DE3710667A1 - Integrierte anlage fuer die beheizung und waermeregelung eines gebaeudes mit sonnenenergie, dazugehoerende verbundplatte und gebaeude mit einer solchen anlage und einer solchen platte - Google Patents
Integrierte anlage fuer die beheizung und waermeregelung eines gebaeudes mit sonnenenergie, dazugehoerende verbundplatte und gebaeude mit einer solchen anlage und einer solchen platteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine integrierte Anlage für die Beheizung
und Wärmeregelung eines Gebäudes mit Sonnenenergie, die
das Erhalten einer behaglichen Temperatur im Innern des Gebäudes
mit Hilfe der Energie ermöglicht, die aus der Sonnenstrahlung
gewonnen wird wenn die Sonne scheint, und mit Hilfe einer Zusatzheizung,
die so selten wie möglich einschaltet, wenn längerzeitige
schlechte Witterungen eine Nutzung der Sonnenenergie
verhindern.
Die Erfindung betrifft auch eine Verbundbauplatte, die zu einer
solchen Anlage gehört, sowie ein Gebäude, das eine solche
Anlage und eine solche Platte umfasst.
Man kennt bereits (belgisches Patent 8 87 871) ein System für
die Konstruktion und die Integration eines Gebäudes mit Sonnenbeheizung,
das ein passives System mit Isoliervorrichtungen,
mit wärmetechnischen Masseeffekten, Ausrichtung der strahlungsexponierten
Flächen sowie ein aktives System umfasst, das aus
Solaraufnehmern mit Luftpulsierung, aus einer senkrechten
Kalorienspeicherfläche mit Flußkiesel und aus einem Lüftungs-
und Regelungssystem besteht.
Man kennt auch Sonnenbeheizungssysteme mit integriertem Kreislauf
aus einer wärmeführenden Flüssigkeit, des Typs Wasser-
oder Luftsolaraufnehmer. Das allgemeine Prinzip dieser Aufnehmer
beruht auf der Gewinnung von Kalorien aus der Sonnenstrahlung
zum Klimatisieren der Innenluft bei gleichzeitiger Begrenzung
des Umfangs der verglasten Flächen um die thermische Unbehaglichkeit
zu vermeiden, die auf den Treibhauseffekt zurückzuführen
ist, den eine umfangreiche verglaste Fläche beim Fehlen
angemessener Mittel zur Wärmeregelung bewirken würde.
Diese Systeme funktionieren im allgemeinen zufriedenstellend
und ermöglichen eine erhebliche Einsparung bei der Heizungs-
und Regelungsenergie, insbesondere im Winter. Die damit erzielten
Einsparungen sind jedoch im Vergleich zur anfänglichen
Investition ungenügend, die zum Einrichten der bekannten Systeme
erforderlich ist. Außerdem sind die bekannten Systeme in der
Sommerzeit leistungsschwach und müssen dann einfach ausgeschaltet
werden. Im allgemeinen sind sie nicht in der Lage,
die Temperaturen im Behaglichkeitsbereich zu regulieren. An
der Investition gemessen, ist ihre Lebensdauer verhältnismäßig
kurz.
Die Erfindung will diese Unzulänglichkeiten beseitigen und dazu
schlägt sie eine integrierte Anlage für die Beheizung und
Wärmeregelung eines Gebäudes mit Sonnenenergie vor, die das Erhalten
einer behaglichen Temperatur im Innern des Gebäudes mit
Hilfe der Energie ermöglicht, die aus der Sonnenstrahlung gewonnen
wird, und gegebenenfalls mit Hilfe einer Zusatzheizung,
wobei diese Anlage kombiniert mindestens folgendes umfasst:
- - eine Fläche in der Form einer Isolierwand, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist und für diese Sonnenstrahlung durchlässig ist, insbesondere eine verglaste Fläche, wobei nicht notwendigerweise eine Solaraufnehmervorrichtung mit integriertem Kreislauf aus wärmeführender Flüssigkeit des Typs Flachsolaraufnehmer oder eines anderen Typs eingesetzt werden muß;
- - Mittel zum natürlichen Speichern von Kalorien, wobei diese Mittel ein Bestandteil der Gebäudestruktur sind und mindestens zum Teil aus der Struktur selbst des Gebäudes bestehen, dessen Masse größer als die normalerweise für die Konstruktion des Gebäudes zum Herstellen des Wärmeleitwiderstands erforderliche Masse ist;
- - Mittel zum Zwangsspeichern der Kalorien;
- - Mittel für den Wärmeaustausch zwischen der von den Luftumlaufmitteln herangeführten Luft und den Mitteln zum Zwangsspeichern der Kalorien;
- - Mittel für den Zwangsumlauf der Luft zwischen den Räumen des Gebäudes, der Außenluft des Gebäudes, den Mitteln zur Kalorienspeicherung und den Mitteln für den Wärmeaustausch.
Die Mittel zur Kalorienspeicherung sind uneinheitlich über die
Höhe des Gebäudes angebracht, wobei der untere Teil des Gebäudes
die Mittel zum Zwangsspeichern der Kalorien umfasst während der
obere Teil des Gebäudes keinerlei Mittel zum Zwangsspeichern
von Kalorien umfasst und möglichst leicht gestaltet wird um
jede Anhäufung von Kalorien zu verhindern und um seine natürliche
Kalorienspeicherfähigkeit zu verringern; die Mittel für
den Luftumlauf umfassen Mittel zum Verändern der im Umlauf befindlichen
Luftmenge, insbesondere zwei Ventilatoren, einen
mit hohem Durchsatz und einen mit niedrigem Durchsatz; die
Mittel für den Wärmeaustausch sind in die Verbundbodenplatte
integriert und die Mittel für den Luftumlauf umfassen einen
Kreis für die Luftzufuhr zu diesen Wärmeaustauschmitteln; die
Mittel zum Zwangsspeichern der Kalorien verfügen über ein Wärmespeichervermögen,
das die Kapazität der Mittel zum natürlichen
Speichern der Kalorien überschreitet oder dieser entspricht;
die Mittel zum Zwangspeichern der Kalorien bestehen
aus mindestens einer Verbundplatte, insbesondere aus einer unteren
Bodenplatte, die integrierte Mittel zur Wärmespeicherfähigkeit,
Mittel für den Wärmeaustausch und Mittel für den
Zwangsumlauf der Luft in den Wärmeaustauschmitteln gemäß einer
bestimmten Bahn umfassen.
Die Luftumlaufmittel umfassen außerdem Mittel zum Ansaugen der
Luft in das Innere des Gebäudes, Mittel zum Ansaugen aus der
Außenluft, Mittel zum Versorgen der Wärmeaustauschmittel, Mittel
zum Verdrängen der aus den Wärmeaustauschmitteln kommenden
Luft, und zwar, einesteils, in das Innere des Gebäudes und/oder
anderenteils, in die Außenluft. Die erfindungsgemäße Anlage
umfasst außerdem Mittel zum Regeln des Luftumlaufs, die aus
Mitteln zum Messen der Temperaturen und/oder der Durchsatzleistungen,
aus Mitteln mit Verteilungsventilen oder -klappen
und aus logischen elektronischen Schaltmitteln bestehen, die
es ermöglichen, in Abhängigkeit von der Witterung den Luftumlauf
nach zumindest einem der fünf folgenden Kreise zu betätigen:
- - ein erster geschlossener Kreis mit hohem Durchsatz, durch den die Luft aus dem Innern des Gebäudes vom leistungsstarken Ventilator in die Ansaugmittel angesaugt wird, dann durch die Zufuhrmittel in die Wärmeaustauschmittel strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln abkühlt und dabei Kalorien an die Zwangsspeicherungsmittel abgibt, dann durch die Rückstaumittel in das Innere des Gebäudes gedrängt und dort von der Sonnenstrahlung erwärmt wird, worauf sie auf dem Wege der natürlichen Konvektion zu den Ansaugmitteln zurückströmt;
- - ein zweiter offener Kreis mit hohem Durchsatz, über den die Warmluft aus dem Innern des Gebäudes vom leistungsstarken Ventilator in die Ansaugmittel gesaugt und unmittelbar mit Hilfe der Mittel zur Verdrängung in die Außenluft, in die Außenluft des Gebäudes verdrängt wird, während Frischluft mit Hilfe der Mittel zum Ansaugen aus der Außenluft, aus der Außenluft angesaugt und in das Innere des Gebäudes gedrängt wird;
- - ein dritter offener Kreis mit hohem Durchsatz, über den Luft aus der Außenluft mit Hilfe des leistungsstarken Ventilators in die Ansaugmittel gesaugt wird und dann durch die Zufuhrmittel in die Wärmeaustauschmittel strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln erwärmt wird indem sie die Kalorien der sich abkühlenden Zwangsspeichermittel aufnimmt, und dann mit Hilfe der Verdrängungsmittel in die Außenluft des Gebäudes verdrängt wird;
- - ein vierter offener Kreis mit niedrigem Durchsatz, über den Luft aus dem Innern des Gebäudes vom leistungsschwachen Ventilator in die Ansaugmittel gesaugt wird und dann durch die Zufuhrmittel in die Wärmeaustauschmittel strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln abkühlt und dabei Kalorien an die Zwangsspeichermittel abgibt, dann in die Außenluft des Gebäudes mit Hilfe der Verdrängungsmittel verdrängt wird, wobei die zur Erneuerung erforderliche Frischluft durch normalen Unterdruck aus der Außenluft angesaugt wird;
- - ein fünfter offener Kreis mit niedrigem Durchsatz, über den Luft aus dem Innern des Gebäudes vom leistungsschwachen Ventilator in die Ansaugmittel gesaugt und dann unmittelbar mit Hilfe der Verdrängungsmittel in die Außenluft des Gebäudes verdrängt wird, wobei die zur Erneuerung erforderliche Frischluft durch normalen Unterdruck aus der Außenluft angesaugt wird.
Die logischen Schaltmittel stellen den Luftumlauf wie folgt
her:
- - gemäß dem ersten geschlossenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung oder sonstige Mittel die Luft im Innern des Gebäudes spürbar erwärmen und wenn die Innentemperatur eine vorgegebene Grenzwerttemperatur TL 1 unterschreitet und die Temperatur der Wärmeaustauschmittel überschreitet, wobei die Temperatur der Zwangsspeichermittel und/oder Wärmeaustauschmittel unterhalb einer vorgebenenen Grenzwerttemperatur TL 2 verbleibt;
- - gemäß dem zweiten offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung oder sonstige Mittel die Luft im Innern des Gebäudes spürbar erwärmen und wenn die Innentemperatur einer vorgegebenen Grenzwerttemperatur TL 1 entspricht oder diese überschreitet und/oder wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel und/ oder der Wärmeaustauschmittel einer Grenzwerttemperatur TL 2 entspricht oder diese überschreitet;
- - gemäß dem dritten offenen Kreis, wenn die Außentemperatur die Temperatur der Zwangsspeichermittel und/oder der Wärmeaustauschmittel unterschreitet, insbesondere nachts im Sommer, und wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel und/oder der Wärmeaustauschmittel eine vorgegebene Grenzwerttemperatur TL 3 überschreitet, die dazu erforderlich ist, die thermische Behaglichkeit des Gebäudes zu gewährleisten, insbesondere tagsüber im Sommer;
- - gemäß dem vierten offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung fehlt und/oder zum spürbaren Erwärmen der Luft im Innern des Gebäudes unzureichend ist, und/oder wenn die Zusatzheizung eingeschaltet ist und wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel und/oder der Wärmeaustauschmittel die Raumlufttemperatur im Innern des Gebäudes unterschreitet;
- - gemäß dem fünften offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung fehlt und/oder zum spürbaren Erwärmen der Raumluft im Innern des Gebäudes unzureichend ist und wenn die Lufttemperatur im Innern des Gebäudes die Temperatur der Zwangspeichermittel und/oder der Wärmeaustauschmittel unterschreitet oder wenn der erste oder der dritte Kreis eingeschaltet ist.
Eine erfindungsgemäße Verbundplatte umfasst eine Wärmeaustauschlage,
die insbesondere Wärmeaustauschmittel umfasst und zwischen
zwei Betonschichten eingebettet ist, die Mittel zum
Zwangsspeichern von Kalorien bilden; die so gebildete Einheit
ist an allen Flächen isoliert, mit Ausnahme derjenigen, die
in Berührung mit der Luft im Innern des Gebäudes steht bzw.
stehen; die Wärmeaustauschmittel bestehen, beispielsweise, aus
einem waagerechten Flußkieselbett; die Verteilungs- und Aufnahmekammern
der Wärmeaustauschlage sind so angeordnet, daß
der Lufteingang in der Verteilungskammer sich diagonal gegenüber
dem Luftausgang der Aufnahmekammer befindet, und zwar um
den Wärmeaustausch in den Wärmeaustauschmitteln auszugleichen;
die Wärmeaustauschlage umfasst eine Vielzahl von Verteilungskanälen,
die in eine Vielzahl von Aufnahmekanälen eingereiht
sind oder, als Variante, umfasst sie einen einzelnen Verteilungskanal
und einen einzelnen Aufnahmekanal.
Ein ein- oder mehrstöckiges erfindungsgemäßes Gebäude, insbesondere
ein einstöckiges Wohnhaus oder eine Gruppe von Wohnhäusern
umfasst eine integrierte Anlage für Beheizung und Wärmeregelung
mit Sonnenenergie gemäß der Erfindung und mindestens
eine Verbundplatte, insbesondere eine Bodenplatte gemäß der
Erfindung; die Außen- und Grundmauern sind vorzugsweise Doppelmauern
mit zwischenliegenden Isoliermitteln; der spezifische
Bodenbelag im Erdgeschoß ist Bestandteil der unteren Verbundplatte;
die Trennplatten zwischen den Etagen sind großzügig
bemessen aber nicht isoliert um das Aufsteigen der Warmluft im
Gebäude durch Konvektion/Leitung zu ermöglichen; die Wände der
oberen Etage und die obere Decke sind aus Leichtmaterial gefertigt
und umfassen Außenisoliermittel.
Die Erfindung ermöglicht damit erhebliche Energieeinsparungen
bei gleichzeitiger Erhaltung einer hervorragenden thermischen
Behaglichkeit im Innern des Gebäudes, im Winter wie
im Sommer.
Weitere kennzeichnende Eigenschaften und Vorteile der Erfindung
ergeben sich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer
vorzugsweisen Ausführungsform dieser Erfindung, unter Bezugnahme
auf die Abbildungen in der Anlage:
- - Abb. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht gemäß der Süd/Nord-Mittellinie eines erfindungsgemäßen Gebäudes, wobei der Süden sich links und der Norden rechts von der Abbildung befindet.
- - Abb. 2a, 2b, 2c, 2d sind waagerechte Schnittansichten einer erfindungsgemäßen Verbundplatte, wobei die vorzugsweisen Anordnungen der Wärmeaustauschmittel veranschaulicht werden.
- - Abb. 3 ist eine teilweise senkrechte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbundplatte.
- - Abb. 4 ist eine schematische Ansicht, die die Luftumlaufmittel einer erfindungsgemäßen Anlage veranschaulicht.
Die Erfindung betrifft eine integrierte Anlage für die Beheizung
und Wärmeregelung eines Gebäudes 1 mit Sonnenenergie, die
es ermöglicht, die Luft im Innern 2 des Gebäudes 1 auf einer
behaglichen Temperatur zu halten, und zwar ungeachtet der
Witterung an der Außenluft 3 des Gebäudes 1. Damit ermöglicht
sie die Einsparung eines großen Teils der Ausgaben, die normalerweise
in der kalten Jahreszeit für das Beheizen der Luft
getätigt werden, sowie auch das Abkühlen der Innenluft auf
einfache Art und Weise und kostengünstiger während der warmen
Jahreszeit.
Eine traditionelle (nicht dargestellte) Zusatzheizvorrichtung
ist vorteilhafterweise vorgesehen um eine erfindungsgemäße Anlage
dann zu unterstützen, wenn der Himmel bei kalter Witterung
bedeckt ist. Ab einer bestimmten Breite ermöglicht die
erhebliche Leistungsstärke der Erfindung jedoch sogar den Verzicht
auf diese Zusatzbeheizung.
Die Erfindung läßt sich vorteilhaft bei einem Gebäude 1 des
Typs Wohnhaus oder Gruppe von Wohnhäusern einsetzen.
Eine erfindungsgemäße Anlage wie die in den Abbildungen dargestellte
Anlage umfasst als Kombination:
- - eine Fläche 4, die von einer Wand gebildet wird, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt und für die Sonnenstrahlung durchlässig ist, insbesondere eine verglaste Fläche, ohne notwendigerweise auf eine Solaraufnahmevorrichtung mit integriertem Kreislauf aus wärmeführender Flüssigkeit des Typs Flachsolaraufnehmer oder eines sonstigen Typs zurückzugreifen.
- - Mittel 5 zum natürlichen Speichern von Kalorien, wobei diese Mittel ein Bestandteil der Struktur 6 des Gebäudes 1 sind und mindestens zum Teil von der Struktur 6 des Gebäudes 1 gebildet werden, deren Masse größer als diejenige ist, die normalerweise für die Konstruktion des Gebäudes 1 erforderlich ist, um die Wärmeleitfähigkeit herzustellen;
- - Mittel 11 für die Zwangsspeicherung von Kalorien;
- - Mittel 8 für den Wärmeaustausch zwischen der von den Luftumlaufmitteln 7 herangeführten Luft und den Kalorienzwangsspeichermitteln 11;
- - Mittel 7 für den Zwangsumlauf der Luft zwischen den Räumen des Gebäudes 1, der Außenluft 3 des Gebäudes, den Mitteln 5, 11 für die Kalorienspeicherung und den Wärmeaustauschmitteln 8.
Es kann jedoch eine Solaraufnahmevorrichtung mit integriertem
Kreislauf aus wärmeführender Flüssigkeit vorgesehen werden,
beispielsweise zur Lieferung von Warmwasser. Gemäß der Erfindung
ist eine solche Aufnahmevorrichtung für die Erwärmung
oder thermische Regelung der Raumluft nicht erforderlich.
Die Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Anlage entspricht mindestens
der Lebensdauer des Gebäudes 1. Nur die Klappen und
die Ventilatoren haben eine kürzere Lebensdauer.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung umfasst
das Gebäude 1 ein Erdgeschoß 9 und eine Etage 10.
Von unten nach oben betrachtet, besteht die Struktur 6 des Gebäudes
aus der Verbundplatte 11, die in Berührung mit dem Boden
steht (nachstehend ausführlicher beschrieben), aus den unteren
peripheren oder äußeren Mauern 12 des Erdgeschosses 9,
aus den Trennwänden 13 der Räume des Erdgeschosses 9, aus einer
Trennplatte 14, die die Decke des Erdgeschosses 9 und den Fußboden
der Etage 10 bildet, aus den oberen peripheren oder
äußeren Mauern 15 der Etage 10, aus den Trennwänden 16 der Räume
der Etage 10, aus einer Etagendecke 17 und aus einem Gebälk
18 und einem Dach 19. Nicht dargestellte Pfosten und Balken
können, falls erforderlich, in angemessener Weise vorgesehen
werden.
Ein erfindungsgemäßes Gebäude 1 besteht, beispielsweise, aus
einem an der Südseite gelegenen Wohnteil 20 und aus einem an
der Nordseite gelegenen Nutzraumteil 21. Der Nutzraumteil 21
hat mindestens eine Etage weniger als der Wohnteil 20. Der
First 22 des Dachs 19 liegt rechtwinklig zur senkrechten symmetrischen
Mittelebene des Wohnteils 20 und das Gebälk 18 und
das Dach 19 sind an der Nordseite verlängert um den Nutzraumteil
21 zu überdecken und so eine Abschirmung zu bilden, die
den Nordwind nach oben abdrängt. Im folgenden geht man davon
aus, daß die erfindungsgemäße Anlage und Platte nur für den
Wohnteil 20 Anwendung finden, da eine Beheizung oder Wärmeregelung
des Nutzraumteils 21 im allgemeinen nicht zweckmäßig
ist.
Die Kalorienzwangsspeichermittel 11 bestehen mindestens aus
einer Verbundplatte 11, insbesondere aus einer unteren Bodenplatte,
die auf integrierte Art und Weise die Mittel 8, 26, 28
für die Wärmespeicherfähigkeit, die Wärmeaustauschmittel 8
und die Mittel 31, 32, 33, 34 für den Zwangsumlauf der Luft
in den Wärmeaustauschmitteln 8 entsprechend einer bestimmten
Bahn umfasst.
Der Nutzraumteil 21 umfasst, beispielsweise, eine Garage mit
darüberliegendem Speicher, und schließt an den Wohnteil 20
an der Nordseite auf mindestens einer mittleren Partie dieses
Wohnteils 20 an.
Gemäß der Erfindung sind die Kalorienspeichermittel 5, 11 uneinheitlich
über die Höhe des Gebäudes 1 angeordnet, wobei
der untere Teil 9 des Gebäudes 1 die Mittel 11 für die Zwangsspeicherung
von Kalorien umfasst, während der obere Teil des
Gebäudes 1 keine Mittel 11 für die Zwangsspeicherung von Kalorien
umfasst und möglichst leicht gestaltet ist um jedes Anhäufen
von Kalorien zu verhindern und das natürliche Kalorienspeichervermögen
zu verringern.
Dazu bildet die Bodenverbundplatte 11, Mittel 11 für die
Zwangsspeicherung der Kalorien und zeigt eine Dicke auf, die
dem Zweifachen der Normaldicke einer traditionellen Bodenplatte
entspricht, insbesondere mindestens 45 cm während sie traditionsgemäß
nur 10 bis 20 cm dick ist. Die Bodenverbundplatte 11
ist vom Boden und von den Gründungen 23 wärmeisoliert, und zwar
mit Hilfe von Isoliermitteln 24, 25, die aus den doppelten
Grundmauern 23 des Gebäudes 1 im Verbund mit einer oder mehreren
Isoliermaterialschichten bestehen, deren Dicke 7 cm überschreitet,
insbesondere etwa 14 cm dick sind, so daß eine
nicht wärmeisolierte Verdämmung nach oben gebildet wird. Die
erfindungsgemäße Platte besteht (Abb. 3), ausgehend von
der untersten Schicht, aus einer Grundschicht 26 aus Eisenbeton,
die zwischen 5 und 10 cm dick ist, beispielsweise 8 cm, aus
einer Wärmeaustauschlage 27, die insbesondere Wärmeaustauschmittel
umfasst, die in diese Lage 27 eingebettet sind, wobei
diese Lage zwischen 20 und 35 cm, beispielsweise 31 cm dick
ist, aus einer oberen Schicht 28 aus Eisenbeton, die insbesondere
ein Bestandteil der Kalorienspeichermittel 5 ist, deren
Dicke zwischen 20 und 30 cm, beispielsweise 27 cm beträgt, und
aus einer Unterschicht 29, die den Bodenbelag 30 trägt, beispielsweise
Fliesenbelag. Die Dicke der Unterschicht beträgt
zwischen 3 und 10 cm, beispielsweise 9 cm.
Die Wärmeaustauschlage 27 liegt so zwischen zwei Betonschichten
26, 28 eingebettet, die die Mittel 11 der Kalorienzwangsspeicherung
bilden. Die so gebildete Einheit ist einwandfrei an allen
Flächen isoliert, mit Ausnahme derjenigen, die in Berührung
mit der Luft im Innern 2 des Gebäudes 1 steht bzw. stehen.
Die Abb. 2a, 2b, 2c und 2d veranschaulichen verschiedene
Ausführungsarten der Wärmeaustauschlage 27.
Die Wärmeaustauschlage 27 umfasst einen Lufteingang 31, einen
Luftausgang 32, mindestens einen Kanal, der die Luftverteilungskammer
beim Eingang bildet, mindestens einen Kanal, der
die Luftaufnahmekammer 34 beim Ausgang bildet, und Mittel 8
für den Kalorienaustausch mit der Umlaufluft, insbesondere
ein waagerechtes Flußkieselbett. Diese Kiesel spielen
auch die Rolle einer Kalorienzwischenspeicherung zwischen
der Umlaufluft und den Betonschichten 26, 28 für die Kalorienzwangsspeicherung.
Die Wärmeaustauschlage 27 einer erfindungsgemäßen Platte 11
ist im allgemeinen rechteckig im waagerechten Schnitt. In einer
ersten Ausführungsvariante (Abb. 2c, 2d) sind die Verteilungskammern
33 und die Luftaufnahmekammern 34 parallel zur
Breite der Lage 27 und die Luft zirkuliert zwischen diesen
Kammern 33, 34 in etwa parallel zu Länge der Lage 27. In einer
zweiten Ausführungsvariante (Abb. 2c, 2d) sind die Kammern
33, 34 parallel zur Länge der Lage 27 und die Luft zirkuliert
zwischen diesen beiden Kammern 33, 34 in etwa parallel
zur Breite der Lage 27.
Um den Wärmeaustausch in den Wärmeaustauschmitteln 8 auszugleichen,
sind die Verteilungskammern 33 und die Aufnahmekammern
34 so angeordnet, daß der Lufteingang in der Verteilungskammer
33 diagonal entgegengesetzt zum Luftausgang 32 der Aufnahmekammer
34 liegt.
In einer ersten Variante (Abb. 2a, 2c) umfasst die Wärmeaustauschlage
27 der Platte 11 eine Einzelverteilungskammer 33
und eine Einzelaufnahmekammer 34, die jeweils entlang zwei
gegenüberliegenden Seiten der Platte 11 angeordnet sind. In
einer zweiten, wesentlich vorteilhafteren Variante (Abb. 2b,
2d( bestehen die Verteilungskammern 33 und die Aufnahmekammern
34 jeweils aus einer Vielzahl von Luftaufteilungskanälen,
die zwischengeschoben und durch Kammern miteinander verbunden
sind um die Geschlossenheit des Wärmeaustauschs zu gewährleisten.
Die Aufteilungskanäle, die die Verteilungskammern
33 und die Aufnahmekammern 34 bilden, zeigen Lochungen auf, die
gleichmäßig über ihre Länge verteilt sind, und sie sind an ihrem
Außenende verschlossen.
Die Variante 2d, bei der die Kanäle nach der Breite der Lage
27 angeordnet sind, ist eine besonders vorgezogene Ausführung.
Die gelochte Gesamtfläche der die Kammern 33, 34 bildenden Kanäle
überschreitet je Kanalmeter, bezogen auf die Außenfläche
eines Kanalmeters, 10% insbesondere etwa 30%. Das gesamte
Wärmespeichervermögen der Platte 11 überschreitet pro waagerechten
Quadratmeter 150 Wh/m2 · c und beträgt insbesondere etwa
400 Wh/m2 · c. Die Berührung zwischen der oberen Fläche der
Wärmeaustauschmittel 8 und der oberen Betonschicht 28 ist unmittelbar,
unter Ausschluß jedes Isoliermaterials, und der Umfang
der oberen Fläche der Wärmeaustauschmittel 8 überschreitet
den Umfang der waagerechten Fläche der Platte 11 um 50%, insbesondere
um etwa 65%. Die Dicke der Betonschicht 28 über
der Wärmeaustauschlage 27 überschreitet 20 cm und beträgt insbesondere
etwa 37 cm. Diese Dicke bewirkt eine Vereinheitlichung
der Temperaturen an ihrer mit der Innenluft des Gebäudes
1 in Berührung stehenden Fläche sowie eine Phasenverschiebung
der Verlagerung der Wärmefront, die 4 Stunden überschreitet
und insbesondere etwa 8 Stunden beträgt. Alle diese Maßnahmen
ermöglichen eine einheitliche Aufteilung des Luftumlaufs in den
Wärmeaustauschmitteln 8.
Die Mittel 11 für die Zwangsspeicherung gemäß der Erfindung
stellen demzufolge auch Phasenverschiebungsmittel für die Verlagerung
der Kalorien im Innern 2 des Gebäudes 1 dar, wobei
sie die Herstellung des Wärmeausgleichs im Innern 2 des Gebäudes
1 verschieben.
Die Pfeile der Abb. 2a bis 2d zeigen schematisch den
Luftumlauf durch die Wärmeaustauschmittel 8.
Gemäß der Erfindung bestehen die Mittel 11 für die Zwangsspeicherung
der Kalorien u. a. aus der bereits erwähnten unteren
Verbundbodenplatte 11. Die Mittel 5 für die natürliche Kalorienspeicherung
bestehen mindestens aus einer Trennzwischenplatte
14 über der unteren Verbundbodenplatte 11, und deren
Dicke entspricht mindestens der doppelten Normaldicke, insbesondere
mindestens 26 cm, und/oder aus peripheren Mauern 12
und Innenmauern 13 zum Trennen der Räume des unteren Teils 9,
wobei diese aus Baustoffen mit hohem Wärmespeichervermögen
errichtet sind, insbesondere aus schwerem Vollbeton. Die unteren
peripheren Mauern 12 sind Doppelwände und umfassen Isoliermittel
35, beispielsweise eine Isoliermaterialschicht zwischen
den beiden Wänden, die diese Mauern 12 bilden. Diese
letztere Maßnahme wird vorteilhafterweise nur für die Mauern
12, 15 vorgesehen, von denen der Wohnteil 20 umfasst wird.
Es ist nämlich unzweckmäßig, besondere Isoliermittel für die
Außenmauern des Nutzraumteils 21 vorzusehen.
Dagegen besteht, erfindungsgemäß, die Struktur 6 des oberen
Teils 10 des Gebäudes 1 aus Leichtbaustoffen wie aus Beton mit
expandierten Zuschlagstoffen, und sie ist von der Außenluft 3
auf die gleiche Art und Weise wie die peripheren unteren Mauern
durch Außenisoliermittel 35 isoliert. Die Aufbaustruktur
ist von der Außenluft 3 mit Isoliermitteln 35 isoliert, deren
Dicke die Normaldicke um mindestens 50% überschreitet und,
insbesondere, etwa 15 cm bei den Aufbaumauern 15 und 24 cm bei
der Decke 17 des oberen Teils 10 des Gebäudes 1 beträgt.
Die Trennplatte(n) 14 zwischen den Etagen ist/sind großzügig
bemessen, aber nicht isoliert, um der Warmluft das Aufsteigen
im Gebäude 1 durch Konvektion/Leitung zu ermöglichen.
Als Variante oder kombiniert, kann mindestens eine Trennplatte
14 aus einer erfindungsgemäßen Verbundplatte 11 bestehen, obwohl
dies bei der dargestellten vorzugsweisen Ausführungsart
nicht der Fall ist.
Jede transparente Isolierfläche 4 besteht aus Multi-Isolierverglasungen,
deren Solarfaktor insbesondere etwa 0,6 bis
0,65 beträgt, und zwar bei einem Verlustkoeffizienten k von
weniger als 1,5 W/m2 · c, mit oder ohne Hinzufügung von Isolierblenden
in der Nacht.
Die Mittel 11 für die Zwangsspeicherung der Kalorien verfügen
über ein Wärmespeichervermögen, das demjenigen der Mittel 5
für die natürliche Speicherung der Kalorien entspricht oder
dieses Vermögen überschreitet.
Die Südfassade und/oder der Winkel, der von den Richtungen
Südost und Südwest des Wohnteils 20 gebildet wird, besteht
aus verglasten Ausschnitten, die eine Isolierfläche 4 bilden,
beispielsweise über die gesamte Höhe.
Ein Gebäude 1 gemäß der Erfindung kann ohne Solaraufnahmevorrichtung
mit integriertem Umlauf aus wärmeführender Flüssigkeit
des Typs Flachsolaraufnehmer oder eines sonstigen Typs,
mit Luft oder mit Wasser, gestaltet werden. Dagegen ist der
Umfang der transparenten Isolierfläche 4 deutlich größer im
Vergleich zur üblichen Norm bei Anlagen üblicher Masse mit
Kalorienspeichermitteln.
Das Verhältnis des Umfangs der transparenten Isolierfläche 4
im Winkel, der von den Richtungen Südost und Südwest gebildet
wird, zum Volumen der beheizten und/oder regulierten Innenluft
des Gebäudes 1 überschreitet 5%, insbesondere etwa 10%.
Dieses hohe Verhältnis der transparenten Isolierfläche 4 erzeugt
im Innern einen Treibhauseffekt, der jedoch keine thermische
Unbehaglichkeit bewirkt, da er mit Hilfe der Mittel 11
für die Zwangsspeicherung der Kalorien, der Mittel 7 für den
Luftumlauf im Gebäude 1 und der Wärmeaustauschmittel 8 reguliert
wird.
Das Gewicht des Mauerwerks und des Betons der Verbundplatte(n)
11, die Zwangsspeichermittel bildet bzw. bilden, überschreitet,
bezogen auf das Volumen der beheizten und/oder regulierten
Innenluft des Gebäudes 1, 100 kg/m3 und beträgt insbesondere
etwa 330 kg/m3, und das Gesamtgewicht der Mittel 5, 11 für die
natürliche und die Zwangsspeicherung, die aus der Verbundbodenplatte
11, der/den Trennzwischenplatte(n) 14 und den peripheren
Mauern 12 und Innenmauern 13 des unteren Teils 9 bestehen,
überschreitet, bezogen auf das gleiche Luftvolumen, 280 kg/m3
und beträgt insbesondere etwa 560 kg/m3.
Vom Erfinder wurden Berechnungen für ein Einzelhaus mit drei
Schlafzimmern, einem Wohn/Eßraum und einer Garage vorgenommen,
mit einer bewohnbaren Fläche von 100 m2, wobei die verglaste
Fläche 4 nach Süden etwa 25 m2 entspricht, das Volumen V 1 des
Betons und des Mauerwerks etwa 75 bis 80 m3 beträgt, die Wärmeaustauschmittel
8 aus 10 bis 11 m3 Flußkiesel bestehen, die
das Wärmespeichervermögen im gleichen Umfang erhöhen und demzufolge
einen Teil der Mittel 11 für die Zwangsspeicherung der
Kalorien bilden. Damit stellen die Wärmeaustauschmittel 8
einen Teil der Mittel 11 für die Zwangsspeicherung der Kalorien
dar, insbesondere im Umfang von 12% des Volumens der Mittel
5, 11 für die natürliche und die Zwangsspeicherung der Kalorien.
Die Wärmemasse ist von der Außenluft 3 sehr wirksam durch die
Isoliermittel 24, 25, 35 sowie durch andere Maßnahmen isoliert
(insbesondere um Wärmebrücken zwischen den Platten und den
Gründungen zu verhindern . . .). Diese Wärmemasse verfügt über
hervorragende isothermische Eigenschaften. Festgestellt wurde,
insbesondere, daß bei einer Außentemperatur von -10°C, die
Temperatur der unteren Verbundplatte 11, die mehr als 50% der
Wärmemasse darstellt, in 24 Stunden lediglich um 0,1 bis 0,3°C
absinkt, und zwar bei völliger Abwesenheit jedes Beheizungsmittels
im Innern des Gebäudes.
Die Mittel 7 für den Luftumlauf (Abb. 4) sind für die Erfindung
von wesentlicher Bedeutung und umfassen Mittel 36, 37
für die Veränderung des Umlaufluftdurchsatzes, die insbesondere
aus zwei Ventilatoren 36, 37 bestehen, d. h. aus einem Ventilator
36 mit hohem Durchsatz, insbesondere zum Ermöglichen eines
Luftkreislaufs im Innern 2 des Gebäudes 1, wobei die Zahl der
Kreisläufe pro Stunde mehr als 5, insbesondere etwa 10 beträgt;
der andere Ventilator 37 ist für einen niedrigen Durchsatz ausgelegt,
insbesondere zum Ermöglichen einer Erneuerung der
Luft im Innern 2 des Gebäudes 1, etwa einmal alle zwei Stunden.
Beim vorstehend erwähnten Beispiel verfügt der Ventilator 36 mit
hohem Durchsatz über eine Nenndurchsatzleistung von normal
2500 m3/h während der Ventilator 37 mit niedrigem Durchsatz
über eine Nenndurchsatzleistung von 150 m3/h verfügt.
Die Wärmeaustauschmittel 8 liegen in der in Berührung mit dem
Boden stehenden Verbundplatte 11 und die Mittel 7 für den Luftumlauf
umfassen infolgedessen einen Kreis 38 für die Luftzufuhr
zu diesen Wärmeaustauschmitteln 8.
Die Luftumlaufmittel 7 umfassen Mittel 39 zum Ansaugen der Luft
im Innern 2 des Gebäudes 1, Mittel 40 zum Ansaugen der Luft an
der Außenluft 2, Mittel 38 zum Versorgen der Wärmeaustauschmittel
8, Mittel zum Verdrängen der Luft aus den Wärmeaustauschmitteln
8, d. h. Mittel 41 im Innern 2 des Gebäudes 1,
einerseits, und/oder Mittel 42 an der Außenluft 3 des Gebäudes
1, andererseits.
Die Ventilatoren 36, 37 sind am Ausgang der Mittel 39, 40 zum
Ansaugen der Luft parallelgeschaltet, die den einen und/oder
den anderen dieser Ventilatoren 36, 37 über Mittel mit Ventilen
oder Klappen (43, 44, 48, 49, 50 bis 52) versorgen.
Die gewünschten Bezugstemperaturen und die vorgegebenen Grenzwerttemperaturen
der Luft im Innern 2 des Gebäudes 1 sowie der
Mittel 11 für die Zwangsspeicherung und/oder der Mittel 8 für
den Wärmeaustausch sind thermostatisch regelbar, und zwar in
Abhängigkeit zur Witterung und/oder zur Vorstellung des Benutzers
in bezug auf seine thermische Behaglichkeit. Die Mittel
zum Regulieren und Lüften sind in einem Schrank zusammengefasst,
der dazu an einer geeigneten Stelle des Gebäudes 1
aufgestellt ist, mit Ausnahme, gegebenenfalls, der vorerwähnten
Messungsmittel.
Die erfindungsgemäße Platte kann auch Wärmeangebotsmittel umfassen,
beispielsweise einen Heizboden, um die Temperatur der
Mittel 11 für die Zwangsspeicherung über einer vorgegebenen
und thermostatisch regelbaren Grenzwerttemperatur TL 4 zu halten.
Der erste Kreis funktioniert wenn die Sonne wärmt und sorgt
für das Beschicken der Speichermittel 5, während er die thermische
Behaglichkeit aufrecht erhält. Der zweite Kreis wird
bei übermäßiger Erwärmung im Innern eingesetzt. Die Kaltluft
tritt durch die offene Klappe 44 a ein, und zwar durch Unterdruck.
Der vierte Kreis ermöglicht, wenn die Sonne nicht
scheint, die Rückgewinnung der Temperaturdifferenz zwischen
der Luft am Ausgang 32 der Wärmeaustauschmittel 8 (bei etwa
18-19°C) und der Temperatur der Luft am höchsten Punkt des
Gebäudes 1 (üblicherweise etwa 24°C) um die Speichermittel 5
auf einer vorgegebenen Temperatur von etwa 20°C zu halten.
Der fünfte Kreis führt die Luft vom höchsten Punkt des Gebäudes
1 an die Außenluft 3 ab wenn die Speichermittel 5 ausreichend
aufgeladen sind (wenn sie, beispielsweise, 28°C erreichen).
Der dritte Kreis funktioniert nachts im Sommer um
die Speichermittel 5 abzukühlen, die das Gebäude 1 tagsüber
kühl halten.
Ein sechster Kreis kann in warmen und sonnigen Breiten vorgesehen
werden. Bei diesem sechsten Kreis wird die Warmluft
tagsüber im Innern 2 des Gebäudes angesaugt, zirkuliert dann
in den Wärmeaustauschmitteln 8 um abgekühlt zu werden. Die
Wärmeaustauschmittel 8 und die Mittel 11 für die Zwangsspeicherung
sind in der Nacht vom dritten Kreis abgekühlt worden,
und die kühle Luft wird anschließend in das Innere des Gebäudes
verdrängt. Beim sechsten Kreis wird die Warmluft vorzugsweise
im hohen Teil 10 angesaugt und die abgekühlte Luft wird
in den unteren Teil 9 verdrängt.
In einem erfindungsgemäßen Gebäude sind die Gründungs- und
Aufbaumauern 23 doppelwandig und sie umfassen zwischengeschobene
Isoliermittel 35, die Trennplatten 14 zwischen den eventuellen
Etagen sind großzügig bemessen aber nicht isoliert, um das
Aufsteigen der Warmluft im Gebäude durch Konvektion/Leitung zu
ermöglichen, und die Mauern 15 und die Decke 17 der oberen
Etage 10 sind aus Leichtbaustoff errichtet und umfassen außenliegenden
Isoliermittel 35.
Die vorstehend erläuterte vorzugsweise und als Beispiel ohne
einschränkende Absicht gezeigte Ausführungsart kann Gegenstand
zahlreicher Varianten sein, insbesondere kann das Gebäude
1 nur eine oder, im Gegenteil, eine Vielzahl von Etagen
umfassen, oder auch aus einer Übereinanderlagerung von vorstehend
beschriebenen oder sonstigen Gebäuden bestehen.
Claims (15)
1. Integrierte Anlage für die Beheizung und Wärmeregelung eines
Gebäudes mit Sonnenenergie, die das Erhalten einer behaglichen
Temperatur im Innern des Gebäudes mit Hilfe der Energie ermöglicht,
die aus der Sonnenstrahlung gewonnen wird und, gegebenenfalls,
mit Hilfe einer Zusatzheizung, dadurch gekennzeichnet,
daß sie kombiniert mindestens folgendes umfasst:
- eine Fläche (4), die eine Isolierwand bildet, die der Sonnenstrahlung
ausgesetzt ist und für die Sonnenstrahlung transparent
ist, insbesondere eine verglaste Fläche, wobei nicht
notwendigerweise eine Solaraufnehmervorrichtung mit integriertem
Kreislauf aus wärmeführender Flüssigkeit des Typs Flachsolaraufnehmer
oder eines sonstigen Typs zum Einsatz gelangt;
- Mittel (5) zum natürlichen Speichern von Kalorien, wobei
diese Mittel ein Bestandteil der Struktur (6) des Gebäudes (1)
sind und mindestens zum Teil aus der Struktur (6) selbst des
Gebäudes (1) bestehen, dessen Masse größer als die normalerweise
für die Konstruktion des Gebäudes (1) zum Herstellen des
Wärmeleitwiderstandes erforderliche Masse ist;
- Mittel (11) für die Zwangsspeicherung der Kalorien;
- Mittel (8) für den Wärmeaustausch zwischen der von den Mitteln
(7) für den Luftumlauf herangeführten Luft und den Mitteln
(11) für die Kalorienzwangsspeicherung;
- Mittel (7) für den Zwangsumlauf der Luft zwischen den Räumen
des Gebäudes (1), der Außenluft (3) des Gebäudes, den Mitteln
(5, 11) für die Kalorienspeicherung und den Mitteln (8) für
den Wärmeaustausch.
2. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kalorienspeicherung hauptsächlich im unteren Teil des Gebäudes
erfolgt.
3. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel (11) für die Zwangsspeicherung der Kalorien aus
mindestens einer Verbundplatte (11) bestehen - insbesondere
aus einer unteren Bodenplatte -, die auf integrierte Art und
Weise, Mittel (8, 26, 28) umfasst, die das Wärmespeichervermögen
bilden, Mittel (8) für den Wärmeaustausch und Mittel (31,
32, 33, 34) für den Zwangsumlauf der Luft in den Mitteln (8)
für den Wärmeaustausch, entsprechend einer bestimmten Bahn.
4. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis des Umfangs der transparenten Isolierfläche (4)
im Winkel, der von den Richtungen Südost und Südwest gebildet
wird, zum Volumen der beheizten und/oder regulierten Innenluft
des Gebäudes (1) größer als 5% ist und insbesondere etwa 10%
beträgt.
5. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel (11) für die Kalorienzwangsspeicherung u. a. aus der
unteren Bodenverbundplatte (11) bestehen, deren Dicke das Doppelte
der normalen Dicke einer traditionellen Bodenplatte
überschreitet, d. h. mindestens 45 cm, und die thermisch von
den Gründungen (23) durch eine oder mehrere Isoliermaterialschichten
isoliert ist, die mehr als 7 cm, insbesondere etwa
15 cm dick sind, und vom Boden durch eine waagerechte Isoliermaterialschicht,
die mehr als 4 cm, insbesondere etwa 7 cm
dick ist, so daß eine Verdämmung gebildet wird, die nach oben
nicht wärmeisoliert ist, und/oder dadurch, daß die Mittel (5)
für die natürliche Kalorienspeicherung aus mindestens einer
Trennzwischenplatte (14) bestehen, die über der unteren Bodenverbundplatte
(11) liegt, deren Dicke mindestens dem Doppelten
der Normaldicke entspricht, insbesondere mindestens 26 cm,
und/oder aus peripheren Mauern (12) und Innentrennmauern (13)
der Räume des unteren Teils (9), wobei diese aus Baustoffen
mit hohem Kalorienspeichervermögen bestehen, insbesondere aus
vollem Schwerbeton.
6. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gewicht des Mauerwerks und des Betons der Verbundplatte(n)
(11), die die Zwangsspeichermittel bilden, bezogen auf das
Volumen der beheizten und/oder regulierten Innenluft des Gebäudes
(1) größer als 100 kg/m3 ist und, insbesondere, etwa
330 kg/m3 beträgt, und dadurch, daß das Gesamtgewicht der
Mittel (5, 11) für die natürliche und Zwangsspeicherung, die
aus der Bodenverbundplatte (11), der/den Trennzwischenplatte(n)
(14) und den peripheren (12) und Innenmauern (13) des unteren
Teils bestehen, bezogen auf das gleiche Luftvolumen, größer
als 280 kg/m3 ist und, insbesondere, etwa 560 kg/m3 beträgt.
7. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel (7) für den Luftumlauf, Mittel (39) für das Ansaugen
der Luft im Innern (2) des Gebäudes (1) umfassen, Mittel
(4) für das Ansaugen der Luft an der Außenluft (3), Mittel (38)
zum Versorgen der Mittel (8) für den Wärmeaustausch, Mittel
zum Verdrängen der Luft aus den Mitteln (8) für den Wärmeaustausch,
einerseits (41) in das Innere (2) des Gebäudes (1)
und/oder, andererseits (42) in die Außenluft (3) des Gebäudes
(1).
8. Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (39) zum Ansaugen im Innern (2) des Gebäudes (1)
die Luft im oberen Teil (10) des Gebäudes (1) ansaugen, wobei
die Mittel (41) zum Verdrängen der Luft in das Innere (2) des
Gebäudes (1) die Luft in den unteren Teil (9) des Gebäudes (1)
verdrängen, so daß die erwärmte Luft, die durch Konvektion in
den oberen Teil gestiegen ist, zurückgewonnen wird, und diese
Luft in den unteren Teil (9) verdrängt wird, wo die Temperatur
natürlicherweise niedriger ist, gegebenenfalls nach einem
Durchgang in den Mitteln (11) für die Zwangsspeicherung, im
Hinblick auf ihre Erwärmung.
9. Anlage gemäß Anspruch 7 bis 8., dadurch gekennzeichnet, daß
sie Mittel zur Regelung des Luftumlaufs umfasst, die aus Mitteln
zum Messen der Temperaturen und/oder Durchsatzwerte, aus
Mitteln mit Ventilen oder Verteilungsklappen und aus elektronischen
logischen Schaltmitteln bestehen, die es ermöglichen,
in Abhängigkeit von der Witterung und/oder von den gewünschten
Temperaturen der Raumluft im Innern (2) des Gebäudes (1), den
Zwangsumlauf der Luft nach mindestens einem der fünf folgenden
Kreise zu betätigen:
- - Ein erster geschlossener Kreis mit hohem Durchsatz, durch den die Luft aus dem Innern (2) des Gebäudes vom leistungsstarken Ventilator (36) in die Ansaugmittel (39) angesaugt wird, dann durch die Zufuhrmittel (38) in die Wärmeaustauschmittel (8) strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln abkühlt und dabei Kalorien an die Zwangsspeicherungsmittel (11) abgibt, dann durch die Verdrängungsmittel (41) in das Innere (2) des Gebäudes (1) verdrängt und dort von der Sonnenstrahlung erwärmt wird, worauf sie durch natürliche Konvektion zu den Ansaugmitteln (39) zurückströmt;
- - ein zweiter offener Kreis mit hohem Durchsatz, über den die Warmluft aus dem Innern (2) des Gebäudes (1) vom leistungsstarken Ventilator (36) in die Ansaugmittel (39) gesaugt und unmittelbar mit Hilfe der Verdrängungsmittel (42) in die Außenluft (3) des Gebäudes verdrängt wird, während Frischluft mit Hilfe der Ansaugmittel (40) aus der Außenluft (3) angesaugt und in das Innere (2) des Gebäudes (1) verdrängt wird;
- - ein dritter offener Kreis mit hohem Durchsatz, über den Luft aus der Außenluft (3) mit Hilfe des leistungsstarken Ventilators (36) in die Ansaugmittel (40) gesaugt wird und dann durch die Zufuhrmittel (38) in die Wärmeaustauschmittel (8) strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln erwärmt wird indem sie die Kalorien der sich abkühlenden Zwangsspeichermittel (11) aufnimmt, und dann mit Hilfe der Verdrängungsmittel (42) in die Außenluft (3) des Gebäudes verdrängt wird;
- - ein vierter offener Kreis mit niedrigem Durchsatz, über den Luft aus dem Innern (2) des Gebäudes vom leistungsschwachen Ventilator (37) in die Ansaugmittel (39) gesaugt wird und dann durch die Zufuhrmittel (38) in die Wärmeaustauschmittel (8) strömt, worauf sie bei der Berührung mit diesen Mitteln abkühlt und dabei Kalorien an die Zwangsspeichermittel (11) abgibt, dann mit Hilfe der Verdrängungsmittel (42) in die Außenluft (3) des Gebäudes verdrängt wird, wobei die zur Erneuerung erforderliche Frischluft durch normalen Unterdruck aus der Außenluft (3) angesaugt wird;
- - ein fünfter offener Kreis mit niedrigem Durchsatz, über den Luft aus dem Innern (2) des Gebäudes vom leistungsschwachen Ventilator (37) in die Ansaugmittel (39) angesaugt und dann unmittelbar mit Hilfe der Verdrängungsmittel (42) in die Außenluft (3) verdrängt wird, wobei die zur Erneuerung erforderliche Frischluft durch normalen Unterdruck aus der Außenluft (3) angesaugt wird.
10. Anlage gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
logischen elektronischen Schaltmittel den Luftumlauf wie folgt
herstellen:
- - gemäß dem ersten geschlossenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung oder sonstige Mittel die Luft im Innern (2) des Gebäudes spürbar erwärmen und wenn die Innentemperatur eine vorgegebene Grenzwerttemperatur TL 1 unterschreitet und die Temperatur der Wärmeaustauschmittel (8) und/oder der Zwangsspeichermittel (11) überschreitet, wobei die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/oder der Wärmeaustauschmittel (8) unterhalb einer vorgegebenen Grenzwerttemperatur TL 2 verbleibt;
- - gemäß dem zweiten offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung oder sonstige Mittel die Luft im Innern (2) des Gebäudes (1) spürbar erwärmen und wenn die Innentemperatur einer vorgegebenen Grenzwerttemperatur TL 1 entspricht oder diese überschreitet und/oder wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/oder der Wärmeaustauschmittel (8) einer vorgegebenen Grenzwerttemperatur TL 2 entsprucht oder diese überschreitet;
- - gemäß dem dritten offenen Kreis, wenn die Außentemperatur die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/oder der Wärmeaustauschmittel (8) unterschreitet, insbesondere nachts im Sommer, und wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/ oder der Wärmeaustauschmittel (8) eine vorgegebenen Grenzwerttemperatur TL 3 überschreitet, die dazu erforderlich ist, die thermische Behaglichkeit des Gebäudes (1) zu gewährleisten, insbesondere tagsüber im Sommer;
- - gemäß dem vierten offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung fehlt und/oder zum spürbaren Erwärmen der Luft im Innern (2) des Gebäudes unzureichend ist und/oder wenn die Zusatzheizung eingeschaltet ist und wenn die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/oder der Wärmeaustauschmittel (8) die Temperatur der Raumluft im Innern (2) des Gebäudes unterschreitet;
- - gemäß dem fünften offenen Kreis, wenn die Sonnenstrahlung fehlt und/oder zum spürbaren Erwärmen der Raumluft im Innern (2) des Gebäudes unzureichend ist und wenn die Lufttemperatur im Innern (2) die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) und/oder der Wärmeaustauschmittel (8) unterschreitet, oder wenn der erste Kreis oder der dritte Kreis eingeschaltet ist.
- 11. Anlage gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen sechsten Kreis für die Luft umfasst, der die Warmluft tagsüber im Innern (2) des Gebäudes (1) - insbesondere im oberen Teil (10) - ansaugt, sie in die Wärmeaustauschmittel (8) tsrömen läßt, die in der Nacht abgekühlt worden sind, sowie in die Zwangsspeichermittel (11) durch den dritten Kreis, worauf er die Frischluft in das Innere (2) des Gebäudes (1) verdrängt, insbesondere in den unteren Teil (9).
- 12. Bauverbundplatte, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wärmeaustauschlage (27) umfasst, die insbesondere aus Wärmeaustauschmitteln (8) besteht, die zwischen zwei Betonschichten (26, 28) liegen und Kalorienzwangsspeichermittel (11) bilden, und dadurch, daß die so gebildete Einheit einwandfrei an allen Flächen isoliert ist, mit Ausnahme derjenigen, die in Berührung mit der Luft im Innern (2) des Gebäudes (1) steht bzw. stehen.
- 13. Platte gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschlage (27) einen Lufteingang (32), einen Luftausgang (32), mindestens einen Kanal, der eine Luftverteilungskammer (33) am Eingang bildet, mindestens einen Kanal, der eine Luftaufnahmekammer (34) am Ausgang bildet, und zwischen diesen beiden Kammern (33, 34) Mittel (8) für den Kalorienaustausch mit der Umlaufluft umfasst, insbesondere ein waagerechtes Bett aus Flußkiesel.
- 14. Platte gemäß Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschlage (27) insgesamt im waagerechten Schnitt rechteckig ist, daß die Verteilungskammern (33) und Luftaufnahmekammern (34) parallel zur Breite der Lage (27) sind, und daß die Luft zwischen diesen Kammern (33, 34) in den Wärmeaustauschmitteln (8) zirkuliert, die parallel zur Länge der Lage (27) sind.
- 15. Platte gemäß Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschlage (27) insgesamt im waagerechten Schnitt rechteckig ist, daß die Verteilungskammern (33) und Luftaufnahmekammern (34) parallel zur Länge der Lage (27) sind, und daß die Luft zwischen diesen Kammern (33, 34) in den Wärmeaustauschmitteln (8) zirkuliert, die parallel zur Breite der Lage (27) sind.
- 16. Platte gemäß Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungskammer (33) und die Aufnahmekammer (34) jeweils aus einer Vielzahl von Luftaufteilungskanälen bestehen, die zwischengeschoben und miteinander durch Plenum verbunden sind um die Einheitlichkeit des Wärmeaustauschs zu gewährleisten.
- 17. Platte gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungskanäle, die die Verteilungskammern (33) und Aufnahmekammern (34) bilden, Lochungen umfassen, die einförmig über ihre Länge verteilt sind, und am Außenende verschlossen sind.
- 18. Platte gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Lochungsfläche der Kanäle, die die Kammern (33, 34) bilden, pro Kanalmeter, bezogen auf die Außenfläche eines Kanalmeters, 10% überschreitet und insbesondere etwa 30% beträgt.
- 19. Platte gemäß Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsmakkern (33) und Aufnahmekammern (34) so angeordnet sind, daß der Lufteingang (31) im Verteilungskanal (33) dem Luftausgang (32) der Aufnahmekammer (34) diagonal gegenüberliegt, und zwar im Hinblick auf den Ausgleich des Wärmeaustauschs in den Wärmeaustauschmitteln (8).
- 20. Verbundplatte gemäß Anspruch 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtwärmespeichervermögen pro waagerechten Quadratmeter 150 Wh/m2 · c überschreitet und insbesondere etwa 400 Wh/m2 · c beträgt.
- 21. Verbundplatte gemäß Anspruch 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührung zwischen der oberen Fläche der Wärmeaustauschmittel (8) und der Betonoberschicht (28) unmittelbar ist, unter Ausschluß jedes Isoliermaterials, und daß der Umfang der oberen Fläche der Wärmeaustauschmittel (8), bezogen aus die waagerechte Fläche der Platte (11) um 50% größer ist und insbesondere etwa 65%.
- 22. Bodenverbundplatte gemäß Anspruch 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Betonschicht (28) über der Wärmeaustauschlage (27), 20 cm überschreitet und insbesondere etwa 37 cm beträgt, und daß diese Dicke eine Vereinheitlichung der Temperaturen an ihrer Oberfläche bewirkt, die in Berührung mit der Innenluft des Gebäudes (1) steht, sowie eine Phasenverschiebung bei der Verlagerung der thermischen Front, die 4 Stunden überschreitet und insbesondere 8 Stunden beträgt.
- 23. Platte gemäß Anspruch 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wärmeangebotsmittel umfasst, um die Temperatur der Zwangsspeichermittel (11) oberhalb einer Grenzwerttemperatur TL 4 zu halten.
- 24. Gebäude, dadurch gekennzeichnet, daß es eine integrierte Anlage für die Beheizung und Wärmeregelung mit Sonnenenergie gemäß Anspruch 1 bis 11 umfasst, sowie mindestens eine Bodenverbundplatte gemäß Anspruch 12 bis 23
- 25. Gebäude gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gründungs- und Außenmauern (23) doppelwandig sind und zwischengeschobene Isoliermittel (35) umfassen, daß der spezifische Bodenbelag im Erdgeschoß (9) ein Bestandteil der Bodenverbundplatte (11) ist, daß die Trennplatten (14) zwischen den eventuellen Etagen großzügig bemessen aber nicht isoliert sind um das Aufsteigen der Warmluft im Gebäude durch Konvektion/ Leitung zu ermöglichen, und daß die Mauern (15) und die Decke (17) der oberen Etage (10) aus Leichtbaumaterial sind un Außenisoliermittel (35) umfassen.
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