DE10063777A1 - Vorrichtung zur Temperierung von Räumen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung von Räumen mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs von Anspruch 1.

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen erfolgt die Konstruktion moderner Gebäude heute unter Berücksichti­ gung verschiedener Maßnahmen zur Wärmeisolierung. Im Som­ mer wirken sich diese Maßnahmen jedoch in einer uner­ wünschten Temperaturerhöhung aus. Außerdem steigen die inneren Wärmelasten durch elektronische Geräte und durch die Beleuchtung stark an. Der Bedarf an zusätzlicher Raumklimatisierung steigt daher stetig an. Herkömmliche Klimaanlagen bewirken eine aktive, durch Ventilatoren er­ zeugte Luftbewegung, die von Personen oft unangenehm als Zugluft empfunden wird und die Verbreitung bzw. Vertei­ lung von Allergenen fördert. Zudem ist die dazugehörige Luft- und Kältetechnik aufwendig, energieintensiv und da­ mit umweltbelastend und teuer. Außerdem sind die Be­ triebskosten für den Lufttransport sowie für die notwen­ dige Kälteerzeugung sehr hoch.

In der EP 0 308 856 B1 ist ein Verfahren zum Kühlen von Räumen offenbart, wobei schwere kalte Luft von oben durch einen Fallschacht abwärts strömt und sich turbulenzarm in einem Raum ausbreitet. Dieses Verfahren benötigt erheb­ lich weniger Energie als herkömmliche Klimaanlagen, da die Luftbewegung allein durch Schwerkraft erzeugt wird. Es bietet jedoch keine Möglichkeiten zur Speicherung von Wärme und zur Kühlung und Beheizung von Räumen.

Eine weitere energiesparende Methode zur Regulierung der Raumtemperatur ist die Bauteilkühlung durch Decken und Wandsysteme sowie die sogenannte Betonkerntemperierung- bzw. -Aktivierung. Die bekannten Kühldecken- und Wandsy­ steme erbringen ihre Kühl- bzw. Heizwirkung durch die Wärmeaufnahme oder -Abgabe durch Strahlung und freie Kon­ vektion. Bei Kühldecken werden die sonst freien Decken­ flächen zu einem mehr oder weniger großem Anteil eben mit aktiven Kühlflächen belegt. Dies hat mehrere Nachteile. So wird die Deckenfläche vom zu temperierenden Raum her­ metisch getrennt, und damit stehen die Deckenmassen für die Speicherkühlung mit kühler Außenluft in der Nacht nicht zur Verfügung. Außerdem werden die Rohbauhöhen er­ höht, dies führt zu höheren Investitionskosten. Bei mehr­ geschossigen Gebäuden könnte z. B. eine zusätzliche Etage für die gleiche Investitionssumme hinzukommen. Die sonst freie Raumgestaltungsmöglichkeit des Architekten wird er­ heblich eingeschränkt.

Bei der Betonkernaktivierung verhält es sich wie folgt. Beton weist ein hohes thermisches Speichervermögen auf, das durch Verlegung von wasserführenden Rohren in den Bauteilen und Regulierung der Wassertemperatur gezielt für die Temperierung von Räumen nutzbar ist (DE 94 07 281 U1). Diese thermische Bauteilaktivierung, die hauptsäch­ lich für Betondeckenkonstruktionen eingesetzt wird, sorgt aufgrund der Trägheit der großen Speichermasse des Bau­ teils für eine weitgehende Selbstregulierung der Raumtem­ peratur, die durch geringe Variation der Temperatur des durch das Bauteil strömenden Wassers unterstützt werden kann (nach Bedarf ca. 18 bis 26°C). Gegenüber einer kon­ ventionellen Klimaanlage ergeben sich daraus Vorteile be­ züglich des Energieverbrauchs, da auf eine aufwendige Kältetechnik verzichtet werden kann, und hinsichtlich des Wohlbefindens der sich in dem Raum aufhaltenden Personen, da keine starke Luftbewegung erfolgt. Jedoch ist für eine individuelle Regelung der Raumtemperatur aufgrund der Trägheit der Speichermasse des Bauteils die Installation eines zusätzlichen Heizkörpers erforderlich. Zudem muß für einen optimalen Wärmeaustausch die Speicheroberfläche frei zugänglich sein, so daß weitgehend auf Deckeninstal­ lationen verzichtet werden muß. Der Einbau thermoaktiver Decken bleibt auf Neubauten beschränkt, und ist bei der Sanierung bzw. Modernisierung von Altbauten nicht ein­ setzbar, da hierbei Deckenkonstruktionen nicht erneuert werden. Nachteilig ist weiterhin, daß die in das Bauteil einbetonierten Kühlrohre in einem Schadensfall nicht für eine Reparatur zugänglich sind und Langzeitstudien über das Korrosionsverhalten der Materialien nicht vorliegen. Außerdem ist die Kühlleistung auf ca. 30-32 W/m² aktiver Fläche begrenzt, während normal ausgestattete Büroräume oder auch Hotelzimmer eine Wärmelast höher 45 W/m² aufweisen. Das bedeutet die kostspielige Installation eines Ergän­ zungssystems.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, die Speichermasse von Beton und anderen thermospei­ cherfähigen (einschl. latente Wärmespeicherung) Baustof­ fen für die Temperierung von Räumen so nutzbar zu machen, daß die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest nur in eingeschränktem Maß auftreten, und außerdem sollen hö­ here spezifische Kühlleistungen erzielt und damit die In­ vestitions- und Betriebskosten stark reduziert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Tempe­ rierung von Räumen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.

Erfindungsgemäß steht somit ein thermo-speicherfähiges (einschl. latente Wärmespeicherung) Bauelement an einer äußeren Oberfläche mit einem Kühlelement derart in Kon­ takt, daß die in dem Bauelement gespeicherte Wärmelast durch den das Kühlelement durchfließenden Kaltwasserstrom oder durch Phasenveränderung von im Baustoff eingelager­ ten Latentspeicher abgeführt wird. Es entsteht eine mehr­ fache Kühlwirkung, d. h. durch die mit der Wärmeentstehung zeitgleiche Strahlungsübertragung und freie Konvektion der den Räumen zugewandten Seiten. Durch die Kühlwirkung durch die im Schacht herrschenden Zwangskonvektion wird die spezifische Kühlleistung der Vorrichtung erheblich gesteigert. Hinzu kommt bei den Bauelementen aus spei­ cherfähigem (einschl. latente Wärmespeicherung) Material die Kühlung durch die in der Nacht durch die freie Kühlung, aber auch in der aktiven Phase geladenen Speicher­ massen.

Gleichzeitig ist das Kühlelement leicht zugänglich und kann zu Wartungszwecken oder aus gestalterischen Gründen einfach ausgewechselt, in seiner Position verändert oder in seiner Ausdehnung vergrößert bzw. verkleinert werden. Das Kühlwasser, bei Latentspeichern die Kühlluft, kann kostengünstig unter Nutzbarmachung der Nachtkühle gewon­ nen oder bei besonders hoher Wärmelast unter Ausnutzung des billigen Nachtstroms kältetechnisch erzeugt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere für den Heizfall die Einbeziehung mindestens eines zwei­ ten Bauelements aus thermo-speicherfähigem (einschl. la­ tente Wärmespeicherung) Baustoff vorgesehen, das parallel zu der mit dem Kühlelement in Wärmeleitverbindung stehen­ den Oberfläche des ersten Bauelements aus thermo- speicherfähigem (einschl. latente Wärmespeicherung) Bau­ stoff mit Abstand derart angeordnet ist, daß ein vertika­ ler Konvektorschacht für die Luftführung ausgebildet wird. Dabei bleibt mindestens ein unterer Luftdurchlaß für den Kühlfall und mindestens ein oberer Luftdurchlaß für den Heizfall ausgespart. Der Lufteintritt in den Schacht erfolgt entsprechend. Das zweite Bauelement stellt zusätzliche Speichermasse zur Verfügung und kann aufgrund der Wärmekonvektion in dem Konvektorschacht wir­ kungsvoll mit Wärme be- und entladen werden. Dabei dient das erste Bauelement aus thermo-speicherfähigem Baustoff, das über eine Oberfläche mit dem aktiven Kühlelement wärmeleitend verbunden ist, als Wärmetauscher. Die Speicher­ masse des zweiten Bauelements aus thermospeicherfähigem (einschl. latente Wärmespeicherung) Baustoff wird auf­ grund der Luftbewegung in dem Konvektorschacht entweder abgekühlt oder erwärmt, wobei der Wärmeaustausch konvek­ tiv und durch Strahlung erfolgt. Die Luftbewegung in dem Konvektorschacht verläuft aufgrund der höheren Dichte der gekühlten Luft im Kühlfall von oben nach unten, so daß aus dem unteren Luftdurchlaß gekühlte Luft in den Raum strömt, und im Heizfall von unten nach oben, so daß aus dem oberen Luftdurchlaß erwärmte Luft in den Raum ein­ strömt. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung dar Er­ findung kann eine in dem Konvektorschacht vorgesehene Dü­ senanordnung die Außen- bzw. Frischluftversorgung des Raumes sicherstellen. Der Eintrag von Frischluft durch die Düsenanordnung erfolgt vorteilhafterweise im Kühlfall von oben nach unten und im Heizfall von unten nach oben. Bei Latentspeicher mit Zwangsluft kann der Schacht auch waagerecht verlaufen. Für den Heizfall ist in dem Boden­ bereich des Konvektorschachts ein Heizkonvektor vorgese­ hen, wobei für die Wärmeerzeugung umweltfreundliche Sy­ steme eingesetzt werden sollten. Im Heizfall strömt die durch den Heizkonvektor erzeugte warme Luft in dem Kon­ vektorschacht von unten nach oben und erwärmt dabei die Bauelemente aus thermo-speicherfähigem Baustoff. Die in dem zweiten Bauelement gespeicherte Wärmemenge wird über die in den Raum weisenden Oberflächen des Bauelements konvektiv und durch Strahlung an die Raumluft abgegeben. Eine weitere Variante des Systems ist die mit der hori­ zontalen Luftführung mit Zwangskonvektion über eingebauten Ventilator oder über eine zentrale Lüftungsanlage über Düsen. Bei dieser Variante kann ein Teil der Rohdec­ ke als Wärmespeicher funktional integriert werden. Dies führt bei entsprechenden Regelalgorytmen zur Reduzierung der Betriebskosten.

In anderer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das thermo-speicherfähige Bauelement als Behälter mit Um­ schließungswänden aus ebenfalls thermo-speicherfähigem Baustoff ausgebildet, in dessen Innenraum ein zusätzli­ ches thermo-speicherfähiges Medium, z. B. Wasser, einge­ füllt ist. Das Kühlelement ist in diesem Fall vorzugswei­ se als innerhalb des Behälterinnenraums angeordnete Kühl­ schlange ausgebildet, die außerhalb des Behälters ange­ ordnete Kaltwasseranschlüsse aufweist. Dem Speichermedium und der Speichermasse des Bauelements wird im Kühlfall durch das die Kühlschlange abgekühlt. Behälterwand und Füllung stellen zusammen eine insgesamt gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vergrößerte Speichermasse dar, die ein insgesamt größeres Speicher­ vermögen aufweist und daher noch wirkungsvoller für eine Raumtemperierung sorgen kann. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist parallel zu einer äußeren Oberfläche des Behälters aus thermo-speicherfähigem Baustoff eine Konvektorschachtrückwand derart angeordnet, daß ein ver­ tikaler Konvektorschacht ausgebildet ist und daß minde­ stens ein oberer und ein unterer Luftdurchlaß ausgespart ist. Für den Heizfall ist in Bodennähe in dem Konvektor­ schacht ein Heizkonvektor vorgesehen, der wie vorstehend beschrieben wirkt.

Derartige Vorrichtungen können wie konventionelle Heiz­ körper z. B. vor einer Fensterbrüstung in einem Raum in­ stalliert werden und sind daher auch für die Sanierung bzw. Modernisierung von Altbauten geeignet.

Alternativ dazu kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft auch als tragende oder nicht tragende Trenn­ wand zwischen zwei Räumen vorgesehen sein. Hierbei bildet ein erstes Bauelement aus thermo-speicherfähigem Baustoff die eigentliche Trennwand aus und ist auf einer Seite oder wechselseitig segmentweise mit den Kühlflächen von aktiven Kühlelementen wärmeleitend verbunden. So kann z. B. während der Nacht die in der Speichermasse des Bau­ elements gespeicherte Wärmemenge durch das in dem Kühle­ lement strömende Kühlwasser abgeführt werden, woraufhin während der Betriebszeit die Speichermasse des Bauele­ ments von der gegenüberliegenden Oberfläche mit Abwärme aus einem der Räume beladen wird.

In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung an eine oder als eine Deckenkonstruktion eines Gebäudes vorgese­ hen. Hierbei bildet ein Bauelement aus thermo- speicherfähigem Baustoff die Raumdecke aus. Gemäß einer Ausführungsform ist es möglich, auch bestehende Raumdec­ ken, z. B. Betondecken in Altbauten, als thermo- speicherfähiges Bauelement zu nutzen. In diesem Fall kann das Kühlelement z. B. in Form einer Kühlschlange oder Kühlmatte in eine Lage aus wärmeleitendem Baustoff eingebettet sein und nachträglich mit einer in den Raum wei­ senden Oberfläche der bestehenden Raumdecke wärmeleitend verbunden werden. Für Neubauten ist vorgesehen, eine Raumdecke aus thermospeicherfähigem Baustoff zu bilden, wobei auf mindestens einer Oberfläche des Bauelements Vertiefungen ausgespart sind, in die das aktive Kühlele­ ment z. B. in Form einer Kühlschlange wärmeleitend einge­ bettet ist, damit in dem Bauelement gespeicherte Wärme durch das in dem Kühlelement strömende Kühlwasser abführ­ bar ist. Durch die an der Oberfläche des Bauelements vor­ gesehenen Vertiefungen vergrößert sich die für den Wärme­ austausch vorgesehene Gesamtoberfläche gegenüber der erstgenannten Variante und ermöglicht dadurch einen wir­ kungsvolleren Wärmeaustausch zwischen Kühlelement und Speichermasse. Durch ein zweites mit Abstand zum ersten Bauelement installiertes Bauelement entsteht ein horizon­ taler Schacht. Bei Latentspeichermaterial kann mit Zwangsluftzufuhr die zugeführte Luft gekühlt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperierung von Räumen bietet daher eine große Variationsbreite von Lö­ sungen für eine energiesparende und umweltgerechte Klima­ tisierung von Räumen, die auch nachträglich in bestehende Gebäude eingebaut werden kann und ein hohes Maß an ge­ stalterischem Freiraum läßt. Die Vorrichtung ist beliebig mit gleichen oder ähnlichen Vorrichtungen über die Kühl­ wasseranschlüsse koppelbar und kann daher einfach in ein ökologisches Gesamtkonzept der Gebäudeplanung integriert werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung erge­ ben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeich­ nung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in an­ deren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu ver­ lassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgen­ den unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einem Raum an einer Fensterbrüstung angeordnet ist.

Fig. 2 bis 4 zeigen alternative Ausgestaltungen der Vorrich­ tung von Fig. 1.

Fig. 5 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in einem Raum an einer Fensterbrüstung angeordnet ist.

Fig. 6 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Vor­ richtung von Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine Grundrißansicht einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung, welche die Trennwand zwi­ schen zwei Räumen ausbildet.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 7 entlang der Linie IV-IV.

Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 8 entlang der Linie V-V.

Fig. 10 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer wei­ teren erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche die Trennwand zwischen zwei Räumen ausbildet.

Fig. 11 bis 15 zeigen alternative Ausgestaltungen der Vorrich­ tung von Fig. 11.

Fig. 16 und 17 zeigten die Vorrichtung an einer Trennwand zwi­ schen zwei Räumen.

Fig. 18 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Raum­ decke ausbildet.

Fig. 19 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ei­ ne Raumdecke ausbildet.

Fig. 20 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ei­ ne Raumdecke ausbildet.

Fig. 21 und 22 zeigen einen Horizontalschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Ein­ satz von Latentspeichermaterial.

In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen. Einander entsprechende Elemente in ver­ schiedenen Figuren sind im gleichen Bezugszeichen und ei­ nem figurenbezogenen Zusatz versehen.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele der er­ findungsgemäßen Vorrichtung 10, die in einem (aus­ schnittsweise dargestellten) Raum R angeordnet sind, wo­ bei der Raum R horizontal durch einen Boden 6 und verti­ kal von unten nach oben durch eine Fensterbrüstung 7 und anschließend ein Fenster 8 begrenzt ist. Die Vorrichtun­ gen 10 stehen vorzugsweise wie ein konventioneller Heiz­ körper auf dem Boden 6 des Fensters 8 parallel zu der Fensterbrüstung 7. Die Vorrichtungen 10 können aber auch vor jeder anderen Raumwand des Raums R auf dem Boden 6 aufgestellt sein. Eine Nachrüstung im Zuge der Sanierung bzw. Modernisierung von Altbauten ist somit problemlos möglich. Zudem besteht eine freie Zugänglichkeit aller Bauteile zu Wartungs- und anderen Zwecken.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Temperierung von Räumen dargestellt mit einem ersten Bauelement 12 aus thermo- speicherfähigem Baustoff, das mit einer ersten Oberfläche 13.1 an die Fensterbrüstung angrenzt, mit einer zweiten Oberfläche 14.1 in den Raum R weist und mit einer Stand­ fläche 15.1 auf dem Boden 6 aufliegt. Die dem Raum R zu­ gewandte zweite Oberfläche 14.1 des ersten Bauelements 12.1 ist mit einer ersten Oberfläche 17.1 eines aktiven Kühlelements 16.1 wärmeleitend beaufschlagt, wobei eine zweite Oberfläche 18.1 des Kühlelements 16.1 dem Raum R zugewandt ist. Ein zweites Bauelement 20 aus thermo- speicherfähigem Baustoff ist mittels eines Abstandhalters 31.1 und einer auf dem Boden 6 angeordneten Stütze 24.1 derart angeordnet, daß ein Konvektorschacht 19.1 gebildet ist, wobei ein oberer Luftdurchlaß 27.1 und ein unterer Luftdurchlaß 25.1 ausgespart bleiben. Das aktive Kühle­ lement 16.1 weist in Bodennähe einen Wasseranschluß 23.1 auf, über den es mit Kühlwasser beaufschlagt werden kann.

Im Kühlfall entzieht das durch das Kühlelement 16.1 strömende Kühlwasser über seine erste Oberfläche 17.1 dem ersten Bauelement 12.1 aus thermo-speicherfähigem Baustoff und über seine zweite Oberfläche 18.1 der in dem Konvektorschacht 19.1 vorhandenen Luft gespeicherte Wär­ meenergie. Aufgrund der größeren Dichte der abgekühlten Luft strömt diese in dem Konvektorschacht 19.1 von oben nach unten und tritt als kalter Luftström 26.1 aus dem unteren Luftaustritt 25.1 in den Bodenbereich des Raums R ein. Gleichzeitig führt die in dem Konvektorschacht 19.1 nach unten strömende gekühlte Luft Wärmeenergie aus dem zweiten Bauelement 20.1 aus thermo-speicherfähigem Bau­ stoff über seine erste Oberfläche 21.1 ab. Auf diese Wei­ se kann dem zweiten Bauelement 20.1 aus thermo- speicherfähigem Baustoff z. B. über Nacht mit durch die Nachtkühle abgekühltem Wasser Wärme entzogen werden. Das zweite Bauelement 20.1 steht somit tagsüber zur Beladung mit Abwärme aus dem Rauminneren R über seine zweite Ober­ fläche 22.1 zur Verfügung.

Für den Heizfall ist in dem Bodenbereich des Konvektor­ schachts 19.1 ein Heizkonvektor 29.1 vorgesehen. Die durch den Heizkonvektor 29.1 erwärmte Umgebungsluft strömt aufgrund ihrer verringerten Wichte in dem Konvek­ torschacht 19-1 aufwärts und belädt dabei das zweite Bau­ element 20.1 aus thermo-speicherfähigem Baustoff über seine dem Konvektorschacht 19.1 zugewandte erste Oberflä­ che 21.1 mit Wärme. Zusätzlich wird ein warmer Luftstrom 28.1 erzeugte der aus dem oberen Luftaustritt 27.1 in den Raum strömt. Zur Versorgung mit Frisch- bzw. Außen­ luft kann eine Düsenvorrichtung 30.1 in dem Konvektor­ schacht 19.1 vorgesehen sein, durch welche Frisch- bzw. Außenluft im Heizfall von unten nach oben und im Kühl fall von oben nach unten zugeführt wird. Die Zuluft er­ zeugt eine zusätzliche Verwirbelung der in dem Konvektor­ schacht 19.1 bewegten Luft und verbessert damit die Wär­ meübertragung von dem oder auf das zweite Bauelement 20.1 aus thermo-speicherfähigem Baustoff.

In den Fig. 2 bis 4 sind Alternativen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung gezeigt. Der Grundaufbau ist dergleiche, jedoch ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform das erste Bauelemente 12.4 eine Wärme­ dämmschicht und sind an den zueinanderweisenden Flächen der beiden Bauelemente 12.1, 20.1 Kühlelemente 16.1 vor­ gesehen. Die Fig. 3 und 4 entsprechen der Fig. 2, je­ doch ist jeweils das zweite Bauelement als Gipskarton­ platte (Fig. 3) bzw. als Metallkassette (Fig. 4) ausge­ bildet.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung 10.2 zur Temperierung von Räumen dargestellte wobei das erste Bauelement aus ther­ mo-speicherfähigem Baustoff als öffenbarer Behälter 12.2 ausgebildet ist, mit einer Umschließung 34, die einteilig aus einer ersten Behälterwand 35, einer zweiten Behälter­ wand 38 und einem Behälterboden 41 (sowie nicht näher dargestellten Stirnwänden) ausgebildet ist, und einem Deckel 44, der die Umschließung 34 an der oberen Kante der ersten Behälterwand 35 und der zweiten Behälterwand 38 abdeckt. Der Behälter 12.2 schließt in seinem Inneren einen Hohlraum 33 ein, der mit einem weiteren thermo- speicherfähigen Medium, z. B. Wasser, gefüllt ist und in einem oberen Bereich in der Nähe des Deckels 44 ein Küh­ lelement aufweist, das als Kühlschlange 16.2 ausgebildet ist und über an der Außenseite des Behälters 12.2 Vorge­ sehene Anschlüsse (nicht dargestellt) mit Kühlwasser be­ aufschlagbar ist. Das thermo-speicherfähige Medium, mit dem der Hohlraum 33 des Behälters 12.2 gefüllt ist, stellt eine zusätzliche Speichermasse zur Speicherung von Wärme dar.

Der Behälter 12.2 ist an der dem Boden zugewandten Ober­ fläche 42 des Behälterbodens 41 mit einer Stütze 24.2 verbunden, die auf dem Boden 6 eines Raums R derart ange­ ordnet ist, daß ein unterer Luftdurchlaß 25.2 ausgespart bleibt und daß die zweite Behälterwand 38 parallel zu ei­ ner Fensterbrüstung 7 oder jeder anderen Raumwand mit Ab­ stand angeordnet ist, so daß ein Konvektorschacht 19.2 ausgebildet wird. Der Konvektorschacht kann zwischen der Fensterbrüstung 7 und der zweiten Behälterwand 38 eine Konvektorschachtrückwand 32 auf weisen, die über einer Abstandhalter 31.2 in parallelem Abstand zu der zweiten Behälterwand 38 und der Fensterbrüstung 7 gehalten wird. In diesem Fall wird der Konvektorschacht 19.2 durch die Konvektorschachtrückwand 32 und eine erste Oberfläche 39 der zweiten Behälterwand 38 begrenzt. In den Konvektor­ schacht 19.2 kann eine Düsenvorrichtung 30.2 zur Versor­ gung mit Frisch- bzw. Außenluft und in Bodennähe ein Heizkonvektor 29.2 vorgesehen sein.

Im Kühlfall führt das die Kühlschlange 16.2 durchströmen­ de Kühlwasser die Wärme ab, die in dem Behälter 12.2 aus thermospeicherfähigem Baustoff und in dem Hohlraum 33, der mit thermo-speicherfähigem Medium befüllt ist, ge­ speichert ist. Im Heizfall erwärmt der Heizkonvektor 29.2 seine Umgebungsluft, die in dem Konvektorschacht 19.2 nach oben strömt und über die erste Oberfläche 39 der zweiten Behälterwand 38 die Speichermasse der Umschlie­ ßung 34 und des Deckels 44 des Behälters 12.2 mit Wärme belädt. Über die dem Behälterinnenraum 33 zugewandten Oberflächen 37, 40, 43, 46 der Umschließung 34 und des Deckels 44 wird auch die zusätzliche Speichermasse des thermo-speicherfähigen Mediums, mit dem der Innenraum 33 des Behälters 12.2 befüllt ist, mit Wärme beladen. Aus einem oberen Luftdurchlaß 27.2 strömt zusätzlich ein war­ mer Luftstrom 28.2 in den Raum R. Die Speichermasse der Umschließung 34, des Deckels 44 und des speicherfähigen Mediums in dem Behälterinnenraum gibt über die dem Raum R zugewandten Oberflächen 45, 36 des Deckels 44 und der er­ sten Behälterwand 35, konvektiv durch Strahlungswärme­ tausch Wärme an die Raumluft ab.

In Fig. 6 ist eine Variante der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform dargestellt, wobei zwischen der Konvek­ torschachtrückwand 32 und der Wand 7 eine wärmedämm­ schicht A vorgesehen ist.

In den Fig. 7 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die eine Trennwand 50.1 zwischen einem ersten Raum R und einem be­ nachbarten zweiten Raum R' ausbildet. Die Trennwand 50.1 wird horizontal durch die Decke 4 und den Boden 5 und vertikal durch die Raumwände 5, 5' begrenzt. Die Trenn­ wand 50.1 besteht aus einem ersten Bauelement 12.3 aus thermo-speicherfähigem Baustoff und ist vertikal in Seg­ mente 52, 55 aufgeteilt (Fig. 3). Das erste Segment 52 weist auf einer dem ersten Raum R zugewandten Oberfläche 53 in wärmeleitender Verbindung ein erstes Mattenkühlele­ ment 16.3' auf, während die dem ersten Raum R' zugewandte gegenüberliegende zweite Oberfläche 54 in direktem Kon­ takt mit der Luft des zweiten Raums R' steht. Somit kann die Speichermasse des Segments 52 über seine dem zweiten Raum R' zugewandte zweite Oberfläche 54 mit Abwärme aus dem zweiten Raum R' beladen werden, wobei diese Abwärme durch das das Kühlelement 16.3' durchfließende Kühlwasser abgeführt wird (Fig. 4). Das zweite Segment 55 ist auf seiner dem zweiten Raum R' zugewandten Oberfläche 57 mit einem zweiten Mattenkühlelement 16.3" wärmeleitend ver­ bunden, während seine dem ersten Raum R zugewandte Ober­ fläche 56 in Kontakt mit der Luft des ersten Raums R steht. Die Speichermasse des Segments 55 wird über seine dem ersten Raum R zugewandte Oberfläche 56 mit Abwärme aus dem ersten Raum R beladen und diese Abwärme wird durch das das zweite Mattenkühlelement 16.3' durchströ­ mende Kühlwasser abgeführt (Fig. 5). Die Gesamtheit der Trennwand 50.1 wird durch eine Mehrzahl abwechselnd an­ einander grenzender erster Segmente 52 und zweiter Seg­ mente 55 ausgebildet, so daß eine gleichmäßige Beladung mit Abwärme aus den benachbarten Räumen R, R' erfolgen kann.

Fig. 10 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung, die eine Trennwand 50.2 zwi­ schen zwei Räumen R, R* ausbildet. Die Trennwand 50.2 wird vertikal durch die Decke 4 und den Boden 6 begrenzt. Das tragende Bauteil der Trennwand 50.2 ist durch ein er­ stes Bauelement 12.6 aus thermo-speicherfähigem Baustoff ausgebildet, mit einer in einen Raum R' weisenden ersten Oberfläche 13.6 und einer in den Nachbarraum R weisenden zweiten Oberfläche 14.6. Die zweite Oberfläche 14.6 des Bauelements 12.6 ist mit einem Mattenkühlelement 16.6 wärmeleitend beaufschlagt, das einen Wasseranschluß 23.6 aufweist. Das das Mattenkühlelement 16.6 durchfließende Wasser kann nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip die in der Speichermasse des Bauelements 12.6 gespeicherte Abwärme aus dem Raum R' abführen. Ein zweites Bauelement 20.6 ist mit Abstand parallel zu dem ersten Bauelement 12.6 derart angeordnet, daß ein Konvektorschacht 19.6 gebildet ist, in dem eine Düsenvorrichtung 31.6 und in Bodennähe ein Heizkonvektor 29.6 vorgesehen sind. Somit kann gemäß dem für die Ausführungsform der Fig. 1 erläu­ terten Prinzip auch Abwärme aus dem Raum R mit dem Kühl­ wasser des Kühlelements 16.6 abgeführt werden.

Für den Heizfall weist das zweite Bauelement 20.6 aus thermo-speicherfähigem Baustoff in einem unteren Bereich einen zweiten Luftauslaß 58 auf, der mittels einer Schließklappe 59 verschließbar ist. Im Heizfall ver­ schließ die Schließklappe 59 den Konvektorschacht 19.6 und öffnet gleichzeitig den zweiten Luftdurchlaß 58, so daß ein warmer Luftstrom 28.6 in einen unteren Bereich des Raums R einströmt. Im Kühlfall verschließt die Schließklappe 59 den zweiten Luftdurchlaß 58, damit warme Luft 60 aus dem Raum R durch den oberen Luftdurchlaß 27.6 in den Konvektorschacht 19.6 einströmt, in den Konvektor­ schacht 19.6 abgekühlt wird und als warmer Luftstrom 26.6 durch den unteren Luftdurchlaß 25.6 in den Raum R ein­ strömt.

In den Fig. 11 bis 15 sind alternative Ausführungsfor­ men zu der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung darge­ stellt. Diese alternativen Ausführungsformen sind nicht mit einem zweiten Luftauslaß versehen, jedoch sind an den zueinanderweisenden Flächen des ersten Bauelements 12.6 und des zweiten Bauelements 20.6 Kühlelemente 16.6 vorgesehen (vgl. insbesondere Fig. 11). Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform ist am oberen Konvektor­ schachtende ein Querluftgebläse B vorgesehen, bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Bauelement 12.6 und dem Kühlelement 16.6 eine wär­ medämmschicht A angeordnet, bei der in Fig. 14 darge­ stellten Ausführungsform wird das zweite Bauelement 20.6 durch eine Gipskartonplatte gebildet, und bei der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform ist als zweites Bau­ element 20.6 eine Metallkassette vorgesehen.

In den Fig. 16 und 17 sind zwei Ausführungsformen vor­ gesehen, um zwei durch eine Trennwand voneinander ge­ trennte Räume zu temperieren. Bei der in Fig. 16 darge­ stellten Ausführungsform sind dazu auf jeder Seite der Trennwand jeweils eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 13 dargestellt ist, angebracht, wobei das zweite Bauelement aus einer Gipsbetonplatte besteht. Bei der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform sind an den beiden Wandsei­ ten jeweils Vorrichtungen gemäß der in Fig. 13 darge­ stellten Ausführungsform vorgesehen.

In Fig. 18 ist eine weitere Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche die Decken­ konstruktion eines Raums R und gleichzeitig den Boden ei­ nes darüberliegenden Raums R* ausbildet. Ein erstes Bau­ element 12.7 aus thermo-speicherfähigem Baustoff ist als eine Decke bildende horizontale Trennwand zwischen zwei übereinanderliegenden Räumen R und R* vorgesehen, wobei eine dem unteren Raum R zugewandte zweite Oberfläche 14.7 des Bauelements 12.7 ausgesparte Vertiefungen 72 aufweist, in welche ein aktives Kühlelement in Form von min­ destens einer Kühlschlange 16.7 wärmeleitend eingebettet ist. Die Kühlschlange 16.7 steht über ihre Kühloberfläche 17.7 mittels eines die Vertiefung 72 ausfüllenden wärme­ leitenden Verbundmaterials 74 in Wärmeleitverbindung mit der zweiten Oberfläche 14.7 des ersten Bauelements 12.7. Zusätzlich kann ein Befestigungsmittel 76 aus wärmelei­ tendem Baustoff in Form einer Platte zur Sicherung der Position des Kühlelements 16.7 und zur Begradigung der zweiten Oberfläche 14.7 des Bauelements 12.7 derart ange­ bracht sein, daß die Vertiefung 72 durch das Befesti­ gungsmittel vollständig abgedeckt wird und das Befesti­ gungsmittel 76 mittels eines Ankers 77, der in das erste Bauelement 12.7 eingreift, in seiner Position fixiert ist. Das erste Bauelement 12.7 aus thermo-speicherfähigem Baustoff wird über seine dem oberen Raum R' zugewandte erste Oberfläche 13.7 und über seine dem unteren Raum R zugewandte zweite Oberfläche 14.7 mit Abwärme aus den Räumen R und R' beladen. Die Abwärme wird von dem in der mindestens einen Kühlschlange fließenden Kühlwasser gemäß dem bereits vorstehend erläuterten Prinzip abgeführt.

Die Fig. 19 und 20 zeigen Varianten 70.2 und 70.3 der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform, bei denen ein erstes Bauelement 12.8 bzw. 12.9 aus einer bestehenden Raumdecke, z. B. einer Betondecke in einem Altbau, gebil­ det ist, wobei eine erste Oberfläche 13.8 bzw. 13.9 des Bauelements 12.8 bzw. 12.9 in den Bodenbereich des oberen Raums R' weist und eine zweite Oberfläche 14.8 bzw. 14.9 in den Deckenbereich des unteren Raums R weist.

Im Falle der in Fig. 19 dargestellten Variante ist ein aktives Kühlelement in Form einer Kühlschlange ist an die zweite Oberfläche 14.8 des ersten Bauelements 12.8 aus thermo-speicherfähigem Baustoff angeordnet. Ein Halte­ rungselement 76.8 aus insbesondere wärmeleitendem Materi­ al umgreift die Kühlschlange 16.8 an ihrer dem unteren Raum R zugewandten Oberfläche 17.8 und ist beiderseits der Kühlschlange 16.8 in dem ersten Bauelement 12.8 mit­ tels einer Verankerung 77.8 fixiert. Zur Begradigung der Deckenoberfläche des unteren Raums R ist eine Lage 78.8 aus einem geeigneten wärmeleitenden Baustoff vorgesehen, welche die an dem Bauelement 12.8 befestigten Kühlelemen­ te 16.8 abdeckt und eine wärmeleitende Verbindung mit der zweiten Oberfläche 14.8 des Bauelements 12.8 schafft. Die Elemente aus wärmeleitendem Baustoff 76.8 und 78.8 ver­ mitteln eine wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühl­ schlange 16.8 und dem Bauelement 12.8. Somit kann die in der Speichermasse des Bauelements 12.8 gespeicherte Ab­ wärme aus beiden Räumen R und R' durch das in der Kühl­ schlange 16.8 fließende Kühlwasser abgeführt werden.

In der in Fig. 20 dargestellten Variante 70.3 sind ein oder mehrere Fertigelemente 80 vorgesehen, die aus einer Lage 78.9 aus einem geeigneten wärmeleitenden Baustoff ausgebildet sind welche eine Vielzahl von in dem wärme­ leitenden Baustoff eingebetteten Kühlschlangen 16.9 auf weist. Das mindestens eine Fertigelement 80 ist an der in den unteren Raum R weisenden zweiten Oberfläche 14. 9 des Bauelements 12.9 wärmeleitend befestigt. Die Lage 78 ver­ mittelt nach dem bereits vorstehend beschriebenen Prinzip den Wärmaustausch zwischen den Kühlschlangen 16.9 und der Speichermasse des Bauelements 12.9.

In den Fig. 21 und 22 sind zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem horizontalen Kon­ vektorschacht dargestellt, und zwar in Fig. 22 mit einer abgehängten Decke C und in Fig. 21 ohne eine solche. Der horizontale Schacht wird zwischen einer Rohdecke D und einem ersten Bauelement 12 aus einem latent­ speicherfähigen Material gebildet, wobei sowohl an der Rohdecke D als auch an dem ersten Bauelement 12 Kühlele­ mente 16 vorgesehen sind. Durch diesen horizontalen Schacht wird Luft mittels eines Gebläses E zwangszuge­ führt, und am Lufteintritt und am Luftaustritt sind Lüf­ tungsgitter F vorgesehen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Temperierung von Räumen mit minde­ stens einem Bauelement (12) aus einem thermo- speicherfähigen Baustoff und mindestens einem mit Kühlwasser beaufschlagbarem Kühlelement (16), das mit dem Bauelement wärmeleitend verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (16) mit einer Oberfläche des ersten Bauelements (12) in Wär­ meleitverbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Bauelement (20) aus insbesondere thermo-speicherfähigem Baustoff parallel zu der mit dem Kühlelement (16) in Wärmeleitverbindung stehen­ den Oberfläche des ersten Bauelements aus thermo- speicherfähigem Baustoff mit Abstand derart angeord­ net ist, daß ein vertikaler Konvektorschacht (19) ausgebildet ist und daß mindestens ein oberer Luft­ durchlaß (27) und ein unterer Luftdurchlaß (25) aus­ gespart bleiben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauelement (12.2) aus thermo- speicherfähigem Baustoff offenbar hohl ausgebildet ist, wobei der durch das erste Bauelement (12.2) aus thermospeicherfähigem Baustoff umschlossene Hohlraum (33) mit einem weiteren thermo-speicherfähigen Medi­ um, z. B. Wasser, gefüllt ist, und das Kühlelement (16.2) innerhalb des Hohlraums (33) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konvektor schachtrückwand (32) parallel zu einer äußeren Oberfläche des ersten Bauelements aus thermo-speicherfähigem Baustoff mit Abstand derart angeordnet ist, daß ein vertikaler Konvektorschacht (19) ausgebildet ist und daß mindestens ein oberer Luftdurchlaß (27) und ein unterer Luftdurchlaß (25) ausgespart ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Düsenvorrichtung (30) zur Zuführung von Außen- bzw. Frischluft in dem Kon­ vektorschacht (19) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkonvektor (29) in dem Konvektorschacht (19) in Bodennähe angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Konvektorschacht (19) und mindestens ein Luftdurchlaß mit einer Schließklappe (59) verschließbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an eine Raumwand oder an einen unteren Teil einer Raumwand angrenzend in einem Raum (R) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauelement (12) aus thermo-speicherfähigem Baustoff die verti­ kale Trennwand zwischen zwei Räumen (R, R') ausbil­ det.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 mit Rückbezug auf An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei eine jeweils in eine der zwei Räume (R, R*) weisende Oberfläche jedes Segments wechselseitig mit einem Kühlelement (16) in Wärmeleitverbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauelement (12) aus thermo- speicherfähigem Baustoff eine Raumdecke ausbildet und an der unteren und/oder der oberen Oberfläche ausgesparte Vertiefungen (72) aufweist, in die das Kühlelement (16) in Wärmeleitverbindung eingebettet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauelement aus thermo-speicherfähigem Baustoff eine Raumdecke ausbildet und das Kühlele­ ment (16) in eine Lage (78) aus wärmeleitendem Bau­ stoff eingebettet ist, deren eine Oberfläche mit ei­ ner Oberfläche des ersten Bauelements aus thermospeicherfähigem Baustoff in Wärmeleitverbindung steht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lage (78) aus wärmeleitendem Baustoff mit darin eingebetteten Kühlelementen ein Fertigele­ ment ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer gleichen oder ähnlichen Vorrichtung koppelbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen einem Bauteil (12, 20) und einem daran vorgesehenen Kühlelement (16) eine Wärmedämmschicht (A) vorgesehen ist.