DE4032552A1 - Belueftungsanordnung fuer gebaeude - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Belüftungsanordnung für
Gebäude.
Durch die heutzutage vorgeschriebene Verwendung von
Doppelglasfenstern und wärmeisolierenden Baustof
fen ist eine im Vergleich zu früheren Jahren ver
besserte Isolierung von Gebäuden gegen Kälte und
Wärme ermöglicht worden. Das auch deshalb, weil an
die Luftdichtigkeit der Gebäude hohe Anforderungen
gestellt werden.
Dennoch gibt es auch bei Anwendung dieser Materia
lien große Wärmeverluste von Gebäuden im Winter,
beispielsweise durch das Öffnen von Fenstern zur
Belüftung von Räumen oder die bei Hochhäusern er
forderlichen Klimaanlagen.
Andererseits erfolgt während der Sommermonate trotz
Anwendung reflektierender Verglasung eine zum Teil
starke Aufheizung der Innenräume durch Wärmeein
strahlung von außen, insbesondere bei Fensterflä
chen auf der Süd- oder Südwestseite von Gebäuden
und durch das Öffnen von Fenstern, durch das Warm
luft eintritt über den Auftrieb an der Gebäudeaußen
seite.
Gegen die Erwärmung der Räume in Hoch- und Höchst
häusern werden Klimaanlagen eingesetzt, die auf
grund ihres Energieverbrauches (Kühllast) Nachteile
haben. Außerdem schaffen sie kein angenehmes und
gesundes Raumklima. Eine Abkühlung der Räume durch
das Fensteröffnen ist vielfach auch nicht möglich,
wenn sich das Gebäude in einer an sich warmen Um
gebung befindet, in der wenig Luftbewegung herrscht
(Stadtklima) oder bei Hoch- und Höchsthäusern, in
denen wegen des erhöhten Windanfalls keine öffenba
ren Fenster eingebaut werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be
lüftungsanordnung für Gebäude zu schaffen, die es
ermöglicht, in allen Jahreszeiten und bei allen Ge
bäudehöhen eine möglichst ausgeglichene Innenraum
temperatur und relative Luftfeuchte herzustellen,
so daß Energiekosten zur Heizung/Kühlung gespart
werden und sich ein gesundheitsförderndes Raumklima
einstellt.
Der erfindungsgemäße Vorschlag löst diese Aufgabe
dadurch, daß während der warmen Sommermonate kühle
Luft in das Gebäude geleitet wird, die dann durch
geeignete Lüftungsschlitze etc. entweichen kann und
daß während der kalten Jahreszeit Abluft aus dem Ge
bäude geleitet wird und daß die herausgeleitete Ab
luft durch Frischluft ersetzt wird, die durch Lüf
tungsschlitze und sonstige geplante Öffnungen in
das Gebäude gelangt.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels der er
findungsgemäßen Belüftungsanordnung in der kalten
Jahreszeit innerhalb des Gebäudes ein Unterdruck ge
schaffen, wobei die entnommene Luft durch Frisch
luft ersetzt wird. In den Sommermonaten wird in das
Gebäude kühle Frischluft eingeleitet, so daß im Ge
bäudeinneren ein Überdruck entsteht und die erwärm
te Abluft aus dem Gebäudeinneren durch geplante
Spalten und Führungen herausgedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung wird in den nachfol
genden Figuren beschrieben, wobei
Fig. 1 die Belüftungsanordnung für Gebäude
im Sommer darstellt und
Fig. 2 die Belüftungsanordnung in den
Wintermonaten zeigt;
Fig. 3 zeigt die Erfindung in einer vor
teilhaften Ausführung für Gebäude,
die aus einem Kerngebäude und einer
zusätzlichen Außenhülle bestehen,
für die Zeit der Sommermonate,
Fig. 4 zeigt die Belüftungsanordnung für
derartige Gebäude für die Über
gangsmonate im Frühjahr/Herbst und
Fig. 5 stellt die Belüftungsanordnung für
derartige Gebäude während der Win
termonate dar,
Fig. 6 zeigt in einem konkreteren Ausfüh
rungsbeispiel schaubildlich einen
Ausschnitt einer normalen Außenwand
und einer zusätzlichen Außenhülle
mit den während der Sommermonate
auftretenden Luftströmungen und
Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise die Luft
bewegungen und Strömungswege
während der Wintersituation.
Die Fig. 1 und 2 stellen Gebäude 1 dar, deren Außen
wände 2 massiv sind, d. h. aus jeweils einer Wand in
monolithischer oder geschichteter Bauweise be
stehen. Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Be
lüftungsanordnung für die Sommermonate dar. In der
warmen Jahreszeit wird von den kühleren Fassaden
seiten des Gebäudes kühle Frischluft 3 in das Ge
bäude geleitet. Dadurch wird die Temperatur inner
halb des Gebäudes herabgesetzt. Durch die Einlei
tung der Frischluft entsteht im Gebäudeinneren ein
Überdruck, der bewirkt, daß die verbrauchte und er
wärmte Abluft 4 aus dem Gebäudeinneren durch Lüf
tungsschlitze, geplante Spalten etc. herausgedrückt
wird. Durch diese Belüftungsanordnung wird demnach
ein kontinuierlicher Austausch von verbrauchter,
warmer Luft durch frische, kühle Luft erreicht. Die
Zufuhr frischer Luft 3 erfolgt vorteilhafterweise
in nur geringer Höhe über dem Erdboden, so daß die
Zuluft aus einem möglichst kühlen Bereich angesaugt
wird. Auf diese Weise entsteht auch eine ideale
Grundlage für die Nachtauskühlung des Gebäudes.
Gemäß einem weiteren Merkmal des Erfindungsgegen
standes ist unterhalb des Ansaugbereiches der Zuluft
3 ein Wasserbehälter 5 angeordnet, so daß die Ver
dunstungskälte des verdunstenden Wassers die Zuluft
zusätzlich kühlt, die Zuluft mit Wasserdampf anrei
chert und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der
Luft natürlich erhöht wird.
Fig. 2 zeigt die Belüftungsanordnung des Gebäudes
im Winter. In der kühlen Jahreszeit wird Abluft aus
dem Gebäudeinneren abgeführt. Die abgeleitete Ab
luft wird durch Pfeil 6 symbolisiert. Dadurch ent
steht im Gebäudeinneren ein Unterdruck, der be
wirkt, daß Frischluft aus Lüftungsschlitzen, Spal
ten od. dgl. in das Gebäude strömt und die ver
brauchte Luft ersetzt. Auch diese Maßnahme kann er
forderlichenfalls zur Nachtauskühlung genutzt wer
den.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung
kann die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und damit
die Luftzufuhr bzw. die Luftabfuhr durch Hilfs
mittel, wie z. B. Ventilatoren 7, erhöht und gere
gelt werden.
Die Fig. 3 bis 5 beziehen sich auf eine weitere vor
teilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die Gebäude 8
betrifft, deren Außenwände aus einer normalen Wand 9
und einer zusätzlichen Außenhülle 10 bestehen. Zwi
schen der Wand 9 und der Außenhülle 10 befindet
sich ein Lüftungszwischenraum 11 als bauphysika
lische Pufferzone, der über Ansaugöffnungen 12 mit der
Außenluft und über Lüftungsschlitze 13 mit dem Ge
bäudeinneren in Verbindung steht.
Fig. 3 stellt die Belüftungsanordnung eines derar
tigen Gebäudes 8 im Sommer dar. An den kühleren
Fassadenseiten des Gebäudes 8 wird Zuluft 3 in das
Gebäudeinnere geleitet. Der dadurch entstehende
Überdruck im Gebäudeinneren bewirkt, daß Abluft 4
aus Öffnungen in der Wand 9 in den Lüftungszwischen
raum 11 entweicht.
In dem Lüftungszwischenraum 11 gibt es aufgrund der
Lufterwärmung aus diffusem Licht und Sonneneinstrah
lung 17 eine natürliche Aufwärtsbewegung (Thermo
syphonwirkung) der Luft, die sowohl Abluft 4 als
auch Frischluft 14 aufnimmt. Gemäß einer vorteil
haften Ausführung der Erfindung kann diese Luft
strömung durch Hilfsmittel, wie z. B. Ventilatoren
15, verstärkt werden. Innerhalb des Lüftungszwi
schenraumes 11 steigt die Luft nach oben und kann
auch in den Dachbereich geleitet und insbesondere
dort erwärmt werden. Der Dachbereich kann zumin
dest teilweise mit Materialien 16 bestückt sein,
die sich unter Sonneneinstrahlung 17 stark er
hitzen. Durch die absorbierte Wärme wird der Luft
strom intensiviert; diese Wärme wird dann bei 18 an
die Atmosphäre abgegeben. Die relativ warme Luft
aus dem Gebäudeinneren, die in den Lüftungszwischen
raum 11 gedrückt wird und die Wärme aus der Global
strahlung verursacht auch auf den kühleren Seiten
des Gebäudes einen aufwärtsgerichteten Luftstrom.
In Fig. 4 wird eine Abwandlung der Belüftungsanord
nung von Fig. 3 dargestellt. Diese Möglichkeit der
Gebäudebelüftung ist vor allem für die Übergangszei
ten im Frühjahr und Herbst vorteilhaft. Wie schon in
Fig. 3 dargestellt wurde, wird in das Gebäude kühle
Zuluft 3 eingeleitet, so daß im Gebäudeinneren ein
Überdruck entsteht, so daß Abluft 4 in den Lüftungs
zwischenraum 11 gedrückt wird. Im Lüftungszwischen
raum 11 entsteht an der Süd- und Südwestseite des
Gebäudes aufgrund Wärmeeinstrahlung 17 eine auf
wärtsgerichtete Luftbewegung, die durch Ventila
toren 15 verstärkt werden kann. Das entstehende Ge
misch von Frischluft und Abluft wird unterhalb des
Daches durch Sonneneinwirkung 17, die durch die
Kollektoren 16 intensiv genutzt wird, zusätzlich
erwärmt. Die erwärmte Luft wird jetzt jedoch nicht
an die Atmosphäre weitergegeben, wie in Fig. 3 dar
gestellt, sondern weitergeleitet, so daß durch den
warmen Luftstrom die kälteren Fassadenseiten des
Gebäudes erwärmt werden. Die Erwärmung dieser Seiten
durch den warmen Luftstrom wird durch Pfeile 19 an
gedeutet. Danach wird die Abluft aus dem Lüftungs
zwischenraum 11 an die Atmosphäre weitergegeben oder
kann in eine Wärmerückgewinnung mit anschließender
Reinigung eingeleitet werden.
In Fig. 5 ist schließlich eine Belüftungsanordnung
für Gebäude 8 dargestellt, wie sie vor allem in der
kalten Jahreszeit günstig ist. Wie schon in Fig. 2
beschrieben, wird Abluft 6 aus dem Gebäudeinneren
geleitet, so daß ein Unterdruck im Gebäude entsteht.
Durch den entstehenden Unterdruck wird Frischluft
in den Lüftungszwischenraum 11 gesaugt und gelangt
durch die Lüftungsschlitze 13 in das Gebäude. Die
Luftbewegung innerhalb des Lüftungszwischenraumes
11 wird zum Teil durch den Unterdruck im Gebäude
inneren verursacht, andererseits gibt es in dem
Lüftungszwischenraum 11 eine natürliche Thermo
syphonwirkung aufgrund der Wärmeeinstrahlung 17.
Die Luftbewegung kann wie bei der Sommer-Belüftungs
anordnung durch Ventilatoren 15 verstärkt werden.
Die an der Süd- und Südwestseite des Gebäudes auf
steigende Luft erwärmt sich weiter unterhalb des
Daches, das sich durch die Sonnenkollektoren 16
stark erwärmt hat. Eine weitere Erwärmung der Luft
im Lüftungszwischenraum 11 findet durch den Trans
missionsstrom 20 statt. Die erwärmte Frischluft
wird zu den kühleren Seiten des Gebäudes hin ge
führt und tritt hier in das Gebäudeinnere ein, da
im Gebäudeinneren ja Unterdruck herrscht. Durch die
erwärmte Zuluft werden so auch die an der Nordseite
gelegenen Räume des Gebäudes erwärmt. Zusätzlich
werden die Außenseiten der Wände 9 des Kerngebäudes
durch den warmen Luftstrom erwärmt, so daß deren
Wärmeverlust geringer wird und sich die innere Ober
flächentemperatur 21 ohne Heizungseinwirkung von
innen erhöht.
Fig. 6 stellt in einem konkreteren Beispiel schau
bildlich einen Ausschnitt der Wand 9a mit der davor
gelagerten Außenhülle 10a dar und zeigt die Luft
strömungen, die gemäß der Erfindung während der
Sommermonate erzielt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lüftungszwi
schenraum 11a schachtähnlich ausgebildet, der mit
Fensterzwischenräumen 22 über Überströmöffnungen 23
in Verbindung steht. Aufgrund der Zuleitung kühler
Luft entsteht im Gebäudeinneren ein Überdruck, so
daß erwärmte Abluft 4a durch geplante Lüftungs
schlitze 13a zuerst in den Fensterzwischenraum 22
gedrückt wird, und dann durch Überströmöffnungen 23
in den Lüftungszwischenraum 11a gelangt.
Vor dem Eintritt in den Fensterzwischenraum 22
streicht Abluft 4a an Heizungsrohren 27 entlang, die
von Kaltwasser durchflossen werden und kühlt sich
ab.
1nnerhalb des Lüftungszwischenraumes 11a gibt es
aufgrund der Thermosyphonwirkung eine Aufwärtsbewe
gung der Luft 24, die an einem Wasserbehälter 5a
entlang geführt wurde, um sie mit Wasserdampf anzu
reichern und um die Verdunstungskälte des Wassers im
Wasserbehälter 5a zur Kühlung der Luft 24 auszu
nutzen. Die Wasserverdunstung kann selbstverständ
lich durch Hilfsmittel verstärkt werden, wie bei
spielsweise durch Einleitung von Luft, Sprudelstei
nen etc. Die aufsteigende Luft 24 zieht Frischluft
14a und Abluft 4a mit nach oben; dadurch wird das
Herausdrücken von Abluft aus dem Gebäudeinneren
durch die saugende Wirkung des natürlichen Thermo
syphons unterstützt.
Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 6 die Wand
9a und die Außenhülle 10a, jedoch für die Belüf
tungssituation im Winter.
Durch den im Gebäudeinneren herrschenden Innendruck
wird Frischluft 25 aus dem Lüftungszwischenraum 11a
in den Fensterzwischenraum 22 gezogen und gelangt
über geplante Lüftungsschlitze 13a oder über geöff
nete Fenster 26 in das Gebäudeinnere.
Dabei streicht die Frischluft an den Heizungsrohren
27 entlang, die während der kühlen Jahreszeit von
Warmwasser durchflossen werden und wärmt sich auf.
Durch diese Anordnung wird eine hohe Effektivität
der Heizung erreicht, da ein großes Luftvolumen an
den Heizungsrohren 27 bzw. Heizkörpern entlang
streicht.
Durch die natürliche Thermik innerhalb des Lüftungs
zwischenraumes 11a, die selbstverständlich durch
Hilfsmittel, wie beispielsweise Ventilatoren, unter
stützt werden kann, ergibt sich die Frischluftströ
mung 28, durch die Frischluft 14a angesaugt wird.
Claims (10)
1. Belüftungsanordnung für Gebäude, dadurch
gekennzeichnet, daß insbesondere in der
warmen Jahreszeit kühle bzw. natürlich ge
kühlte Luft von den kühleren Fassadenseiten
in ein Gebäudeinneres geleitet wird, die
durch geplante Spalten, Luftführungen
und/oder geöffnete Fenster (26) aus dem Ge
bäude (1, 8) entweicht, und daß insbesondere
in der kalten Jahreszeit Luft aus dem Gebäu
deinneren aufgrund natürlichen Auftriebs
abgesaugt wird und durch Luft ersetzt wird,
die durch geplante Spalten, Luftführungen
und/oder Fenster in das Gebäude (1, 8) ge
langt.
2. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Wand (9, 9a) eines Kerngebäudes von einer
zusätzlichen Außenhülle (10, 10a) umgeben
wird, und sich zwischen diesen beiden Elemen
ten ein Lüftungszwischenraum (11, 11a) be
findet und daß der Lüftungszwischenraum (11,
11a) über Ansaugöffnungen (12) mit der Außen
luft und über Lüftungsschlitze (13, 13a)
oder geöffnete Fenster (26) mit dem Gebäude
inneren in Verbindung steht und auf diese
Weise auch Hoch- und Höchsthäuser mit öffen
baren Fenstern (26) ausgerüstet werden
können.
3. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuluft (3) von der Nordseite bzw. den
kühleren Fassadenseiten des Gebäudes (1, 8)
her in das Gebäudeinnere geführt wird.
4. Belüftungsanordnung für Gebäude nach einem
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft (3)
von der unteren Hälfte der Gebäudewand in
das Gebäudeinnere geleitet wird.
5. Belüftungsanordnung für Gebäude nach einem
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von
einer oder mehreren Ansaugöffnungen der Zu
luft (3) ein Wasserbehälter (5, 5a) ange
ordnet ist.
6. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ab
luftkanäle auch auf dem Dach angeordnet sind.
7. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge
bäude (1, 8) eine unterstützende Be- und Ent
lüftung erhält.
8. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Belüftung bzw. Entlüftung des Gebäudes (1,
8) unterstützende Ventilatoren (7) benutzt
werden.
9. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erhöhung der Luftgeschwindigkeit oder Thermo
syphonwirkung innerhalb des Lüftungszwischen
raumes (11, 11a) unterstützende Ventilatoren
(15) benutzt werden.
10. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß einem
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebäudedach
und massive Wandbereiche mindestens teil
weise mit Materialien (16) bedeckt sind, die
sich stark unter Sonneneinwirkung (17) auf
heizen und durch die größere Thermik die
Luftströmungsgeschwindigkeit erhöht wird, wo
bei diese höhere Luftströmungsgeschwindig
keit in der warmen Jahreszeit einen zusätz
lichen kühlenden Effekt auf die Wand (9) des
Kerngebäudes hat.
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