CN107532815B - 用于建筑物的气候控制的装置以及用于此目的的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对建筑物(20)进行空气调节的装置，在此装置中，具有平面设计的外部温度控制元件(5)至少局部覆盖建筑物(20)的外侧，能够将所述外部温度控制元件(5)设定至预定温度值。本发明还涉及温度控制元件(5)并且涉及一种用于对建筑物(20)进行空气调节的方法。

Description

用于建筑物的气候控制的装置以及用于此目的的方法
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于建筑物的气候控制的装置、一种根据权利要求14的前序部分的用于在所述装置中使用的温度控制单元以及一种根据权利要求15的前序部分的用于建筑物的气候控制的方法。
自古以来，人类试图利用建筑物气候控制在夏天以及温暖地区中提供舒适室内气候的最佳解决方案。方法如问题本身一样老旧而多样。
然而，气候控制系统的使用是代价非常高并且存在健康风险的有效解决方案，此解决方案代表能被调节并且被影响但是以实际的舒适室内气候为代价的解决方案。诸如荫蔽、复杂的通风系统、通过屋顶绿化或者蒸发元件的蒸发冷却之类的其他方法具有低效并且缺乏调节的劣势。
而且，根据DE 41 03 010 A1以及DE 10 2008 009 085 B4公知用于建筑物空气温度控制的公知技术，其中，这些公知技术中还产生气流，如气候控制系统的情况中那样，气流常被感到不舒适。
因此，本发明的目的是提供一种用于建筑物的气候控制的装置，此装置不具有以上提及的劣势。
此目的借助权利要求1的特征部分中详细说明的特征实现。其他权利要求中详细说明了根据本发明的装置的其他实施方式变型、用在所述装置中的温度控制单元以及用于建筑物的气候控制的方法。
本发明首先涉及一种用于建筑物的气候控制的装置。根据本发明的装置的特征在于，
平坦地形成至少局部覆盖所述建筑物的外侧的外部温度控制元件；以及
所述外部温度控制元件能设定至预定温度值。
与公知气候控制系统相比，根据本发明的装置防止温暖空气进入到建筑物中，在使用气候控制系统的过程中必须利用高能量支出再从建筑物吹出温暖空气并因此也增高了建筑物周围的外部温度。就根据本发明的装置的使用而言，防止建筑物的壁与屋顶被加热并且防止此热经过非常长的一段时间进入建筑物的内部并且防止此热向外辐射。因此，一方面，建筑物中产生了舒适的室内气候，另一方面，由于没有向外的热辐射，也在建筑物周围获得更舒适的气候。以此方式，市中心相比边缘地带中的较高温度被降低。
根据本发明的装置的一个实施方式变型在于：
平坦地形成至少局部覆盖所述建筑物的内侧的内部温度控制元件；以及
所述内部温度控制元件能设定至预定温度值。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：设置至少一个温度控制单元并且设置配送系统，所述配送系统能操作地连接至至少一个温度控制元件以及所述至少一个温度控制单元，并且在所述配送系统中设置温度控制介质，利用所述温度控制介质能在所述至少一个温度控制元件中设定所述预定温度值。
根据本发明的装置的再一实施方式变型在于：所述温度控制介质具有下面性质中的至少一者：
液态的；
至少成比例地包括水；
凝固点在0℃以下，优选在5℃以下；
气态的；
至少成比例地包括空气。
效率可以明显增大，并且可以借助温度控制介质(尤其通过使用在例如4℃至5℃的温度范围中的低温温度控制介质)的流动速度的控制来调节热吸收。在如天花板或者壁的内部中使用被外部温度加热到17℃至18℃的液体，确保内部温度的进一步降低，这受内部热源影响。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：所述温度控制元件覆盖所述外侧和/或所述内侧的至少50％，优选覆盖所述外侧和/或所述内侧的至少80％。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：所述外部温度控制元件相对于所述建筑物外侧间隔开一定距离布置，使得在建筑物外侧与外部温度控制元件之间产生第一中间空间。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：所述内部温度控制元件相对于所述建筑物内侧间隔开一定距离布置，使得在建筑物内侧与内部温度控制元件之间产生第二中间空间。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：气候罩包围所述建筑物的除窗户以及门之外的所述外侧，其中，所述外部温度控制元件被整合到所述气候罩中。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：防腐金属层设置在所述温度控制元件的朝向所述建筑物取向的表面上。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：所述温度控制元件由薄膜组成，所述温度控制介质借助所述薄膜能够被在多个应用路径中从入口传送至出口。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：存在绝缘层，此绝缘层至少在外侧覆盖所述外部温度控制元件，其中，优选利用防腐覆盖层从外部覆盖所述绝缘层。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：所述防腐金属层具有位于所述温度控制元件的朝向所述建筑物取向的表面上的表面扩展结构。
根据本发明的装置的另一实施方式变型在于：从温度控制单元排出的所述温度控制介质首先流经外部温度控制元件并且然后流经内部温度控制元件。
而且，详细说明了根据本发明的一种在用于建筑物的气候控制的装置中使用的温度控制单元。根据本发明的温度控制单元的特征在于：设置至少一个入口以及至少一个出口，其中，温度控制介质能在多个路径上从入口移动至出口。
最后，详细说明了一种用于建筑物的气候控制的方法，其中根据本发明的方法的特征在于：
通过使温度控制介质经过平坦的外部温度控制元件循环而对所述建筑物的至少外侧的区域进行温度控制，所述外部温度控制元件设置在所述建筑物的所述外侧上；
所述温度控制介质在温度控制单元中被设定至预定温度值；并且
所述温度控制介质经由配送系统供应至所述温度控制元件。
根据本发明的方法的一个实施方式变型在于：
通过使温度控制介质经过平坦的内部温度控制元件循环而对所述建筑物的至少内侧的区域进行温度控制，所述内部温度控制元件设置在所述建筑物的所述内侧上；并且
所述温度控制介质在流经所述外部温度控制元件后流经所述内部温度控制元件。
特别注意，可以以任一期望的方式结合以上提及的实施方式变型或者组合的实施方式变型。仅不包括将产生矛盾的实施方式变型的结合。
此后将基于附图更详细地解释本发明的示例性实施方式。在附图中：
图1示出了经过建筑物的配备有根据本发明的、用于气候控制的装置的区域的剖面，其中两个细节A与B被放大地示出；
图2示出了根据本发明的温度控制元件的俯视图，此温度空间元件具有用于温度控制介质的入口与出口；以及
图3示出了经过根据本发明的一个实施方式的变型的、整合到绝缘元件中的温度控制元件的剖面。
图1示出了建筑物20的具有屋顶结构23以及立面22的区域的剖面。根据本发明，支撑构造2设置在建筑物外侧上(即，屋顶结构23以及/或者立面22上)，此支撑构造使得能够间隔开一定距离安装外部温度控制元件5，其中，外部温度控制元件5形成为平坦的并且至少局部覆盖建筑物20的外侧。由于间隔开一定距离的安装，外部温度控制元件5与立面22以及/或者屋顶结构23的外表面之间产生中间空间18，此后，中间空间也被称为第一中间空间18。为了第一中间空间18自封闭，外部温度控制元件5形成实际的气候罩1，此气候罩1尤其可以包括整个建筑物20。这使得包括立面22以及屋顶结构23的建筑物20的温度保持在预定温度值。
通过简单的计算实施例阐明由本发明获得的很大优势：如果假设100m×100m的建筑物占地面积以及8m的建筑物高度，则从而获得80,000m3的围封的建筑物容积。在传统的建筑物气候控制的情况下，必须主动冷却80,000m3的此建筑物容积。然而，如果仅要冷却如根据本发明设置的中间空间，并且假设在本发明中，在还是相同的建筑物尺寸的情况下以上限定的中间空间具有5cm的深度，则因此仅产生大约700m3的待冷却容积，这显然大大小于传统建筑物气候控制。这导致，为了根据本发明的气候控制产生的待用于冷却的能量成本方面的可能的节约相应地大。
在根据本发明的装置的另一实施方式的变型中，额外存在内部温度控制元件16、17，内部温度控制元件16、17还是平坦的并且至少局部覆盖建筑物20的内侧。由于借助支撑构造2的间隔开一定距离的安装，内部温度控制单元16、17与建筑物20的内表面之间产生第二中间空间19。
为了第二中间空间19也自封闭，内部温度控制元件5完成围绕建筑构造的气候罩1。这使得包括立面22以及屋顶结构23的整个建筑物20的温度保持在预定温度值。因此也提供了最佳室内气候控制的必要条件，因为温度控制介质11的温度设定至预定值，其中例如利用温度控制单元12执行此操作。此后，温度控制介质11被引导穿过外部温度控制元件5，其中，为此目的设置配送系统10、13，配送系统10、13连接至温度控制元件5。温度控制介质11在离开外部温度控制元件5后或者借助配送系统10、13被引导回至温度控制单元12，或者温度控制介质11首先供应至内部温度控制元件16、17。
取决于相应的应用，温度控制介质11具有特定的必要条件。特别地，温度控制介质11具有以下性质中的至少一者：
液态的；
至少成比例地包括水；
凝固点在0℃以下，优选在5℃以下；
气态的；
至少成比例地包括空气。
两个细节A与B均在图1中被放大示出。这涉及示出建筑物20的拐角区域(细节A)中或者从外部温度控制元件5到内部温度控制元件16、17的过渡区域(细节B)中的配送系统的可能的实施。
最后，存在用于将温度控制介质11设定至预定值的一系列选择。图1中示出了一种选择，在此选择中，过滤的地下水用作温度控制介质11。因为地下水一般具有较低的温度，由于已经进行了预冷却所以用于冷却的能量支出低。于是如果地下水的温度被证实对于冷却而言过高，则仅需要温度控制单元12。于是仅需要利用传统的气候控制装置冷却温度控制介质11。
在具体应用中，已经显示出，温度控制介质11必须冷却至4℃至5℃的温度。借助配送系统10、13配送并且被引导通过外部温度控制元件5的温度控制介质11于是变热到17℃至18℃的温度。在此温度范围内的温度控制介质11优选适于直接引进到内部温度控制元件16、17中并且随后返回至温度控制单元或者返回到地下水中。因而可以在室内14中提供舒适的气候条件。
在本发明的另一实施方式变型中，对于温度控制介质11的温度的调节而言另选或者额外地，借助温度控制介质11的流动速度进行室内14中的气候条件的设置。为此目的，设置控制单元21，此控制单元包括用于温度控制介质11的可控泵。
如已经解释的，图1示出了位于建筑物20的外侧与位于建筑物的内侧上的两种情况中每一种情况下的中间空间。然而，也可以想象温度控制元件5、16、17直接布置在立面22上以及/或者屋顶结构23上。然而，如果温度控制介质11被强劲冷却并且作为其结果温度控制元件的表面也被强劲冷却，则如以上提及的实施例中的情况那样尤其需要建筑物部件与温度控制元件之间的中间空间。因此，万一发生高温差，冷凝水将积聚在温度控制元件的表面上，这可能导致对建筑物20或者对气候罩1的湿害。
因此，在本发明的另一实施方式变型中提出，特意排出形成在温度控制元件上的冷凝水。因此设置用于冷凝水的收集系统(图1中未示出)，借以确保不对建筑物20造成损害。
图2示出了根据本发明的温度控制元件5的一个实施方式变型的俯视图。在此情况下存在两个薄膜，这两个薄膜具有点焊点，点焊点将两个薄膜保持在一起。通过入口24进入到温度控制元件5中的温度控制介质11通过各个路径7上的焊点被传送至出口25。因此，多个路径可用于温度控制介质11从入口24到出口25，借此获得温度控制元件5中的最佳的温度分布。
图3示出了通过图2中标示的通过温度控制元件5的剖切平面C-C的剖面，其中除了温度控制元件5以外还可看到另外的层。温度控制元件5因而整合到绝缘层8中，利用防腐覆盖层9朝外部覆盖绝缘层8，利用防腐覆盖层9，位于下面的部件免受诸如水、雪、紫外线之类的外部影响之害。
在绝缘层8的相反侧上设置防腐金属层3，此防腐金属层3防止冷凝水渗透到绝缘层8中。在本发明的一个实施方式中，如图3中所示，可以看到邻接防腐金属层3的表面扩展结构4，此表面扩展结构4促进来自温度控制元件5的热流以及/或者冷流到周围环境(尤其是中间空间中(如果设置这样的中间空间的话))。
此后更详细地解释根据本发明的方法的其他方面。
本发明涉及用于借助气候罩冷却位于外侧上的建筑物表面的方法，气候罩在应用至建筑物的外部表面的情况下防止由于太阳的热辐射加热建筑物表面(例如立面22以及屋顶结构23)。气候罩1由多个层组成，这些层或者作为单独元件安装或者作为平坦构造安装，并且这些层组成支撑构造2的部件，气候罩1作为用于容纳如下结构的框架被连接至建筑物：温度控制元件或者平坦构造；防腐金属层3，此防腐金属层3设置有防腐表面扩展结构4，此表面扩展结构4沿建筑物罩的方向扩展；液体供应装置，此液体供应装置设置有确保冗余流动特性(图2中由流动路径7标示)的结构；绝缘层8；以及防风雨并且防腐覆盖层9，此防风雨并且防腐覆盖层9保护下部部件免受诸如水、雪、紫外线之类的外部影响之害。建筑物表面的冷却由封闭的冷却剂液体回路10通过如下操作进行：将温度控制介质11冷却到例如4℃至5℃，并且经由配送系统13将此温度控制介质11引导到气候罩1的温度控制元件5中，从而建筑物罩1与气候罩1之间(即，在第一中间空间18以及/或者第二中间空间19中)的外部空气的温度由于防腐金属层3的冷却而明显降低。
如已经提及的，过滤的地下水可以作为液体用作温度控制介质，借此预冷的地下水导致低能量消耗。随后，被加热的水可以被引导回至地表中。
在根据本发明的另一实施方式变型中，用于进一步冷却内部空间14的温度控制介质在17℃至18℃的温度被引导到用于密封的系统以及/或者壁冷却元件中(即，引导到温度控制元件16、17中)。
在根据本发明的再一实施方式变型中，防腐金属层3的扩展表面上的冷凝水经由收集系统作为公用用水被引导到收集水槽中。
在根据本发明的再一实施方式变型中，温度控制介质11的流动速度受控制单元21影响。
最后，在根据本发明的再一实施方式变型中，具有远远低于0℃的凝固点的溶胶或者另一液体用作温度控制介质11，借此温度控制介质11能在温度控制单元12中冷却至0℃以下的温度。

Claims (18)

1.一种用于建筑物(20)的气候控制的装置，其中，所述装置的特征在于，
平坦地形成的外部温度控制元件(5)至少局部地覆盖所述建筑物(20)的外侧；
所述外部温度控制元件(5)能设定至预定温度值，
所述外部温度控制元件(5)相对于所述建筑物的外侧间隔开一定距离布置，使得所述建筑物的外侧与外部温度控制元件(5)之间产生第一中间空间(18)。
2.根据权利要求1所述的装置，特征在于，
平坦地形成的内部温度控制元件(16、17)至少局部地覆盖所述建筑物(20)的内侧；以及
所述内部温度控制元件(16、17)能设定至预定温度值。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置至少一个温度控制单元(12)并且设置配送系统(10、13)，所述配送系统(10、13)能操作地连接至至少一个温度控制元件(5；16、17)以及所述至少一个温度控制单元(12)，并且在所述配送系统(10、13)中设置温度控制介质(6、11)，利用所述温度控制介质(6、11)能在所述至少一个温度控制元件(5；16、17)中设定所述预定温度值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温度控制介质(6、11)具有以下性质中的至少一者：
液态的；
至少成比例地包括水；
凝固点在0℃以下；
气态的；
至少成比例地包括空气。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度控制元件(5；16、17)分别覆盖所述外侧的至少50％或所述内侧的至少50％。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述内部温度控制元件(16、17)相对于所述建筑物的内侧间隔开一定距离布置，使得所述建筑物的内侧与内部温度控制元件(16、17)之间产生第二中间空间(19)。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，一气候罩包围所述建筑物(20)的除窗户以及门之外的所述外侧，其中，所述外部温度控制元件(5)被整合到所述气候罩中。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，一防腐金属层(3)设置在所述温度控制元件(5；16、17)的朝向所述建筑物(20)取向的所述表面上。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温度控制元件(5；16、17)由薄膜组成，所述温度控制介质(6、11)借助所述薄膜能在多个应用路径上从入口(24)传送至出口(25)。
10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，存在一绝缘层(8)，所述绝缘层在所述外部温度控制元件(5)的外侧上至少覆盖所述外部温度控制元件(5)。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述防腐金属层(3)具有位于所述温度控制元件(5；16、17)的朝向所述建筑物(20)取向的表面上的表面扩展结构(4)。
12.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，从温度控制单元排出的所述温度控制介质(6、11)首先流经外部温度控制元件(5)并且然后流经内部温度控制元件(16、17)。
13.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述凝固点在5℃以下。
14.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述温度控制元件(5；16、17)分别覆盖所述外侧的至少80％或所述内侧的至少80％。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，利用防腐覆盖层(9)从外部覆盖所述绝缘层(8)。
16.一种在用于建筑物(20)的气候控制的装置中使用的温度控制单元(5；16、17)，其特征在于，设置有至少一个入口(24)以及至少一个出口(25)，其中，温度控制介质(6、11)能在多个路径上从入口(24)移动至出口(25)，并且所述温度控制单元相对于所述建筑物的外侧间隔开一定距离布置，使得所述建筑物的外侧与温度控制单元之间产生第一中间空间(18)。
17.一种用于建筑物(20)的气候控制的方法，其特征在于，
通过使温度控制介质(6、11)经过平坦的外部温度控制元件(5)循环而对所述建筑物(20)的至少外侧的区域进行温度控制，所述外部温度控制元件(5)设置在所述建筑物(20)的所述外侧上；
在温度控制单元(12)中将所述温度控制介质(6、11)设定至预定温度值；
所述温度控制介质(6、11)经由配送系统(10、13)被供应至所述温度控制元件(5)；并且
所述外部温度控制元件相对于所述建筑物的外侧间隔开一定距离布置，使得所述建筑物的外侧与外部温度控制元件之间产生第一中间空间(18)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，
通过使温度控制介质(6、11)经过平坦的内部温度控制元件(16、17)循环而对所述建筑物(20)的至少内侧的区域进行温度控制，所述内部温度控制元件(16、17)设置在所述建筑物(20)的所述内侧上；并且
所述温度控制介质(6、11)在流经所述外部温度控制元件(5)后流经所述内部温度控制元件(16、17)。
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