, such as in kitchens, bathrooms, Washrooms and toilets are used to discharge the used air as exhaust air. According to the state of the art and DIN 18 022 these spaces on the east and north sides of the buildings and not facing south-east, south or south-west. This La gen are usually reserved for living rooms.

Für die Anordnung der Küche, Bäder, WC u. a.m. in denen die Ab leitung der Abluft erfolgt nach Süden und Süd-Osten/Westen sind auch in ihrer Grundfläche zu klein und damit in seiner Anlage nicht geeignet, passive solare Gewinne zu nutzen um die erwärmte Luft, als Abluft angereichert mit passiver solarer Wärme-Energie über ei ne Wärmerückgewinnungsanlage im mechanischen Lüftungsgerät zu nutzen.For the arrangement of the kitchen, bathrooms, toilets and. at the. in which the Ab Exhaust air is directed to the south and south-east / west too small in its base area and therefore not in its layout suitable to use passive solar gains to the heated air, enriched as exhaust air with passive solar heat energy via egg ne heat recovery system in the mechanical ventilation unit to use.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Durch die Verwendung eines mit den Fensterfronten nach Süden oder leicht abweichend in östlicher oder/und westlicher Richtung ausgerichteten großen "Wohn"-Raumes können kurzwellige Son nenstrahlungen als passive solare Energieeinstrahlung über groß flächige Fensterflächen mit guten Wärmedämmeigenschaften und gleichzeitig gutem g-Wert als langwellige Sonnenstrahlung an mas siven Bauteilen in Wärmeenergie umgewandelt, den Raum erwär men, von den massiven Decken und Wänden gespeichert werden, die überschüssige Energie aus der erhöhten Raumtemperatur an die Lüftungsanlage als Raum-Abluft mit hoher Wärmerückgewin nung von i.M. 90% an die Außenluft → Frischluft übertragen und somit an das gesamte Gebäude als Heizungswärme nach Bedarf verteilt abgeben.By using one with the window fronts facing south or slightly different to the east and / or west aligned large "living" room can short-wave Son radiation as passive solar energy radiation over large flat window surfaces with good thermal insulation properties and at the same time good g-value as long-wave solar radiation on mas active components are converted into thermal energy, the room is heated from the massive ceilings and walls, the excess energy from the increased room temperature the ventilation system as room exhaust air with high heat recovery name of i.M. 90% to the outside air → transfer fresh air and thus to the entire building as heating heat as required distributed.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Für die in einem Gebäude oder Teil eines Gebäudes (Wohnung) nach Süd-Osten, Süden und (oder) Süd-Westen ausgerichteten Wohnräume werden zur Nutzung der passiven solaren Energiege winne möglichst große Fenster- oder Fenstertürflächen angeordnet. For those in a building or part of a building (apartment) facing south-east, south and (or) south-west Living spaces are used to use passive solar energy win the largest possible window or balcony door surfaces.

Zur Verringerung der entstehenden Wärmeverluste der gedämmten Gebäudehülle im Vergleich zu den Fensterflächen werden durch ein spezielles Glas mit einem amtlichen k-Wert von 0,8 und mit einem Gesamtenergiedurchlaßgrad g Wert von 60% bei einer Lichtdurchlässigkeit von 65% die Wärmeverluste zu den Energiedurchlaßgra den erheblich verbessert.To reduce the heat loss of the insulated Building envelope compared to the window areas are characterized by a special glass with an official k-value of 0.8 and with a Total energy transmittance g value of 60% with light transmission from 65% the heat losses to the energy transmission rate that significantly improved.

Die passiven solaren Wärmegewinne überwiegen somit weitgehend gegenüber den Transmissionswärmeverlusten. Als Fensterrahmen werden wegen der zu erwartender Lüftungswärmeverluste luftdichte Kunststoffrahmen mit 4 Luftkammern bei einem k-Wert von 1,2 verwendet.The passive solar heat gains thus largely prevail against the transmission heat losses. As a window frame become airtight due to the expected ventilation heat losses Plastic frame with 4 air chambers with a k value of 1.2 used.

Zur Beschattung der Fenster gegen hohe Innentemperaturen im Sommer kann bei freier Gestaltung des Architekten Abhilfe ge schaffen werden. Diese Maßnahmen sind beim solaren Bauen Stand der Technik.For shading the windows against high internal temperatures in the Summer can be remedied with free design by the architect will create. These measures are in solar building State of the art.

Massive Bauteile
Solid components

1. Fußboden, geeignete Fußbodenbeläge nach freier Wahl, Trockenestrich, Fußbodenheizungssystem mit Wärmevertei lerplatten aus Aluminiumblech, Wärmedämmung und Tritt schalldämmung; 1. Floor, suitable floor coverings of your choice, Dry screed, underfloor heating system with heat distribution aluminum plates, thermal insulation and steps soundproofing;
2. Außen- und Innenwände aus Kalksandstein-Plansteine mit 1800 kg/m³ Gewicht, die Plansteine nicht verputzt sondern nur mit Gipsspachtel behandelt. Die Außenwände werden an der Außenfassade im WDVS (Wärmedämmverbundsystem) ge dämmt.2. Outside and inside walls made of sand-lime brick with 1800 kg / m ³ weight, the stones are not plastered but only treated with plaster. The outer walls are insulated on the outer facade in the ETICS (thermal insulation composite system).
3. Massive Zimmerdecken als DX-Systemdecke mit Wärme dämmeigenschaften durch stehende Luftsäulen, ebenfalls ge pachtelt3. Solid ceilings as a DX system ceiling with warmth insulation properties by standing air columns, also ge putties

werden als Wärmespeichermassen verwendet.are used as heat storage masses.

Die durch die verglasten Flächen eindringenden kurzwelligen Son nenstrahlen treffen auf diese massiven, schweren Bauteile, wandeln sich zu langwelliger Wärmeenergie und stehen somit als Raumwär me zur Verfügung.The short-wave Son penetrating through the glazed surfaces rays hit these massive, heavy components, change become long-wave thermal energy and are therefore available as room heat me available.

Die für die passiven solaren Energienutzungen ausgewählten Räu me in einem Gebäude erhalten die Zuluftventile der kontrollierten mechanischen Lüftungsanlage möglichst im Fußboden in der Nähe der Fensterfronten eingebaut und abluftseitig im Bereich an der weitest von den Fensterfronten entfernten Innenwand.The space selected for passive solar energy use me in a building receive the supply air valves of the controlled mechanical ventilation system as close as possible to the floor of the window fronts installed and on the exhaust side in the area at the inner wall farthest from the window fronts.

Die abzuführenden warmen Luftmengen die durch passive solare Energie gewonnene Wärme wird als erwärmte Abluft abgeführt. The amount of warm air to be discharged through passive solar Energy gained is dissipated as heated exhaust air.

Die Regelung der Abluftmenge erfolgt über die vorhandene, die Raumtemperatur übersteigende Temperatur Λt und wird über den Grad der Öffnung der Abluftventile (Bypassklappe) elektronisch ge regelt.The amount of exhaust air is regulated via the existing one The room temperature exceeds the temperature Λt and is above the Degree of opening of the exhaust air valves (bypass flap) electronically ge regulates.

Fallen keine passiven solaren Gewinne an, also werden keine Wär megewinne erzielt, so bleibt das Abluftventil geschlossen und der Lüftungsvorgang im Gebäude wird nach den bekannten Methoden durchgeführt, Abluft aus den feucht- und geruchsintensiven Räumen mit hohem Luftwechsel, Zuluft mit geringem Luftwechsel in die übri gen Räume.There are no passive solar gains, so no heat Mega profits achieved, the exhaust air valve remains closed and the Ventilation process in the building is carried out according to the known methods carried out, exhaust air from the damp and odor intensive rooms with high air change, supply air with little air change in the rest towards rooms.

Die Menge des Luftstromes der Abluft ist gleich dem der Zuluft.The amount of airflow in the exhaust air is equal to that in the supply air.

Je höher die passiven solaren Gewinne als Wärmeenergiegewinne die Zimmertemperatur Λt ansteigen lassen, umso größer wird der Abluftstrom der die zusätzlich erwärmte Abluft zum Wärmetauscher führt.The higher the passive solar gains than thermal energy gains let the room temperature Λt rise, the bigger the Exhaust air flow of the additionally heated exhaust air to the heat exchanger leads.

Weitere EmpfehlungenOther Recommendations

Die Ansaugung der Außenluft (Frischluft) sollte immer im frostge schützteren Süden liegen. Die Abluft wird an einer Stelle des Ge bäudes abgeführt, an dem die wahrnehmbaren Abluftgeräusche nicht störend wirken. The intake of outside air (fresh air) should always be in frost protected south. The exhaust air is at one point in the Ge led to the perceptible exhaust noise do not interfere.

Mechanische Lüftungsgeräte gefrieren bei Minus-Temperaturen ein. Unökologisch ist es, eingefrorene Lüftungsgeräte mit Elektro- Heizgeräten, mit einer Leistung von ca. 1 kWh aufzutauen. Ökologi scher ist es bei Neubauten mit Unterkellerung, eine Erdwärmenut zung durch Verlegen von Kunststoffrohren DN 150 als Doppelleitung mit in der Baugrube zu verlegen um bei Minus-Temperaturen die Frischluftansaugung über diese meistens über 80 bis 100 Meter langen Erdleitungen bei einer mittleren Erdtemperatur von ganzjäh rig + 8°C die Außenluft zu erwärmen, bzw. im Sommer zur Kühlung zu verwenden.Mechanical ventilation units freeze at minus temperatures a. It is environmentally unfriendly to use frozen ventilation units with electrical Heaters with a capacity of approx. 1 kWh. Ecology It is more difficult for new buildings with a basement, a geothermal groove by laying DN 150 plastic pipes as a double pipe also to be laid in the excavation pit to ensure that the temperature drops below zero Fresh air intake over this mostly over 80 to 100 meters long earth lines with an average earth temperature of all year rig + 8 ° C to heat the outside air, or for cooling in summer to use.

Damit kann als der günstigste Aufstellort für die mechanische Lüf tungsanlage mit Wärmerückgewinnung zur Vermeidung eines Ein gefrierens, falls vorhanden ein Technikraum im Kellergeschoß sein.This can be the cheapest location for mechanical ventilation tion system with heat recovery to avoid an input freezer, if available, a technical room in the basement.

Auch hier erfolgt die Regelung des Stellmotores der Bypassklappe vom kurzen Ansaugweg → zur Erdwärmenutzung über die festzu stellenden Temperaturunterschiede innerhalb der Außenluft.The control motor of the bypass flap is also controlled here from the short suction path → to geothermal energy via the temperature differences within the outside air.

Bei Schrägstellung der Fenster bzw. Fenstertüren in den südlich an geordneten Lagen des Gebäudes mit 30° bis 60° sind die besten Einstrahlwinkel für eine gute Sonnenenergienutzung während der Übergangszeiten und damit für ein Sonnenhaus optimale Flächen. If the windows or balcony doors are inclined in the south orderly positions of the building with 30 ° to 60 ° are the best Beam angle for good use of solar energy during the Transition times and thus optimal areas for a sun house.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Passive solare Gewinne werden bisher nur durch TWD "Transpa rente Wärmedämmung" oder für die Erwärmung einzelner Zimmer oder Wintergärten genutzt ohne zu erahnen, welche Energiemassen durch die passiven solare Gewinne bei richtiger Nutzung und Aufbe reitung für ein gesamtes Gebäude zu gewinnen sind.Passive solar gains have so far only been achieved through TWD "Transpa pension insulation "or for heating individual rooms or conservatories used without guessing what energy mass through passive solar gains when used and stored correctly for an entire building.

Ohne zusätzliche mechanische Energien verwenden zu müssen kann über die in NiedrigEnergieHäuser und Passivhäuser notwendi ge kontrollierte mechanische Lüftungsanlage mit einem hohen Wärmerückgewinnungsgrad die Nutzung der passiven solaren Energien, eingefangen in gut dämmenden Glasflächen mit einem wirtschaftlichen, günstigen g-Wert von 60% und massiver Bauweise ohne jede weitere Energiebereitstellung äußerst kostengünstig und wirtschaftlich zusätzliche Wärmeenergie für die Erwärmung eines gesamten Gebäudes zur Verfügung gestellt werden.Without having to use additional mechanical energies may be necessary in low-energy houses and passive houses controlled mechanical ventilation system with a high Heat recovery rate the use of passive solar Energies, captured in well-insulated glass surfaces with a economical, favorable g-value of 60% and solid construction extremely inexpensive and without any further energy supply economically additional thermal energy for heating a entire building.

Die über den Wärmetauscher einer Wärmerückgewinnungsanlage erwärmte Frischluft aus den Energien der Raumluft der feuchtig keits- und geruchsbelasteten Räume, wie Küche, Bad, Waschraum, WC werden durch zusätzliche Wärmeenergien aus den passiven solaren Gewinnen des "Warmluftraumes" weiter erwärmt, so daß für lange Zeiten des Überganges keine zusätzlichen Heizungsenergien erforderlich werden. The over the heat exchanger of a heat recovery system warmed fresh air from the energies of the room air the humid rooms with a high level of odor and pollution, such as kitchens, bathrooms, washrooms, WC are passive due to additional heat energies solar gains of the "warm air space" further heated, so that for long periods of transition no additional heating energy become necessary.

Beschreibung eines AusführungsbeispielesDescription of an embodiment

Die wichtigsten Voraussetzungen für möglichst große passive solare Gewinne sind:
The most important requirements for the greatest possible passive solar profits are:

1. Geeignete klimatische Gegebenheiten, wie Sonnengeometrie, Sonneneinstrahlung, Energieeinstrahlung, Sonnenscheindauer, mittlere Monatstemperatur.1. Suitable climatic conditions, such as Sun geometry, solar radiation, energy radiation, Sunshine duration, average monthly temperature.
2. Die beste mögliche Sonnenenergie Nutzung erhält man durch Anordnung der zu verglasenden Flächen nach Süd-Ost, Süd und Süd-West.
Flächen für den ausgewählten Wohnraum in dem die passiven solaren Gewinne erzielt werden, sollen nach Möglichkeit für die Optimierung zur Sonne hin geneigt eingebaut werden. Die beste Nutzung erhält man bei einer Neigung zwischen 30° bis 60°, je nach den Möglichkeiten die der architektonischen Ge staltung eingeräumt werden können. 2. The best possible use of solar energy is obtained by arranging the areas to be glazed to the south-east, south and south-west.
Areas for the selected living space, in which the passive solar gains are achieved, should be installed inclined towards the sun if possible for optimization. The best use is obtained with an inclination between 30 ° and 60 °, depending on the possibilities that can be granted to the architectural design.
3. Ausreichend groß bemessene Glasflächen mit gutem Wärme dämmwert k des Glases und der Rahmenkonstruktion und ei nem maximalen Gesamtenergiedurchlaßgrad g.
Da für die Optimierung der passiven solaren Gewinne beson ders in den jahreszeitlich bedingten Übergangszeiten und in den Wintermonaten zu achten ist, müssen die Fensterflächen ausreichend groß bemessen sein und je nach gestalterischer Möglichkeit geschoßhoch angeordnet werden.3. Sufficiently large glass surfaces with good thermal insulation value k of the glass and the frame structure and a maximum total energy transmittance g.
Since the optimization of passive solar gains is particularly important in the seasonal transitional periods and in the winter months, the window areas must be sufficiently large and, depending on the design options, be arranged at storey height.
4. Massive Bauteile
Die richtige Wahl der Baustoffe ist wegen der erforderlichen Speicherfähigkeit der Wärmeenergie außerordentlich wichtig.4. Solid components
The right choice of building materials is extremely important because of the required storage capacity of the thermal energy.

Beispielexample

Als Planungsziel wurde mit dem Bauherrn festgelegt, daß das ge plante Gebäude im Standard als NiedrigEnergieHaus mit einem Min destwärmebedarf von < 50 kWh/m².a zu errichten ist, die Bauko sten denen eines üblichen massiven Standard-Wohnhauses zu ent sprechen hat.As a planning goal, the client agreed that the planned building should be built as a low-energy house with a minimum heat requirement of <50 kWh / m ² .a, the building costs would have to correspond to those of a standard solid standard house.

Für das Einfamilienwohnhaus mit 160 m² Wohnfläche wird in günsti ger sonnenorientierter Lage der Wohnraum mit 35,11 m² Boden- und Deckenfläche, die Fassaden ausgerichtet nach den Himmels richtungen.
Süd-Ost, mit 6,8 m² Fensterfläche,
Süden mit 6,8 m² Fensterfläche,
Süd-West mit 6,8 m² Fensterfläche,
jeweils mit einem k-Wert von 1,20 und einem g-Wert von 0,60 ge plant.For the single-family dwelling with 160 m ² living space, the living space with 35.11 m ² floor and ceiling area is in a favorable sun-oriented location, the facades are aligned according to the cardinal points.
South-East, with 6.8 m ² window area,
South with 6.8 m ² window area,
South-west with 6.8 m ² window area,
each planned with a k-value of 1.20 and a g-value of 0.60.

Fig. 1 Erdgeschoßgrundriß des geplanten Einfamilienwohn hauses im Maßstab 1 : 125, Wohnraum mit 2 Zuluftventilen im Bodenbereich, geregeltes Abluftventil im Bereich der Zimmertüre an der Decke angeordnet. Fig. 1 ground floor plan of the planned single-family home on a scale of 1: 125, living room with 2 supply air valves in the floor area, regulated exhaust valve in the area of the room door on the ceiling.

Fig. 2 Schaubild des geplanten Einfamilienwohnhauses mit Darstellung der Fenstertürfronten nach den Himmels richtungen Süd-Ost, Süd und Süd-West angeordnet. Fig. 2 diagram of the planned single-family dwelling with representation of the window door fronts arranged according to the sky directions south-east, south and south-west.

Fig. 3 Schnitt durch das Gebäude mit Darstellung der Funktion der Lüftungsanlage mit WRG. Fig. 3 section through the building showing the function of the ventilation system with heat recovery.

Den jeweiligen jahreszeitlichen Sonnenstand, die massi ven Flächen auf die Sonnenstrahlung scheint, Anord nung der Regelungen und der Bypassklappen.The respective seasonal position of the sun, the massi ven surfaces shining on the sun's rays, Anord regulation and bypass flaps.

Nachweis des Wärmeschutzes nach Wärmeschutzverordnung 1995, Nachweis für NiedrigEnergieHaus-StandardProof of thermal insulation according to the Thermal Insulation Ordinance 1995, proof of the Low Energy House standard

Gebäudetyp:Building type: EinfamilienwohnhausSingle family home Bauwerksvolumen V:Building volume V: 641,53 m³ 641.53 m ³ Wärmeübertragende Umfassungsfläche A:Heat transferring surrounding area A: 518,43 m² 518.43 m ² Verhältnis A/V:A / V ratio: 0,81 m^-1 0.81 m ^-1 Transmissionswärmebedarf:Transmission heat requirement: 9341 kWh/a9341 kWh / a Lüftungswärmebedarf:Ventilation heat requirement: 6776 kWh/a6776 kWh / a Interne Wärmegewinne:Internal heat gains: 5132 kWh/a5132 kWh / a Jahres-Heizwärmebedarf:Annual heating demand: 9373 kWh/a9373 kWh / a Flächenbezogener Heizwärmebedarf:Area-related heating requirements: 45,7 kWh(m² a)45.7 kWh (m ² a) ZulässigAllowable 86,9 kWh(m² a)86.9 kWh (m ² a)

Nach dem erstellten Wärmeschutznachweis nach der Wärme schutzverordnung 1995 werden für das
Außenmauerwerk: 17,5 cm starke Kalksandsteine als Plansteine, 1800 kg/m³
Außendämmung: WDVS, mit 15 cm Dämmung WLG 0,40
Fenster: Kunstoffenster k-Wert gesamt i.M. 1,2, g-Wert 0,60
Dach: Holzdachstuhl mit Sparren und 16 cm Dämmung WLG 0,35
Decke: DX-Systemdecke mit 6 cm Dämmung WLG 0,40
verwendet. Mit einer Luftdichtigkeit von n_L50 < h^-1 und dem Betrieb einer kontrollierten mechanischen Lüftungsanlage mit WRG (Wär merückgewinnung) von 90% ist ein ermittelter Wärmebedarf von Q_H = 45,7 kWh/m².a erforderlich.After the heat protection certificate according to the Heat Protection Ordinance 1995 is created for the
External masonry: 17.5 cm thick sand-lime bricks as plan stones, 1800 kg / m ³
External insulation: ETICS, with 15 cm insulation WLG 0.40
Windows: Open plastic k-value total 1.2, g-value 0.60
Roof: wooden roof structure with rafters and 16 cm insulation WLG 0.35
Ceiling: DX system ceiling with 6 cm insulation WLG 0.40
used. With an airtightness of n _L50 <h ^-1 and the operation of a controlled mechanical ventilation system with heat recovery (heat recovery) of 90%, a determined heat requirement of Q _H = 45.7 kWh / m ² .a is required.

Noch nicht berücksichtigt bei diesem Nachweis sind jedoch die enormen passiven solaren Wärmegewinne die sich aus der Anord nung der Fen ster im Wohnraum, der massiven Bauteile und der direkte Abzug der Abluft aus diesem Raum ergeben. However, these are not yet taken into account in this verification enormous passive solar heat gains resulting from the arrangement opening of the fen in the living space, the massive components and the direct deduction of the Extract air from this room.

Tabelle 1Table 1

Sonneneinstrahlungen nach Wetterbeobachtungen Auszug aus dem bayrischen Solar- und Windatlas Herausgegeben durch das Bayr. Staatsministerium für Wirtschaft und Verkehr, München, für Region 93. Regensburg/Bayern dargestellt: Zeitraum von September bis Mai eines statisti schen JahresSun exposure after weather observations Extract from the Bavarian solar and wind atlas Published by the Bayr. Ministry of State for Economy and transport, Munich, for region 93. Regensburg / Bavaria shown: Period from September to May of a statistical year

Sonneneinstrahlungen im MonatsmittelAverage monthly sunshine Mittlere Sonneneinstrahlung in kWh/m² für die MonateAverage solar radiation in kWh / m ² for the months

Monatliche Summe der Mittelwerte
Aus Musterhaus zur Verfügung stehende
Summe der monatlichen Sonneneinstrahlung in kWh
Bei einem Gesamtenergiedurchlaßgrad der Verglasung g = 0,6 in kWh
Wirkungsgrad der Lüftungsanlage. Bei i.M. 90%
Geschätzte Energiegewinne bei der Annahme von 125% div. Verluste
Anzahl der Monatstage
Durchschnittlicher täglicher Energiegewinn
Monthly sum of the mean values
Available from model house
Total monthly solar radiation in kWh
With a total energy transmittance of the glazing g = 0.6 in kWh
Efficiency of the ventilation system. At iM 90%
Estimated energy gains assuming 125% div. Losses
Number of days of the month
Average daily energy gain

In dieser tabellarischen Auflistung entfallen auf die Monate September bis Mai durch
9 Einzelglasflächen 0,90 × 2,22 (2,51) m = 18 m² bereits als vermin derte Fläche ermittelt durch den Einstrahlungswinkel für solare Energie bei senkrechten Glasflächen, bei einem
In this tabular list, the months from September to May are omitted
9 single glass surfaces 0.90 × 2.22 (2.51) m = 18 m ² already determined as a reduced surface by the angle of incidence for solar energy with vertical glass surfaces, with one

1.) Gesamtenergiedurchlaßgrad der Verglasung g = 0,6 dem1.) total energy transmittance of the glazing g = 0.6 dem
2.) Wärmerückgewinnungsgrad der Lüftungsanlage mit 90% und für2.) Degree of heat recovery of the ventilation system with 90% and For
3.) sonstige Verluste aus Transmission, Lüftungsleitungsverluste u. a.m. mit circa 15%,3.) other losses from transmission, ventilation pipe losses u. at the. with about 15%,

einen Ist-Überschuß von ca. 4228 kWh Lüftungswärme.an actual surplus of approx. 4228 kWh ventilation heat.

Der passive solare Wärmegewinn von ca. 5530 kWh in den Mona ten der Übergangs- und Winterzeiten wird durch die Wärmespei chereigenschaften massiver Bauteile und der leistungsfähigen Wärmerückgewinnung von 90% unter Berücksichtigung von auftre tenden Verlusten kann damit mit einer verbleibenden Restwärmee nergie von ca. 4228 kWh für das gesamte Gebäude genutzt wer den. The passive solar heat gain of approx. 5530 kWh in the Mona The transition and winter times are due to the heat properties of massive components and powerful ones Heat recovery of 90% taking into account This means that losses can be reduced with residual heat energy of approx. 4228 kWh for the entire building the.

Zusätzliche mechanische Energien für die Nutzung der passiven solaren Wärmeenergie mit der Verteilung für das gesamte Gebäude sind nach diesem Verfahren nicht erforderlich, da die Lüftungsanla ge während der Übergangszeit und Anfall der passiven solaren Ge winne auch bei "Normalbetrieb" tätig ist.Additional mechanical energies for the use of passive solar thermal energy with the distribution for the entire building are not required according to this procedure, since the ventilation system ge during the transition period and the occurrence of passive solar Ge win also works in "normal operation".

Nach dem Wärmeschutznachweis 1995 werden rechnerisch ein Verbrauch von 45,7 kWh/m².a ermittelt.According to the thermal insulation certificate 1995, a consumption of 45.7 kWh / m ² .a is calculated.

Durch die passiven solaren Gewinne in den Übergangs- und Win termonaten als erwärmte Raumabluft der Wärmerückgewinnung zu geführt und genutzt verbessert den Wert Q_H.Due to the passive solar gains in the transition and winter months as heated room exhaust air for heat recovery and used improves the value Q _H.

Der Energiegewinn in den Übergangs- und Wintermonaten beträgt 4228 kWh: 243 Tage der Übergangs-/Wintermonate= 17,40 kWh/d
The energy gain in the transition and winter months is 4228 kWh: 243 days in the transition / winter months = 17.40 kWh / d

Claims

Nutzung passiver Sonnenenergie über Raumlufterwärmung, Spei cherung in massiven Bauteilen, Ableitung der erwärmten Raumluft als Abluft in die kontrollierte mechanische Lüftungsanlage, Aufbe reitung in der Wärmerückgewinnungsanlage des Lüftungsgerätes bei einem Wirkungsgrad von 90%, Verteilung als erwärmte Außen luft im gesamten Gebäude.

(a) Merkmale der Erfindung, die schon zum Stand der Technik gehören.
Das Wissen um die Nutzung der passiven solaren Energie gehört bereits seit langer Zeit zum Stand der Technik. Ebenfalls die für die Gewinnung von Wärmeenergie erforderliche kontrollierte mechani sche Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung von mind. 90%
(b) Merkmale, die für die Erfindung unbedingt erforderlich sind kontrollierte mechanische Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung mit hohem Wirkungsgrad. Massive Bauelemente zur Speicherung der solaren passiven Energie, Zuluft- und Abluftventile,
(c) Merkmale, die zwar hilfreich, aber nicht unbedingt erforderlich sind.
Die Größe und energetischen Werte der verglasten Flächen, die Neigung der Glasflächen zum Sonnenstand gegenüber der Gebäu defassade,

dadurch gekennzeichnet, daß
durch die gleichzeitige Möglichkeit von Zuluft-Zuführungen und Abluft-Ableitungen der für NiedrigEnergieHäuser oder Passivhäuser wichtigen Lüftungsanlage ein eigener kleiner Lüftungskreislauf geschaffen wird.
Dieser "kleine Lüftungskreislauf" wird jedoch nur in Betrieb gesetzt, wenn die passiven solaren Energiegewinne bereits die Raumluft über die Raumtemperatur hinaus erwärmt haben. In einem hierfür geeigneten Wohnraum erfolgt die Zuluft Zuführung einer mechani schen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung bei der gleichzeiti gen Möglichkeit die durch Sonneneinstrahlung gewonnene und er wärmte Raumluft über ein regelbares Abluftventil abzuleiten.
Die Luftmenge der Zuluft entspricht dabei die der Abluftmenge. Da mit sind aufgrund einer stündlichen Luftwechselrate von 0,6 bis 0,8-fache des Nettoraumvolumens Zuglufterscheinungen ausgeschlos sen.
Die Regelung spricht auf den Temperaturvergleich der vorgegebe nen Raumtemperatur zu der tatsächlichen vorhandenen Raumtem peratur an, öffnet oder schließt das Abluftventil über eine Bypass klappe.
Damit können überschüssige Warmluftströme über die geforderten Zimmertemperaturen hinaus über dieses regelbare Abluftventil als warme Abluft in die kontrollierte mechanische Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnungsanlage zurückgeführt werden.
Hier findet dann eine Vermischung der Abluft aus den üblichen Ab lufträumen und den passiven solaren Warmluftgewinne mit kalter Außenluft statt. Die Außenluft wird in der Wärmerückgewinnungs anlage erwärmt und als erwärmte Außenluft im gesamten Gebäude verteilt.
Regelung zum Umschalten der Frischluftzuführung an das Lüf tungsgerät durch die direkte Zuführung zum Gerät oder der Zufüh rung unter Ausnutzung der zu jeder Jahreszeit gleichmäßig vorhan denen Erdwärme durch Leitung der Außenluft in Erdleitungen.
Der Aspekt der Wirtschaftlichkeit ist zu berücksichtigen.
Um einen, besonders in der kalten Jahreszeit dauerhaften Betrieb des kontrollierten mechanischen Lüftungsgerätes mit Wärmerück gewinnung zu gewährleisten ist es erforderlich, ein Eingefrieren des Gerätes auszuschließen.
Bei den am Markt eingeführten Geräten ist i.d.R. ein elektrisch be triebenes Heizgerät eingebaut, das die gefrorenen Kaltluft/Warmluft berührten Teile des Lüftungsgerätes mit WRG auftauen.
Je nach Minustemperaturen und Luftfeuchtigkeit können die Geräte mehrere Stunden durch eingefrieren und dem anschließenden Ab tauungsvorgang ausfallen.
Gerade in diesem Zeitraum ist es äußerst wichtig, daß nicht über freie Lüftung, z. B. Stoßlüftung oder Lüftung über gekippte Fenster erfolgt, sondern das Gerät fehlerlos arbeiten kann. Hierfür stehen Wärmeenergien aus der Erdwärme wirtschaftlich für den Auftau ungsvorgang sowie für die "wärmere" Frischluftzufuhr zur Verfü gung.
Die Nutzung der Erdwärme von ca. + 8°C erfolgt durch das Durch ziehen der Außenluft durch eine in der Baugrube zu verlegende Kunststoffrohrleitung, wirtschaftlich hierfür sind Kunststoffrohre DN 150 (KG-Rohre) die so verlegt werden, daß nur geringe Widerstän de im Leitungsverlauf zu überwinden sind, Leitung wegen auftreten den Kondensat mit 1-2% Gefälle in Richtung des Lüftungsgerätes.
Um die Erdwärme wirtschaftlich zu nutzen, ist es erforderlich, die im Boden auf einer Tiefe von 2,00 m zu jeder Jahreszeit gleichbleiben de Wärme mit einer Temperatur von i.M. ca. + 8°C nur dann in An spruch zu nehmen, wenn die Betriebskosten für den Betrieb des Ventilators der kontrollierten mechanischen Lüftungsanlage mit WRG nicht den zu erwartenden Wärmegewinn aus der Erdwärme nutzung übersteigt. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung ist jedoch von der Bodenart, der Bodenfeuchtigkeit und dem Verdichtungsgrad abhängig.
Hierfür ist eine Regelung erforderlich die von der direkten Zu führung der Außenluft zu der Zuführung der Außenluft über ei ne mind. ca. 80 bis 100 m lange Erdleitung umschaltet unter Berücksichtigung einer Wirtschaftlichkeitsberechnung.
Die Regelung spricht auf den Temperaturvergleich der Außenluft temperatur zur vorgegebenen eingestellten Temperaturwahl an, öff net oder schließt das Umschaltventil der direkten Frischluftzufüh rungen und der über Erdwärmenutzung über eine Bypassklappe.
Für die Einstellung der Regelung werden weiterhin die jeweiligen Schaltpunkte für den Winter- bzw. Sommerbetrieb angegeben, je nach dem die Außenluft erwärmt oder im Sommerbetrieb gekühlt werden soll.Use of passive solar energy via room air heating, storage in massive components, discharge of the heated room air as exhaust air into the controlled mechanical ventilation system, processing in the heat recovery system of the ventilation unit with an efficiency of 90%, distribution as heated outside air throughout the building.

(a) Features of the invention that already belong to the prior art.
Knowledge of the use of passive solar energy has been state of the art for a long time. Also the controlled mechanical ventilation system with heat recovery of at least 90% required for the generation of thermal energy
(b) Features that are essential for the invention controlled mechanical ventilation system with heat recovery with high efficiency. Solid components for storing the solar passive energy, supply air and exhaust air valves,
(c) Features that are helpful but not essential.
The size and energetic values of the glazed surfaces, the inclination of the glass surfaces to the position of the sun in relation to the building's facade,

characterized in that
A separate small ventilation circuit is created by the simultaneous possibility of supply air supply and exhaust air discharge of the ventilation system important for low-energy houses or passive houses.
However, this "small ventilation circuit" is only put into operation if the passive solar energy gains have already warmed the room air above room temperature. In a suitable living space, the supply air is supplied to a mechanical ventilation system with heat recovery with the simultaneous possibility of diverting the room air, which is obtained by solar radiation and warmed, via a controllable exhaust air valve.
The air volume of the supply air corresponds to that of the exhaust air volume. This prevents drafts due to an hourly air exchange rate of 0.6 to 0.8 times the net room volume.
The control responds to the temperature comparison of the specified room temperature with the actual room temperature, opens or closes the exhaust air valve via a bypass flap.
Excess hot air flows above the required room temperatures can be returned as warm exhaust air to the controlled mechanical ventilation system with heat recovery system via this controllable exhaust air valve.
This is where the exhaust air from the usual air spaces and the passive solar warm air gains are mixed with cold outside air. The outside air is heated in the heat recovery system and distributed as heated outside air throughout the building.
Regulation for switching the fresh air supply to the ventilation unit by direct supply to the unit or the supply using the geothermal heat that is uniformly available at all times of the year by ducting the outside air into underground lines.
The aspect of economy must be taken into account.
In order to ensure that the controlled mechanical ventilation unit with heat recovery can operate continuously, especially in the cold season, it is necessary to prevent the unit from freezing.
As a rule, an electrically operated heater is installed in the devices launched on the market, which thaw the parts of the ventilation device that are in contact with frozen cold / warm air with heat recovery.
Depending on the sub-zero temperatures and humidity, the devices can freeze for several hours and then fail to defrost.
It is extremely important during this period that free ventilation, e.g. B. shock ventilation or ventilation via tilted windows, but the device can work flawlessly. For this, thermal energy from geothermal energy is available economically for the thawing process and for the "warmer" fresh air supply.
The geothermal energy of approx. + 8 ° C is used by drawing the outside air through a plastic pipe to be laid in the construction pit, economically for this are plastic pipes DN 150 (KG pipes) which are laid in such a way that only slight resistances in the pipe run to be overcome, due to the condensate occurring with a 1-2% gradient in the direction of the ventilation unit.
In order to use geothermal energy economically, it is necessary to only use the constant heat in the ground at a depth of 2.00 m at any time of the year at a temperature of approx. + 8 ° C if the operating costs for the operation of the fan of the controlled mechanical ventilation system with heat recovery does not exceed the expected heat gain from geothermal energy use. However, an economic efficiency calculation depends on the type of soil, the soil moisture and the degree of compaction.
This requires a control system that switches from direct supply of the outside air to the supply of outside air via an earth pipe that is at least approx. 80 to 100 m long, taking into account an economic efficiency calculation.
The control responds to the temperature comparison of the outside air temperature for the specified set temperature, opens or closes the changeover valve of the direct fresh air supply and the use of geothermal energy via a bypass flap.
To set the control, the respective switching points for winter and summer operation are also specified, depending on the outside air to be heated or cooled in summer operation.