AT402559B - Einrichtung zur erwärmung bzw. kühlung von gebäuden - Google Patents

Description

AT 402 559 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur winterlichen Erwärmung bzw. sommerlichen Kühlung von Gebäuden entsprechend den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Anspruches 1. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (CH-Zusatzpatent 221 508) werden die Gebäuderäume durch im Fußboden und in den Decken eingebettete, schlangenförmig verlaufende Heizelemente beheizt bzw. gekühlt. Das Heizmittel wird dabei von einer Fördervorrichtung aus Leitungen angesaugt, in einen Kondensator gedrückt und über Vorlaufleitungen und einen Verteiler in parallel geschaltete Heizelemente geleitet, die in der Decke bzw. dem Fußboden eingebettet sind. Ein zugeordneter Kompressor kann ebenso wie die in verschiedenen Räumen untergebrachten Heizelemente zu unterschiedlichen Zeiten betrieben werden, so daß die dem Netz entnommene elektrische Leistung für den Antrieb des Kompressors und seine Wärmeleistung ebenso wie die Anlagekosten vermindert werden. Bei dieser Anlage 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 Heizeinrichtung dadurch relativ gering gehalten sein, indem diese als Betondecke mit hohlen Formsteinen und mit Heizrohren ausgestattet ist. Dadurch daß die verschiedenen Raumwandungsteile bei dieser Anlage unterschiedliche Wärmespeichervermögen haben, ist es möglich, die Heizelemente wegen des großen Wärmespeichervermögens des Fußbodens und der Decke vorwiegend zur Nachtzeit, also bei niedrigem Strombedarf, zu heizen, während die Heizelemente der Decke mit geringem Wärmespeichervermögen während des Tages vom Heizmittel durchflossen werden. Dadurch werden nicht alle Heizelemente gleichzeitig beheizt bzw. 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 Deckschicht offenbart, der auf einfache Weise verlegbar und eine dem Wärmebedarf gerecht werdende Anordnung der Heizungsrohre ermöglichen soll. Hierzu ist zwischen Unterboden und Deckschicht ein Zwischenraum vorgesehen, der mit einer Luftströmung 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 sowie zwischen Heizungsrohr und Deckschicht als auch zwischen dem Heizungsrohr und der wärmedämmenden Schicht strömen. 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 Vorlauftemperaturen erfordert. Würde man bei dieser Anlage einen Kompressor vorsehen, wäre dessen Leistungszahl entsprechend ungünstig, wobei im Kühlfalle die Gefahr einer Kondensatbildung besteht. Überdies ist bei diesem Klimaboden eine zusätzliche Heiz- bzw. Kühlwirkung nach unten hin durch die Anordnung einer Wärmedämmschicht ausdrücklich unterbunden.

Die AT 358 773 B betrifft ein Wandheizsystem, bei dem die Warmluftaufbereitung in den Boden verlegt ist. Die dort erwärmte Luft wird in Hohlräume von Wandelementen eingeleitet, wodurch diese Wandelemente erwärmt werden und die Wärme in den betreffenden Raum abstrahlen. Erst nach der Wärmeabgabe gelangt die dann kühlere Luft über eine Rückführung in den Estrichbereich, um dort erneut erwärmt zu werden. Die Luft wird also im Kreislauf geführt und erwärmt die Räume nur mittelbar durch Erwärmen der Wandelemente, die ihrerseits diese Wärme durch Strahlung abgeben. Als Wärmetauschflächen stehen nur die Oberflächen der Heizwasser führenden Rohre zur Verfügung, sodaß die Heizwasser-Temperaturen entsprechend hoch sein müssen.

Beim Gegenstand der Erfindung werden demgegenüber die Geschoßdecken auf die gewünschte Temperatur gebracht und bilden große Wärmetauscher-Flächen, mit denen die strömende Frischluft entsprechend temperiert wird, sodaß die Heizwasser-Temperaturen erheblich gesenkt werden können. Die Abgabe von Wärme bzw. Kälte in die Räume geschieht unmittelbar mittels der entsprechend temperierten Frischluft. Hierfür konnte die AT 358 773 B ersichtlich keine Anregung geben.

Dasselbe gilt für das System nach der US 4 578 912 A, bei welchem Frischluft über Ventile direkt von außen in einen Raum des Gebäudes geführt und dort - offensichtlich mittels eines üblichen Heizsystems -erwärmt wird. Der Raum wird also nicht mittels der Frischluft temperiert, sondern es wird vielmehr umgekehrt verfahren: Die frische Außenluft wird in dem Raum erwärmt. Sie wird danach über ein Leitungssystem dem Estrich zugeführt, nämlich in einen Spalt, und von dort aus in einen weiteren Bodenspalt geleitet und anschließend über eine Evakuierungsleitung an die Umgebungsluft abgegeben. Das System dient zur Temperierung von Böden in Gebäuden, die nicht unterkellert sind.

Diese Bodenheizung konnte ebenfalls nicht den Gedanken nahelegen, die Räume eines Gebäudes mittels Frischluft zu temperieren, die in Hohlräumen von Geschoßdecken zu diesem Zweck erwärmt bzw. gekühlt wurden.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Stand der Technik liegt demgegenüber der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die den Geschoß- 2

AT 402 559 B decken des Gebäudes über die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre zugeführte Wärme bzw. Kälte auf der einen Seite der Geschoßdecken an einen diese beaufschlagenden 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 Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes dadurch gelöst, daß den Geschoßdecken Frischluft führende Hohlräume zugeordnet sind, die Öffnungen für den Eintritt der Frischluft und Öffnungen für den Austritt der erwärmten (gekühlten) 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 eingebauten Kanälen gebildet sein. Dabei können vorteilhaft die Geschoßdecken als Stahlbetondecken ausgeführt sein, in welche die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre einbetoniert sind. Eine zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich, wenn die Hohlräume durch auf die Geschoßdecken mit Abstand aufgebauten Doppelböden gebildet werden. Bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung können die Frischlufteintrittsöffnungen außerhalb des Gebäudes, beispielsweise in den Fassaden des Gebäudes, vorgesehen sein. Schließlich ist bei einer zweckmäßigen Ausführungsform zur Förderung der Frischluft, also für ihre Zwangsströmung, der bei der Absaugung der Gebäudeluft mittels Ventilator im Gebäudeinnern entstehende Unterdrück verwendbar. Auch können zur Förderung der Frischluft den Hohlräumen Ventilatoren zugeordnet sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend erläuterten und zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel.

Dieses zeigt eine Einrichtung zur winterlichen Erwärmung bzw. sommerlichen Kühlung eines Gebäudes, bei der in Geschoßdecken 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 flüssigkeitsleitend verbunden sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind den Geschoßdecken 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 erforderliche Wärme bzw. Kälte über die bei fast jedem Gebäude vorhandenen massereichen und speicherfähigen Geschoßdecken 2 aus Stahlbeton mit Hilfe von in diese einbetonierten Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohren 4 zugeführt. Die den Geschoßdecken 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 Verwaltungsgebäuden eingesetzt werden. Die Frischluft 1 strömt durch Eintrittsöffnungen 13 in den Fassaden 15 durch die zwischen Geschoßdecken 2 und Doppelböden 6 gebildeten Hohlräume 5 und wird durch die erwärmte oder gekühlte Geschoßdecke 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 Unterdrück bewirkt, der durch die Absaugung der Abluft mit Hilfe von Abluftventilatoren 14 im Gebäudeinnern entsteht, oder durch den Hohlräumen 5 zugeordnete 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 Elektromotor 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 führende Rohre 11 angeschlossen, die im Fundamentbereich 17 des Gebäudes eingebaut sind und die ihrerseits mit dem angrenzenden 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 Gebäudeinnern zuzuführenden Frischluft folgende Vorteile: - Die Oberflächentemperatur der zusätzlichen Geschoßdeckenoberseite reicht durch ihre Größe zum Erwärmen und Kühlen der Frischluft aus; auf besondere Heiz- und Kühlregister samt Zuleitungen, 3

Claims (13)

1. AT 402 559 B oder alternativ auf eine zentrale Frischluftaufbereitung samt zugehörigen platzraubenden und kostenaufwendigen Verteilerkanälen für Zu- und Rückluft durch das ganze Gebäude kann verzichtet werden; - die durch die besonders großen Flächen einer Geschoßdecke bedingten geringen Temperaturgefälle schaffen beste Voraussetzungen für den Einsatz von (evtl, ohnehin zum Kühlen benötigten) Kompressoren auch zum Heizen, und dies mit guten Leistungszahlen, d.h. mit geringem Energieverbrauch, und damit auch für den Verzicht auf eine zusätzliche, kostenaufwendige und mit fossilen Brennstoffen betriebene und das klimarelevante CO2 emittierende herkömmliche Heizung; - die durch die besonders großen Flächen einer Geschoßdecke bedingten geringen Temperaturgefälle ermöglichen außerdem einen automatischen Selbstregelungseffekt und den Verzicht auf aufwendige Steuerungen; - die große Masse einer Stahlbeton-Geschoßdecke (eine 30 cm starke Decke hat je 1 m2 eine Masse von 750 kg) ermöglicht bei elektrisch angetriebenen Kompressoren die Einspeicherung der täglich erforderlichen Wärme- oder Kältemenge nachts mit billigem Strom. 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 Überschußwärme ermöglicht - die zumindest teilweise Nutzbarmachung der sommerlichen Abwärme für die winterliche Heizung und schafft eine weitere Voraussetzung zu einem Verzicht auf eine mit fossilen Brennstoffen betriebene Wärmeerzeugung und verringert die klimarelevanten C02-Emissionen, - den Verzicht auf einen teuren, Ventilator-betriebenen, Geräusche erzeugenden und deshalb oft mit Schalldämpfern auszurüstenden Wärmetauscher zur "Abfackelung" der sommerlichen Abwärme. Die Abführung der Wärme in den Fundamentbereich erfolgt ohne jedes Geräusch. - die Abführung der sommerlichen Abwärme in das Erdreich 18 mit weniger Energie als die Abfackelung an die Außenluft, da die Temperaturen des Erdreichs - insbesondere an den heißen Tagen mit Kühlbedarf - immer niedriger sind als die der Außenluft. Durch die Erfindung wird also insgesamt gesehen die Installation und deren Herstellung vereinfacht und verbilligt, der Energiebedarf von Kompressoren, der für die Kühlung von Frischluft erforderlich ist, verringert, der Strombedarf elektrisch betriebener Kompressoren weitgehend in die nächtliche Niedertarifzeit verlegt und die im Sommer überschüssige Wärme für den winterlichen Heizbetrieb zumindest teilweise nutzbar gemacht. Es wird also nicht nur eine erhebliche Verbilligung der Herstellung und Betriebskosten für die thermische Konditionierung der - vor allem Produktions- und Verwaltungsgebäuden zuzuführenden -Frischluft erreicht, sondern auch eine Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe sowie der klimarelevanten C02-Emissionen. Patentansprüche 1. Einrichtung zur winterlichen Erwärmung bzw. sommerlichen Kühlung von Gebäuden, bei der in Geschoßdecken (2) des Gebäudes Wärmeträgerflüssigkeit führende Rohre (4) zur Zuführung der zur Heizung bzw. Kühlung erforderlichen Wärme eingebaut und mit einem Wärme bzw. Kälte erzeugenden Kompressor flüssigkeitsleitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet daß den Geschoßdecken (2) Frischluft führende, mit Öffnungen (13) für den Eintritt der Frischluft (1) versehene Hohlräume (5) derart zugeordnet sind, daß die Frischluft mittels der Geschoßdecke (2) entsprechend temperiert wird, daß die Hohlräume (5) Öffnungen (13') für den Austritt der erwärmten bzw. gekühlten Frischluft (1) in Aufenthaltsbereiche (A) des Gebäudes haben, und daß Fördermittel (7 bzw. 14) für die Frischluft (1) vorgesehen sind.
2. 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. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßdecken (2) Stahlbetondecken sind, in welche die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre (4) einbetoniert sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (5) durch auf die Geschoßdecken (2) mit Abstand aufgebauten Doppelböden (6) gebildet sind. 4 AT 402 559 B
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteintrittsöffnungen (13) außerhalb des Gebäudes, beispielsweise in dessen Fassaden (15) vorgesehen sind.
6. 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 Unterdrück verwendet wird.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Frischluft (1) den Hohlräumen (5) zugeordnete Ventilatoren (7) vorgesehen sind.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressor (3) Umstellventile (12) zugeordnet sind, welche die Einrichtung von der Erwärmung der Frischluft auf Kühlung der Geschoßdecken (2) umschaltbar machen.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) durch Elektromotor angetrieben ist und 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.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) an im Fundamentbereich (17) des Gebäudes eingebaute, Wärmeträgerflüssigkeit führende Rohre (11) angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem angrenzenden, als sommerliche Wärmesenke und -Speicher - und damit auch als winterliche Wärmequelle dienenden Erdreich (18) - wärmeschlüssig verbunden sind.
11. 11. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) mittels Elektromotor angetrieben wird und daß die Wärme bzw. die Kälte vorwiegend mit nächtlichem Niedertarifstrom in die Geschoßdecken (2) mit Hilfe einer Speichersteuerung (8), eines Außenfühlers (9) sowie eines Restwärmefühlers (10) in die Geschoßdecken eingespeichert wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über den Kompressor (3) und die im Fundamentbereich (17) des Gebäudes eingebauten Wärmeträgerflüssigkeit führenden Rohre (11) je nach Bedarf Abwärme in das Erdreich (18) eingespeichert und wieder als Umfeldwärme genutzt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (3) je nach Bedarf von Gebäudeerwärmung auf Gebäudekühlung mittels Umstellventilen (12) umgeschaltet wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5