NL2009385C2 - Werkwijze voor klimaatbeheersing van een gebouw door middel van een soepel stralingslichaam. - Google Patents

Description

Werkwijze voor klimaatbeheersing van een gebouw door middel van een soepel stralingslichaam

De uitvinding heeft betrekking op de klimaatbeheersing van gebouwen, in het 5 bijzonder door middel van straling. Bekend is om bij het verwarmen of koelen van het gebouw gebruik te maken van relatief grote warmtewisselingsoppervlakken die reeds bij een laag temperatuurverschil het gewenste effect opleveren. Als gevolg van het relatief kleine temperatuurverschil tussen genoemde warmtewisselingsoppervlakken en de omgevingslucht kan zelfs bij een lagere temperatuur het comfort gehandhaafd 10 worden. Ten opzichte van conventionele systemen die gebruik maken van een centrale warmtetoevoer op een relatief hoge temperatuur, zoals in het geval van verwarming door middel van convectoren, kan vaak energie worden bespaard. De continue straling van grote oppervlakken maakt dus een duurzame klimaatbeheersing mogelijk.

Hoewel deze op zich bekende wijze van verwarmen grote voordelen met 15 betrekking tot comfort en besparing oplevert, blijken in de praktijk niet alle gebouwen geschikt voor de toepassing daarvan. Bijvoorbeeld kan het om bouwkundige redenen ongewenst zijn om bepaalde oppervlakken van het gebouw aan te passen. Verder kan het aanpassen van grote oppervlakken in een gebouw omhaalbaar zijn vanwege de daarmee samenhangende kosten. Ook de technische eigenschappen van oppervlakken 20 kunnen een probleem vormen

Een verder probleem kan zich voordoen indien de te verwarmen ruimte een zeer groot volume heeft, zodanig dat de capaciteit van een tot de wanden beperkt stralingsoppervlak te gering is. Onder dergelijke omstandigheden kunnen de stralingsoppervlakken zich op te grote afstand bevinden van het gebruiksniveau. Dit 25 laatste speelt in het bijzonder een rol bij hoge gebouwen, zoals monumentale kerken en industrieel erfgoed zoals bedrijfshallen. Bij weer andere gebouwen kan het gebruik van vloeistoffen in de stralingsoppervlakken voor problemen zorgen, terwijl in multifunctionele gebouwen het wenselijk kan zijn om de stralingsinrichting een tijdelijk karakter te geven.

30 De esthetische en financiële bezwaren die met voorgaande gevallen samenhangen maken het vaak onmogelijk om straling als warmtebron te gebruiken, ondanks de in het oog lopende voordelen daarvan. In de praktijk wordt nog wel vloerverwarming in combinatie met radiatoren toegepast met als doel de 2 basistemperatuur op een enigszins aanvaardbaar niveau te houden. Aanvullend daarop kan, bij incidenteel gebruik in de winter, lucht worden ingeblazen die met gas of op elektrische wijze is verwarmd. Ook kunnen aanvullende elektrische stralingspanelen worden toegepast. Dit leidt echter steevast tot een gebrekkig comfort als gevolg van 5 tochtstromen, terwijl de kosten relatief hoog zijn doordat veel fossiele brandstof wordt verbruikt. Als gevolg van de relatief hoge uitstoot van C02 is een dergelijke wijze van verwarmen minder duurzaam.

Daarnaast kan ook nog eens warmteverlies optreden als gevolg van het weglekken van warme lucht via spleten en kieren. Het incidenteel verwarmen van 10 gebouwen leidt verder tot grote fluctuaties in temperatuur, hetgeen schade kan opleveren voor de bouwkundige staat van het gebouw en voor de kwaliteit in het gebouw aanwezige voorwerpen, zoals kunstwerken, monumentale orgels en monumentale versieringen en afwerkingen. Isolatie die wordt aangebracht ter beperking van de warmtevraag is in dit verband ook vaak schadelijk. Lokaal hogere 15 temperaturen die veroorzaakt worden door aanstraling via branders leidt tot slecht te beheersen condensatie, terwijl verder het inblazen van grote hoeveelheden warme lucht ontregelend kan werken op de vochtbalans waardoor uitdroging en schade aan gebouw en interieur kunnen optreden.

Indien vanwege al deze nadelen echter besloten wordt om monumentale 20 gebouwen in het geheel niet te verwarmen, raakt herbestemming of hergebruik echter verder uit het zicht. Daardoor treedt waardeverlies en gebrek aan onderhoud op, hetgeen uiteindelijk kan leiden tot de noodgedwongen sloop van het gebouw,

Het doel van de uitvinding is daarom een oplossing te bieden door middel waarvan de hiervoor genoemde gebouwen zoals monumentaal industrieel erfgoed, 25 kerken en dergelijke middels straling kunnen worden verwarmd. Een verder doel is de verwarming door middel van straling zodanig uit te voeren dat de integriteit van het gebouw in verregaande mate kan worden gehandhaafd. Dat doel wordt bereikt door middel van een soepel warmtewisselingslichaam, omvattende een soepel omhulsel dat een inwendige bepaalt, een toevoer voor het toevoeren van warme of koude lucht in de 30 inwendige ruimte van het soepele omhulsel, een afvoer voor het afvoeren van lucht uit de inwendige ruimte van het soepele omhulsel, gekenmerkt door een met het omhulsel samenwerkend gesloten hulplichaam dat gevuld is met, of vulbaar is met, een gas met een soortelijk gewicht lager dan omgevingslucht, dat het hulplichaam een scheiding 3 vormt die de inwendige ruimte scheidt in met elkaar verbonden deelruimten en dat het hulplichaam zich bevindt tussen de posities van de toevoer en de afvoer.

Bij de uitvinding wordt de verwarming verkregen door al dan niet bevochtigde, warme lucht te circuleren door het soepele lichaam zoals een grote ballon, waarvan een 5 der oppervlakken zodanig verwarmd wordt door de warme lucht dat deze als stralingsoppervlak gaat fungeren. Deze warmte kan afkomstig zijn van elke willekeurige bron, doch de voorkeur gaat uit naar duurzaam verkregen energie zoals afkomstig uit een opslag voor warmte die verkregen is door de ballon als koeling te gebruiken. Ook warmte die teruggewonnen is uit ventilatielucht of warmte uit de kap 10 van een hoog gebouw komen in aanmerking. Daartoe kan het soepele warmtewisselingslichaam nabij en/of direct onder een plafond of dak van het gebouw worden geplaatst; evenwel is ook een plaatsing van het soepel warmtewisselingslichaam aan of nabij een wand van het gebouw mogelijk.

Het is echter niet noodzakelijk om het soepele lichaam op deze wijze aan te 15 brengen. Volgens een alternatieve uitvoering kan het soepele lichaam geheel of gedeeltelijk zwevend in de ruimte worden aangebracht.

De scheiding die zich bevindt in het inwendige van het soepele omhulsel zorgt er voor dat de warme of koude lucht een voorgeschreven traject volgt. De lucht strijkt daardoor allereerst langs het oppervlak van het soepele omhulsel dat als 20 stralingsoppervlak dient te fungeren. De warmte- of koudeopbrengst door straling kan dan maximaal zijn. Vervolgens stroomt de afgekoelde of opgewarmde lucht, die warmterespectievelijk koude heeft afgegeven aan dat stralingsoppervlak, terug via de andere zijde van de scheiding.

Deze scheiding kan op verschillende manieren zijn uitgevoerd. Volgens een 25 bijzondere mogelijkheid omvat de scheiding een met het omhulsel samenwerkend gesloten hulplichaam dat gevuld is met een gas met een soortelijk gewicht lager dan omgevingslucht. Onder invloed van de opdrijvende kracht van het met gas gevulde hulplichaam kan het soepele warmtewisselingslichaam geheel of gedeeltelijk zwevend zijn. In dat geval vormt het hulplichaam een scheiding die de inwendige ruimte scheidt 30 in met elkaar verbonden deelruimten en dat zich bevindt tussen de posities van de toevoer en de afvoer.

Volgens een verdere mogelijkheid omvat de inwendige ruimte van het omhulsel twee door een membraan gescheiden deelruimten waarvan een is verbonden met de 4 toevoer en waarvan de ander is verbonden met de afvoer, welk membraan althans gedeeltelijk doorlaatbaar is voor lucht. In dat geval kan het hulplichaam, dat zich in het omhulsel bevindt, zijn verbonden met ten hoogste een gedeelte van het membraan.

Zoals genoemd heeft het omhulsel tenminste een stralingsoppervlak voor het 5 afgeven van stralingswarmte, welk stralingsoppervlak zich bevindt aan de zijde van de scheiding en/of van het hulplichaam grenzend aan de deelruimte waarin de toevoer uitmondt.

Het hiervoor beschreven soepele warmtewisselingslichaam is verbonden met een externe verwarmings- respectievelijk koelinrichting. Volgens een alternatieve 10 uitvoering kan een in het soepele omhulsel opgenomen verwarmings- respectievelijk koelinrichting zijn voorzien. In dat geval monden de toevoer en de afvoer van de verwarmings- respectievelijk koelinrichting ter weerszijden van de scheiding uit.

De uitvinding betreft tevens een gebouw voorzien van een verwarming of koeling verkregen volgens de werkwijze zoals hiervoor beschreven, omvattende een 15 verblijfsruimte, een soepel warmtewisselingslichaam zoals hiervoor beschreven dat zich in de verblijfsruimte bevindt, een warmtebron of koudebron die via een toevoerleiding respectievelijk een afvoerleiding is aangesloten op de toevoer respectievelijk de afvoer van het soepele warmtewisselingslichaam, alsmede een aanjager voor het doen circuleren van lucht door het circuit gevormd door het soepele 20 warmtewisselingslichaam, de toevoerleiding, de afvoerleiding en de warmtebron respectievelijk koudebron.

Volgens een variant kan in de verblijfsruimte van het gebouw een soepel warmtewisselingslichaam zijn voorzien met een daarin opgenomen verwarmings-respectievelijk koelinrichting, een energiebron die via een leiding is aangesloten op de 25 zich in het soepele warmtewisselingslichaam bevindende verwarmings- respectievelijk koelinrichting, alsmede een aanjager voor het doen circuleren van lucht door het circuit gevormd in het inwendige van soepele warmtewisselingslichaam.

Opgemerkt wordt dat het soepele lichaam met stralingsoppervlak grote akoestische voordelen heeft ten opzichte van de vaak harde materialen van wanden en 30 plafonds.

In het bijzonder kan het stralingsoppervlak zijn afgekeerd van een dak, plafond of wand van het gebouw, zodanig dat de verblijfsruimte optimaal kan worden verwarmd door straling.

5

De uitvinding zal vervolgens beschreven worden aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden.

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm met een gedeelte van een gebouw en een warmtewisselingslichaam onder een plafond.

5 Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm.

Figuur 3 toont een derde uitvoeringsvorm met een gedeelte van een gebouw en een warmtewisselingslichaam aan een wand.

Figuur 4 toont een vierde uitvoeringsvorm met een warmtewisselingslichaam en hulplichaam.

10 Figuur 5 toont de horizontale doorsnede V-V van figuur 4.

Figuur 6 toont een vijfde uitvoeringsvorm.

In figuur 1 is een gedeelte van een gebouw weergegeven met een inwendige ruimte 10 die is begrensd door een plafond 11. Aan het plafond is met behulp van haken 13 een soepel warmtewisselingslichaam of ballonvormig lichaam 4 opgehangen.

15 Binnen het ballonvormige lichaam 4 strekt zich een scheiding 9 uit, ter weerszijden waarvan deelruimten 17, 5 zijn gevormd waarin respectievelijk een toevoer 14 en een afvoer 15 uitmonden. Door middel van de toevoerleiding 1 kan lucht die met de warmtewisselingsinrichting 2 is verwarmd of gekoeld, via de toe toevoer 14 aan het ballonvormige lichaam worden toegevoerd. De aldus behandelde lucht stroomt door de 20 onderste deelruimte 17 langs het naar onderen gerichte stralingsoppervlak 16 van het ballonvormige lichaam 4. In het geval van verwarming wordt aldus door het warmtewisselingsoppervlak warmtestraling afgegeven aan de inwendige ruimte 10 van het gebouw.

Vervolgens stroomt de afgekoelde lucht via de bovenste deelruimte 5 terug naar 25 de afvoer 15 en via de afvoerleiding 6 naar de warmtewisselaar 2. De lucht kan aldus gecirculeerd worden door het systeem bestaande uit de warmtewisselaar 2, de leidingen 1, 6 en het ballonvormige lichaam 4. Ook in verband met koeling kan dit systeem worden toegepast, waarbij dan koudestraling wordt afgegeven door het stralingsoppervlak 16.

30 In de variant van figuur 2 is het ballonvormige lichaam opgedeeld in ballonsecties 18 die elk zijn opgenomen in een balklaag 19. Een dergelijke uitvoering heeft een permanent karakter, terwijl de uitvoering van figuur 1 eenvoudig aangebracht 6 en verwijderd kan worden door de ophanging van het ballonvormige lichaam 4 aan de haken 13.

Volgens een verdere mogelijkheid zoals weergegeven in figuur 3 is het ballonvormige lichaam 4 ophangen aan een wand 20 van het gebouw. Het 5 stralingsoppervlak 16 is in dat geval verticaal gericht naar het inwendige van de ruimte 10. De deelruimte 17 met de toevoer 14 is naar het inwendige van de ruimte gekeerd. Via de toevoerleiding 1 wordt verwarmde lucht aan die deelruimte toegevoerd. Vervolgens stroomt de lucht om de scheiding heen naar de afvoer 15 en via de afvoerleiding 6 naar de warmtewisselaar 2.

10 Figuren 4 en 5 tonen een verdere variant van het ballonvormig lichaam 4 waarbij de scheiding is uitgevoerd als een soepel hulplichaam 21 dat is gevuld met een gas lichter dan lucht, zoals helium. Als gevolg daarvan kan het ballonvormige lichaam vrij zwevend in de ruimte 10 worden gelokaliseerd. Het hulplichaam 21 is door een membraan 22 bevestigd in het soepele warmtewisselingslichaam 4. Via doorgangen 8 15 in het membraan 22 kan de lucht door het warmtewisselingslichaam 4 circuleren.

Figuur 6 toont een staalbeton vloer met stalen liggers 25 waarvan de flenzen zijn opgenomen in de betonlagen 26. Tussen de liggers 25 en betonlagen 26 bevinden zich open ruimten, waarin de ballonvormig lichamen 4 met scheiding 9 zijn opgenomen. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld wordt de warme lucht 20 toegevoerd aan de zich aan de bovenzijde bevindende deelruimte 17, zodanig dat de bovengelegen verdieping kan worden verwarmd via de vloer daarvan.

25 7

Lijst van verwijzingstekens 1. Toevoerleiding 2. Warmtewisselaar 5 3. Turbine 4. Ballonvormig lichaam 5. Deelruimte 6. Afvoerleiding 7. Aanjager 10 8. Doorgang 9. Scheiding 10. Inwendige ruimte gebouw 11. Plafond 12. Wand 15 13. Haak 14. Toevoer 15. Afvoer 16. Stralingsoppervlak 17. Deelruimte 20 18. Ballonsectie 19. Kast 20. Wand 21. S oep el hulpl i chaam 22. Membraan 25 23. Soepel omhulsel 24. Inwendige van soepel omhulsel 25. Stalen ligger 26. Betonlaag 30

Claims (8)

1. Soepel warmtewisselingslichaam (4), omvattende een soepel omhulsel (23) dat een inwendige (24) bepaalt, een toevoer (14) voor het toevoeren van warme of 5 koude lucht in de inwendige ruimte van het soepele omhulsel, een afvoer (15) voor het afvoeren van lucht uit de inwendige ruimte van het soepele omhulsel, met het kenmerk dat een met het omhulsel samenwerkend gesloten hulplichaam (21) is voorzien dat gevuld is met, of vulbaar is met, een gas met een soortelijk gewicht lager dan omgevingslucht, dat het hulplichaam (21) een scheiding vormt die de inwendige ruimte 10 scheidt in met elkaar verbonden deelruimten (5, 17) en dat hulplichaam (21) zich bevindt tussen de posities van de toevoer (14) en de afvoer (15).

2. Soepel warmtewisselingslichaam (4) volgens conclusie 1, waarbij het inwendige (24) van het omhulsel (23) twee door een membraan (22) gescheiden 15 deelruimten (5, 17) omvat waarvan een is verbonden met de toevoer (14) en waarvan de ander is verbonden met de afvoer (15), welk membraan althans gedeeltelijk doorlaatbaar is voor lucht.

3. Soepel warmtewisselingslichaam (4) volgens conclusie 2, waarbij het 20 hulplichaam (21) zich in het omhulsel (23) bevindt en is verbonden met het membraan (22).

4. Soepel warmtewisselingslichaam (4) volgens een der conclusies 1-3, waarbij het omhulsel (23) tenminste een stralingsoppervlak (16) heeft voor het afgeven van 25 stralingswarmte, welk stralingsoppervlak zich bevindt aan de zijde van de scheiding (9) en/of van het hulplichaam (21) grenzend aan de deelruimte (17) waarin de toevoer (14) uitmondt.

5. Soepel warmtewisselingslichaam volgens een der voorgaande conclusies, 30 omvattende een soepel omhulsel (23) dat een inwendige (24) bepaalt, een in het soepele omhulsel opgenomen verwarmings- respectievelijk koelinrichting (2) met een toevoer en een afvoer, een inwendige scheiding (9) die het inwendige scheidt in met elkaar verbonden deelruimten (5, 17), ter weerszijden van welke scheiding zich bevindt de toevoer en de afvoer van de verwarmings- respectievelijk koelinrichting (2) uitmonden, alsmede een met het omhulsel samenwerkend gesloten hulplichaam (21) dat gevuld is met, of vulbaar is met, een gas met een soortelijk gewicht lager dan omgevingslucht.

6. Gebouw voorzien van een verwarming, omvattende een verblijfsruimte, een soepel warmtewisselingslichaam (4) volgens een der conclusies 1-4 dat zich in de verblijfsruimte bevindt, een warmtebron (2) of koudebron die via een toevoerleiding (1) respectievelijk een afvoerleiding (6) is aangesloten op de toevoer (14) respectievelijk de afvoer (15) van het soepele warmtewisselingslichaam, alsmede een 10 aanjager (7) voor het doen circuleren van lucht door het circuit gevormd door het soepele warmtewisselingslichaam, de toevoerleiding, de afvoerleiding en de warmtebron.

7. Gebouw voorzien van een verwarming, omvattende een verblijfsruimte, een 15 soepel warmtewisselingslichaam (4) volgens conclusie 5 dat zich in de verblijfsruimte bevindt, een energiebron die via een leiding is aangesloten op de verwarmings-respectievelijk koelinrichting (2) in het soepele warmtewisselingslichaam, alsmede een aanjager (7) voor het doen circuleren van lucht door het circuit gevormd in het inwendige van soepele warmtewisselingslichaam. 20

8. Gebouw volgens conclusie 6 of 7, waarbij het stralingsoppervlak (16) is afgekeerd van een dak, plafond of wand van het gebouw.