DE4027833C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Er
wärmung oder zur Kühlung von Gebäuden entsprechend den
Merkmalen des Gattungsbegriffes des Anspruches 1.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (CH-Zusatzpatent
2 21 508) werden die Gebäuderäume durch im Fußboden und in
den Decken eingebettete, schlangenförmig verlaufende Heiz
rohre beheizt oder gekühlt. Die Wärmeträgerflüssigkeit wird
dabei von einer Fördervorrichtung aus Leitungen angesaugt,
in einen Kondensator gedrückt und über Vorlaufleitungen und
einen Verteiler in die Heizrohre geleitet, die in der Decke
oder dem Fußboden eingebettet sind. Bei dieser Einrichtung
sind die die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre in einer
Vollbetonwandung, beispielsweise im Fußboden und in der
Decke eingebettet, deren Wärmespeichervermögen groß ist,
wodurch eine relativ große Wärmespeicherung erzielt wird.
Andererseits kann das Wärmespeichervermögen einer Decke bei
dieser bekannten Einrichtung dadurch relativ gering gehalten
sein, indem diese als Betondecke mit hohlen Formsteinen und
mit Heizrohren ausgestattet ist. Dadurch daß die verschie
denen Raumwandungsteile bei dieser Einrichtung unterschied
liche Wärmespeichervermögen haben, ist es möglich, die Heiz
rohre wegen des großen Wärmespeichervermögens des Fußbodens
und der Decke vorwiegend zur Nachtzeit, also bei niedrigem
Strombedarf, zu heizen, während die Heizrohre der Decke mit
geringem Wärmespeichervermögen während des Tages von der
Wärmeträgerflüssigkeit durchflossen werden. Dadurch werden
nicht alle Heizrohre gleichzeitig beheizt oder gekühlt;
somit können Leistung und Anlagekosten der Heizanlage bei
größerer Betriebsdauer verringert werden.
In der DE-PS 31 16 872 ist ein Klimaboden mit einer oberhalb
eines Unterbodens auf Abstandselementen angeordneten Deck
schicht offenbart, der auf einfache Weise verlegbar und eine
dem Wärmebedarf gerecht werdende Anordnung der Heizungsrohre
ermöglichen soll. Hierzu ist zwischen Unterboden und Deck
schicht ein Zwischenraum vorgesehen, der mit einer Luft
strömung beaufschlagt wird, wobei zwischen dem Unterboden
und der Deckschicht Heizungsrohre verlaufen und eine auf dem
Unterboden verlegte wärmedämmende Schicht vorgesehen ist.
Die Luft soll das Heizungsrohr sowohl zwischen Heizungsrohr
und Deckschicht als auch zwischen dem Heizungsrohr und der
wärmedämmenden Schicht umströmen. Nachteilig ist bei dieser
Anlage der schlechte Wärmeübergang von den Heizrohren über
den Hohlraum auf die eigentliche Fußbodenoberfläche, was im
Heizfall sehr hohe und im Kühlfall sehr niedere Vorlauf
temperaturen erfordert. Würde man bei dieser Anlage einen
Kompressor vorsehen, wäre dessen Leistungszahl entsprechend
ungünstig, wobei im Kühlfalle die Gefahr einer Kondensat
bildung besteht. Überdies ist bei diesem Klimaboden eine
zusätzliche Heiz- bzw. Kühlwirkung nach unten hin durch die
Anordnung einer Wärmedämmschicht ausdrücklich unterbunden.
Ausgehend von dem eingangs erwähnten Stand der Technik liegt
demgegenüber der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heiz
einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die
den Geschoßdecken des Gebäudes über die Wärmeträgerflüssig
keit zugeführte Wärme oder Kälte auf der
einen Seite der Geschoßdecken an einen diese beaufschla
genden zwangsgeführten Frischluftstrom und auf der anderen
Seite der Geschoßdecke gleichzeitig an die dort befindliche
Gebäuderaumluft abgegeben wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Heizein
richtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes dadurch
gelöst, daß den Geschoßdecken Frischluft führende Hohlräume
zugeordnet sind, die Öffnungen für den Eintritt der Frisch
luft und Öffnungen für den Austritt der erwärmten oder gekühl
ten Frischluft in Aufenthaltsbereiche des Gebäudes haben
und daß Fördermittel für die Frischluft vorgesehen sind.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform können die Hohlräume
durch abgehängte Decken oder mit in die Geschoßdecken einge
bauten Kanälen gebildet sein. Dabei können vorteilhaft die
Geschoßdecken als Stahlbetondecken ausgeführt sein, in
welche die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre einbe
toniert sind. Eine zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich,
wenn die Hohlräume durch auf die Geschoßdecken mit Abstand
aufgebauten Doppelböden gebildet werden. Bei der erfindungs
gemäßen Heizeinrichtung können die Frischlufteintritts
öffnungen außerhalb des Gebäudes, beispielsweise in den
Fassaden des Gebäudes, vorgesehen sein. Schließlich ist bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform zur Förderung der Frisch
luft, also für ihre Zwangsströmung, der bei der Absaugung
der Gebäudeluft mittels Ventilator im Gebäudeinnern ent
stehende Unterdruck verwendbar. Auch können zur Förderung
der Frischluft den Hohlräumen Ventilatoren zugeordnet sein.
Die Erfindung wird an einem
zeichnerisch dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel näher erläutert.
Dieses zeigt eine Einrichtung zur winterlichen Erwärmung
bzw. sommerlichen Kühlung eines Gebäudes, bei der in Ge
schoßdecken 2 des Gebäudes Wärmeträgerflüssigkeit führende
Rohre 4 vorgesehen sind, die die zur Heizung bzw. Kühlung
erforderliche Wärme bzw. Kälte zuführen und mit einem Wärme
(Kälte) erzeugenden Kompressor 3 flüssigkeitsleitend verbunden
sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind den Geschoß
decken 2 Hohlräume 5 zugeordnet, die Frischluft führen und
Öffnungen 13 für den Eintritt der Frischluft 1 und ferner
Öffnungen 13′ für den Austritt der erwärmten bzw. gekühlten
Frischluft 1 in die Aufenthaltsbereiche A des Gebäudes
haben. Die Frischluft wird dabei zwangsgefördert, indem
entsprechende Fördermittel 7 bzw. 14 vorgesehen sind.
Im Gebäude wird also alle zur Heizung bzw. Kühlung er
forderliche Wärme bzw. Kälte über die bei fast jedem Gebäude
vorhandenen massereichen und speicherfähigen Geschoßdecken 2
aus Stahlbeton mit Hilfe von in diese einbetonierten Wärme
trägerflüssigkeit führenden Rohren 4 zugeführt. Die den Ge
schoßdecken 2 zugeordneten Hohlräume 5 können beispielsweise
durch abgehängte Decken oder durch in die Geschoßdecken 2
eingebaute Kanäle gebildet werden. Bevorzugterweise werden
auf die Geschoßdecken 2 Doppelböden 6 mit Abstand montiert,
wie sie - der zunehmend erforderlichen Variabilität der
Elektroinstallation und der Computer-Vernetzungen wegen - in
steigendem Umfang, vor allem in Produktions- und Verwal
tungsgebäuden eingesetzt werden. Die Frischluft 1 strömt
durch die Öffnungen 13 in den Fassaden 15 durch die
zwischen Geschoßdecken 2 und Doppelböden 6 gebildeten Hohl
räume 5 und wird durch die erwärmte oder gekühlte Geschoß
decke 2 vor dem Eintritt in die Aufenthaltsbereiche erwärmt
bzw. abgekühlt. Da die Oberfläche der Geschoßdecken 2 groß
ist, bedarf.es zur Erwärmung bzw. Kühlung der dem Gebäude
zuzuführenden Frischluft 1 keiner höheren bzw. niedrigeren
Oberflächentemperaturen und Vorlauftemperaturen als sie zur
Erwärmung bzw. Kühlung des Gebäudeinneren erforderlich sind.
Die Förderung der Frischluft 1, also ihre Zwangsströmung,
wird entweder durch den Unterdruck bewirkt, der durch die
Absaugung der Abluft mit Hilfe von Abluftventilatoren 14 im
Gebäudeinnern entsteht, oder durch den Hohlräumen 5 zuge
ordnete Ventilatoren 7.
Zur Umschaltung der Einrichtung von der Erwärmung der
Frischluft mit Hilfe der Geschoßdecken 2 auf deren Kühlung
dienen Umstellventile 12, die dem Kompressor 3 zugeordnet
sind. Vorteilhaft ist dabei der Kompressor 3 durch Elektro
motor angetrieben, wobei diesem eine die Wärme bzw. die
Kälte vorwiegend mit nächtlichem Niedertarifstrom in die
Geschoßdecken 2 einspeichernde Speichersteuerung 8 mit
Außenfühler 9 sowie Restwärmefühler 10 zugeordnet ist.
Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Ausführungsform
ist ferner der Kompressor 3 an Wärmeträgerflüssigkeit füh
rende Rohre 11 angeschlossen, die im Fundamentbereich 17 des
Gebäudes eingebaut sind und die ihrerseits mit dem angren
zenden Erdreich 18 wärmeschlüssig verbunden sind, so daß
dieses als sommerliche Wärmesenke und -speicher und damit
auch als winterliche Wärmequelle dient.
Neben der Aufgabe der Unterseite der Geschoßdecke zum Heizen
und Kühlen des Gebäudes ergibt die zusätzliche Heranziehung
auch der Oberseite zum Heizen und Kühlen der dem Gebäude
innern zuzuführenden Frischluft den Vorteil, daß
durch die großen Flächen einer Geschoßdecke
mit einem geringen Temperaturgefälle gearbeitet werden kann, so daß
der Kompressor auch zum Heizen mit gu
ten Leistungszahlen, d. h. mit geringem Energieverbrauch arbeiten kann.
Das geringe Temperaturgefälle ermöglicht außerdem
einen automatischen Selbstregelungseffekt und den Verzicht
auf aufwendige Steuerungen.
Die Heranziehung von im Fundamentbereich 17 einbetonierten
mit dem angrenzenden Erdreich 18 wärmeschlüssig verbundenen,
Wärmeträgerflüssigkeit führenden und mit dem Kompressor 3
verbundenen Rohren 11 zur Aufnahme der sommerlichen Über
schußwärme ermöglicht
die zumindest teilweise Nutzbarmachung der sommerlichen
Abwärme für die winterliche Heizung und schafft eine
Energiespannung.
Durch die Erfindung wird also insgesamt gesehen der
Energiebedarf von Kompressoren, der für die Kühlung von
Frischluft erforderlich ist, verringert, der Strombedarf
elektrisch betriebener Kompressoren weitgehend in die nächt
liche Niedertarifzeit verlegt und die im Sommer über
schüssige Wärme für den winterlichen Heizbetrieb zumindest
teilweise nutzbar gemacht. Es wird also nicht nur eine
erhebliche Verbilligung der Betriebskosten
für die thermische Konditionierung der - vor allem Pro
duktions- und Verwaltungsgebäuden zuzuführenden - Frischluft
erreicht, sondern auch eine Verringerung des Verbrauchs
fossiler Brennstoffe sowie der klimarelevanten CO2-
Emissionen.
Claims (13)
1. Einrichtung zur Erwärmung oder zur Kühlung von Gebäuden,
bei der in Geschoßdecken (2) des Gebäudes Wärmeträger
flüssigkeit führende Rohre (4) eingebaut und mit einem
Wärme oder Kälte erzeugenden Kompressor verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß den Geschoßdecken (2)
Frischluft führende Hohlräume (5) zugeordnet sind, die
Öffnungen (13) für den Eintritt der Frischluft (1) und
Öffnungen (13′) für den Austritt der erwärmten oder
gekühlten Frischluft (1) in Aufenthaltsbereiche (A) des
Gebäudes haben und daß Fördermittel (7 bzw. 14) für die
Frischluft (1) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (5) durch
abgehängte Decken oder durch in die Geschoßdecken (2)
eingebaute Kanäle gebildet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßdecken (2)
Stahlbetondecken sind, in welche die Wärmeträger
flüssigkeit führenden Rohre (4) einbetoniert sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (5) durch auf
die Geschoßdecken (2) mit Abstand aufgebauten Doppel
böden (6) gebildet sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteintritts
öffnungen (13) außerhalb des Gebäudes vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Frischluft
(1) der bei der Absaugung der Gebäudeabluft mittels
Ventilator (14) im Gebäudeinneren entstehende Unterdruck
verwendet wird.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Frischluft
(1) den Hohlräumen (5) zugeordnete Ventilatoren (7) vor
gesehen sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressor (3) Umstell
ventile (12) zugeordnet sind, mit denen die Einrichtung
von der Erwärmung auf Kühlung der Geschoßdecken (2)
umschaltbar ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) durch
Elektromotor angetrieben ist und diesem eine die Wärme
oder die Kälte vorwiegend mit nächtlichem Niedertarif
strom in die Geschoßdecken (2) einspeichernde Speicher
steuerung (8) mit Außenfühler (9) sowie Restwärmefühler
(10) zugeordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) an im
Fundamentbereich (17) des Gebäudes eingebaute, Wärme
trägerflüssigkeit führende Rohre (11) angeschlossen ist,
so daß der Fundamentbereich (17) mit dem angrenzenden
Erdreich (18) einen Wärmespeicher bildet und damit auch
als winterliche Wärmequelle dient.
11. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) über
einen Elektromotor mit nächtlichem Niedertarifstrom
angetrieben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme des Kompressors
(17) im Erdreich (18) eingespeichert und wieder als
Umfeldwärme genutzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) je nach
Bedarf von Erwärmung auf Kühlung umgeschaltet wird.
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