DE102004035946A1

DE102004035946A1 - Wandheizung und Verfahren zur Herstellung eines damit ausgerüsteten Gebäudes

Info

Publication number: DE102004035946A1
Application number: DE102004035946A
Authority: DE
Inventors: Andreas Faber
Original assignee: INGBUERO MAKEL GmbH; Ingenieurbuero Makel GmbH
Current assignee: INGBUERO MAKEL GmbH; Ingenieurbuero Makel GmbH
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-16
Also published as: EP1619444A1

Abstract

Wandsystem zur Temperierung und Gebäude mit einem Wandsystem, sowie Verfahren zur Herstellung eines Gebäudes, wobei das Wandsystem eine innere Oberfläche, welche dazu bestimmt ist, an einen zu temperierenden Raum anzugrenzen, eine äußere Oberfläche, wenigstens eine Isolierschicht und eine Temperierschicht umfasst. Dabei ist die Temperierschicht zwischen der Isolierschicht und der äußeren Oberfläche angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandheizung bzw. ein Wandsystem zur Temperierung von Gebäuden oder Gebäudeteilen, sowie ein damit ausgerüstetes Gebäude und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gebäudes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Wandsystem zur Temperierung von Wohn- und/oder Bürogebäuden.
Unter Temperieren im Sinne der vorliegenden Erfindung wird das Heizen oder das Kühlen oder das Heizen und das Kühlen des Innenraums oder des umbauten Raumes eines Gebäudes verstanden. Das schließt ein zeitlich und/oder örtlich versetztes Heizen und/oder Kühlen ein.
Im Stand der Technik sind verschiedene Systeme zur Temperierung von Gebäuden bekannt geworden. Für das Temperieren eines Gebäudes sind z.B. Wandheizungselemente bekannt geworden.
So ist z.B. in der AT 005 110 U1 ein Mauerwerk mit integrierbarer Wandheizung offenbart. Dabei ist auf der Außenseite einer Außenwand ein Außenputz auf einem Vollwärmeschutz angebracht. Auf der Innenseite der gemauerten Wand sind Heizungsrohre in Schlitze der Wand eingelegt. Mit dem Innenputz werden auch die Schlitze für die Heizungsrohre zugeputzt. Die Beheizung erfolgt auf der Innenseite des Mauerwerks. Eine solche Wandheizung hat den Nachteil, dass eine Nachrüstung bei Altbauten nur mit hohem Aufwand möglich ist. Außerdem muss das Temperaturniveau für Heizzwecke ausreichend hoch sein.
Insbesondere bei Einssatz von regenerativen Energiequellen, ist das Temperaturniveau der Energiequelle oft begrenzt. Dies gilt auch für z.B. geothermische Energie bzw. Erdwärme, die zur Heizung oder Kühlung von z.B. Gebäuden geeignet ist. Die Höhe der Temperatur der Erdwärme hängt in der Regel von der Tiefe der Bohrung ab. Dabei kann man von einem Temperaturanstieg von z.B. etwa 30°C pro 1000 m Tiefe ausgehen. Für hohe Temperaturen muss deshalb in der Regel tief gebohrt werden.
Da man die eingebrachte Leistung pro Meter Bohrtiefe in erster Näherung mit z.B. 40 W/m abschätzen kann, ermöglicht eine 1000 m tiefe Bohrung eine Wärmeleistung von ca. 40 kW. Das ist erheblich mehr, als für die Beheizung eines Einfamilienhauses erforderlich ist, so dass deshalb dafür ein derart tiefes Bohrloch nicht benötigt wird. Außerdem ist der bohrtechnische Aufwand für solch tiefe Bohrungen groß.
In der Regel werden deshalb eine oder mehrere Bohrungen mit einer Tiefe zwischen 50 m und 200 m gemacht, um die gewünschte Wärmemenge dem Erdreich zu entziehen. Bei solchen Bohrtiefen liegt das Temperaturniveau der dem Erdreich entzogenen Wärme zwischen etwa 12°C und 18°C. Das ist in der Regel für Heizungszwecke zu niedrig. Deshalb wird mittels einer Wärmepumpe die dem Erdreich entzogene Leistung auf das benötigte Temperaturniveau transformiert und das Haus wird dann über ein konventionelles Heizsystem geheizt. Nachteilig daran ist, dass eine Wärmepumpe zum Betrieb benötigt wird.
Auch ohne den Einsatz einer Wärmepumpe kann die Erdwärme genutzt werden. So ist z.B. aus der DE 196 06 727 A1 die Verwendung von Erdwärme für eine Kühl- und Klimaanlage für Wohn- und Aufenthaltsräume bekannt geworden. Dabei wird die niedrige Temperatur der Erdwärme zur Klimatisierung und insbesondere zur Kühlung bei hohen Lufttemperaturen im Sommer verwendet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass ein solches System verwendet werden kann, um z.B. Gewächshäuser im Winter frostfrei zu halten. Außerdem werden bei Nutzung von Erdwärme ohne den Einsatz einer Wärmepumpe z.B. Start- und Landebahnen von Flughäfen frostfrei gehalten. Dazu kann die Wärme aus z.B. 100 m Tiefe auf einem Temperaturniveau von z.B. 14°C verwendet werden. Zur Beheizung von Wohnungen oder Einfamilienhäusern ist das System ohne Wär mepumpeneinsatz nicht geeignet, da für die meisten Menschen 14°C in Wohnräumen keine behagliche Temperatur darstellt.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wandsystem zur Temperierung, ein temperierbares Gebäude und ein Verfahren zur Herstellung eines temperierbaren Gebäudes zur Verfügung zu stellen, wobei ein niedriges Temperaturniveau zur Beheizung ausreicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Wandsystem zur Temperierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein temperierbares Gebäude mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines temperierbaren Gebäudes mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Wandsystem zur Temperierung weist eine innere Oberfläche auf, welche dazu bestimmt ist, an einen zu temperierenden Raum anzugrenzen, und eine äußere Oberfläche, welche dazu bestimmt ist, an die Umgebung anzugrenzen. Wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Temperierschicht sind vorgesehen. Dabei ist die Temperierschicht zwischen der Isolierschicht und der äußeren Oberfläche angeordnet.
Unter Temperieren im Sinne dieser Erfindung wird das Temperieren, insbesondere das Heizen, aber auch das Kühlen des angrenzenden Raums verstanden, der hier in der Regel einen abgeschlossenen und umbauten Innenraum bildet. Dabei wird die Isolierschicht geheizt bzw. gekühlt, um die Temperatur im Innenraum zu beeinflussen oder einzustellen
Das erfindungsgemäße Wandsystem hat viele Vorteile. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik ist bei der vorliegenden Erfindung die Temperierschicht (Heiz- und oder Kühlschicht) nicht auf der Innenseite des Wandsystems vorgesehen, sondern die Temperierschicht wird auf der Außenseite der Isolierschicht angeordnet. Dadurch wird ei ne Temperierung bzw. Heizung mit Niedrigtemperaturniveau oder sogar Niedrigsttemperaturniveau ermöglicht, bei der zur Heizung Temperaturen deutlich unter 35°C eingesetzt werden können.
Das Wandsystem ist insbesondere für den Einsatz als Außenwand gedacht, so dass es an die Umgebung angrenzt.
Erfindungsgemäß wird durch die Temperierschicht die Außenseite der Isolierschicht des Wandsystems mit einer Temperatur beaufschlagt. Dadurch, dass die äußere Seite temperiert wird, kann das Temperaturniveau der Temperierung deutlich geringer sein, als wenn die Innenseite (einer Wand) temperiert wird. Das bedeutet, dass ein Temperaturniveau von 12°C bis 18°C vollkommen ausreichen kann, um ein angenehmes und behagliches Klima für einen Bewohner zur Verfügung zu stellen, ohne, dass weitere Heizquellen verwendet werden müssen.
Zwar wird sich bei einem vollständig ungenutzten Gebäude, das insgesamt auf den Außenflächen mit dem erfindungsgemäßem Wandsystem ausgerüstet ist, die Innentemperatur des Gebäudes auf Dauer der Temperatur der Temperierschicht angleichen, aber schon wenn die Temperatur der Temperierschicht 20°C beträgt, würde dann die Temperatur im Inneren ebenfalls ca. 20°C betragen, und zwar unabhängig von der jeweiligen Außentemperatur. Bei geringeren Temperaturen der Temperierschicht wäre die Innentemperatur entsprechend geringer.
In einem bewohnten oder bewirtschafteten Gebäude sind heute hingegen eine Reihe von Wärmequellen vorhanden, die die Innentemperatur automatisch deutlich anheben. Zu den Wärmequellen zählen die Bewohner selbst, die Wärmeleistung an die Räume abgeben und insbesondere aber auch elektrische Geräte, wie Lampen, Kühl- und Gefrierschränke, Radios und Fernseher, sowie Computer, Anrufbeantworter, Trockner etc., die im normalen oder auch im Standby-Betrieb einige Wärme abgeben. Auch beim Kochen oder Backen etc. wird Wärme frei, die zur Erhöhung der Innentemperatur beiträgt.
In einem durchschnittlichen Haushalt kann deshalb beim Einsatz der vorliegenden Erfindung auf den Außenwänden oft schon ein Temperaturniveau der Temperierschicht von z.B. 14°C oder 15°C ausreichen, um ein behagliches Wohnklima zu erzielen. Und das ohne ein konventionelles Heizsystem.
Eine wesentliche Idee bei der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wandsystem zur Verfügung zu stellen, durch das ein damit ausgerüstetes Haus praktisch in „frühlingshafte" Temperaturen zwischen 10°C und 20°C gestellt wird, auch wenn die wirkliche Außentemperatur erheblich geringer ist. Bei den genannten frühlingshaften Temperaturen kann bei konventionellen Gebäuden oft schon auf den Betrieb der konventionellen Heizung verzichtet werden.
Vorzugsweise umfasst das Wandsystem wenigstens eine Isolierschicht und eine Wand. Die Wand ist in der Regel eine massive, insbesondere auch tragende Wand, die z.B. im wesentlichen aus Steinen, Mauerwerk, oder Holz besteht.
Vorzugsweise ist dann die wenigstens eine Isolierschicht zwischen der Wand und der Temperierschicht angeordnet. Es kann auch sein, dass die Wand als Isolierschicht dient bzw. die Isolierschicht als isolierende Wand ausgeführt ist. Ob dann eine (zusätzliche) Isolierschicht zwischen der (isolierenden) Wand und der Temperierschicht sinnvoll oder erforderlich ist, hängt von dem Einzelfall ab. Insbesondere hängt es von dem Wärmedurchgangskoeffizienten ab, also z.B. von der Wärmeleitfähigkeit und der Dicke der Wand. Bei geringem Wärmedurchgang durch die Wand kann eine separate (zusätzliche) Isolierschicht weggelassen werden, wenn hingegen die Wand eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, sollte eine (zusätzliche) Isolierschicht zwischen Temperierschicht und Wand aufgebracht werden.
Weiterhin hängt es auch von dem Temperaturniveau ab, mit dem die Temperierschicht betrieben wird, ob eine (zusätzliche) Isolierschicht zwischen Temperierschicht und Wand nötig oder sinnvoll ist. Ob eine (massive) Wand aus Steinen oder dergleichen erforderlich ist, hängt von den statischen Bedingungen ab.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Temperierschicht und der äußeren Oberfläche eine Blenderschicht bzw. Verblendungsschicht vorgesehen. Die Blenderschicht kann insbesondere ein Putzschicht, so z.B. ein Außenputzschicht, oder eine Verblendung mi einer Klinkerschicht oder eine Schicht aus Holz, wie z.B. eine Vertäfelung sein.
Zwischen der Temperierschicht und der äußeren Oberfläche kann eine zweite Isolierschicht vorgesehen sein. Das hängt von den gegebenen Umständen ab. Eine zweite Isolierschicht senkt die Wärmeverluste aus der Temperierschicht an die Umgebung bei kalten Temperaturen.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Wandsystem die Temperierschicht mit einem Wärmeträgerfluid beaufschlagt. Das Wärmeträgerfluid kann ein flüssiges Medium, wie z.B. Wasser oder auch ein gasförmiges Medium, wie z.B. Luft, sein. Auch die Verwendung eines Glykol-Wasser-Gemisches oder von Öl oder CO2 unter einem entsprechendem Druck ist möglich. Bevorzugt ist Wasser als Wärmeträgerfluid, wobei Zusätze enthalten sein können, um den Gefrierpunkt herabzusetzen. Vorzugsweise wird ein Heizschlangensystem zur Temperierung eingesetzt.
Bei Verwendung von Wasser als Wärmeträgerfluid kann durch eine zweite Isolierschicht sicher gestellt werden, dass das Wasser in der Temperierschicht nicht einfriert, wenn besonders tiefe Außentemperaturen vorliegen.
Bevorzugterweise arbeitet die Temperierschicht bei Temperaturen zwischen 8°C und 35°C, vorzugsweise zwischen 12°C und 22°C. Insbesondere ein Temperaturniveau zwischen 12°C und 18°C ist bevorzugt.
In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung liegt, wie schon beschrieben, im Wesentlichen folgender Wandaufbau von innen nach außen vor:

– (optionale Wand aus Steinen gemauert, etc.)
a) (erste) Isolierschicht,
b) erste Temperierschicht,
c) Blenderschicht.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann auch im Wesentlichen folgender Wandaufbau von innen nach außen vorliegen:

– (optionale Wand aus Steinen gemauert, etc.)
a) erste Isolierschicht,
b) erste Temperierschicht,
c) zweite Isolierschicht,
d) zweite Temperierschicht,
e) Blenderschicht.

In beiden Fällen muss keine separate gemauerte Wand oder dergleichen vorhanden sein, sondern es reicht auch eine Isolierschicht. So kann z.B. auch eine Dachfläche derart ausgerüstet werden. Dann dienen die Dachbalken mit dazwischenliegender Isolierung als Isolierschicht. Die Temperierschicht ist dann außen auf der Isolierschicht vorgesehen. Die Dachpfannen dienen dann als Blenderschicht.
Dabei kann auf der Innenseite der Wand z.B. noch eine Putzschicht oder eine Verkleidung oder dergleichen vorgesehen sein.
Bei dieser Ausgestaltung dient die erste Temperierschicht insbesondere im Winter zur Beheizung. Die Wärmeverluste nach außen werden durch die zweite Isolierschicht gering gehalten. Es reicht die Beheizung auf niedrigstem Temperaturniveau aus, um behagliche Innentemperaturen in einem Gebäude zu erzielen, das mit einem solchen Wandaufbau versehen ist.
Im Sommer kann hingegen Solarwärme, die in der Blenderschicht aufgenommen wird, durch die zweite Temperierschicht abgeführt und gespeichert oder sonstwie verwendet werden. Gleichzeitig kann mittels der ersten Temperierschicht der Innenraum gekühlt werden.
Bei allen Ausgestaltungen kann die Temperierschicht z.B. in Mörtel, Lehm, Beton etc. eingelassene Schläuche aus Metall oder aus Kunst- oder Naturstoff, aus Gummi, aus Polypropylen oder aus sonstigen Materialien aufweisen. Zur besseren Wärmeverteilung können geeignete Wärmeverteiler vorgesehen sein.
Die zweite Isolierschicht kann vorgesehen sein, um die Wärmeverluste bei der Beheizung der ersten Temperierschicht gering zu halten. Es kann auch eine dritte Isolierschicht zwischen Blenderschicht und zweiter Temperierschicht vorgesehen sein, um z.B. bei tiefen Außentemperaturen ein Einfrieren des Wärmeträgerfluids in der zweiten Temperierschicht zu verhindern.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens ein Temperaturfühler zur Erfassung einer Temperatur vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere oder sogar viele Temperaturfühler vorgesehen.
Vorteilhafterweise ist für ein Wandsystem wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen.
Zur Umwälzung des Wärmeträgermediums ist wenigstens eine Umwälzpumpe vorgesehen.
Die Steuereinrichtung regelt dann vorzugsweise die Drehzahl der Umwälzpumpe bzw. die jeweiligen Drehzahlen der Umwälzpumpen dann so, dass die gewünschte Temperatur bzw. das gewünschte Temperaturprofil an der inneren Oberfläche vorliegt. Dazu kann die Temperatur der Temperierschicht(en) und/oder der inneren und/oder auch der äußeren Oberfläche erfasst werden.
In allen Fällen ist die Temperierschicht zur Heizung und/oder zur Kühlung einsetzbar.
Das erfindungsgemäße temperierbare Gebäude weist eine Außenhülle auf. Wenigstens ein Teil der Außenhülle umfasst eine Wand und/oder eine Isolierschicht und eine Tempe rierschicht. Die Temperierschicht ist dabei zwischen der Wand bzw. der Isolierschicht und der äußeren Oberfläche angeordnet.
Insbesondere ist ein erheblicher Teil der Außenhülle des Gebäudes mit einer Isolierschicht oder Wand und einer Temperierschicht ausgerüstet. Vorzugsweise wird ein Wandsystem, wie zuvor beschrieben eingesetzt.
Insgesamt definiert die Außenhülle ein umbauten Raum, der zu temperieren ist.
Als Energiequelle zur Temperierung des erfindungsgemäßen Gebäudes wird vorzugsweise eine regenerative Energiequelle eingesetzt. Insbesondere eignet sich Erdwärme zur Temperierung. Ebenso kann aber auch Prozesswärme, oder die Wärme eines Sees oder Flusses oder z.B. Solarenergie genutzt werden.
Vorzugsweise wird ein Energiespeicher verwendet. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines jahreszeitlichen Energiespeichers.
Bei Einsatz von Erdwärme ist es bevorzugt, dass oberflächennahe Erdwärme verwendet wird. Dazu wird Erdwärme aus einer Tiefe bis zu etwa 500 m, insbesondere bis zu ca. 200m, vorzugsweise bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 m genutzt. Die Angaben dienen nur als Richtschnur, so dass erhebliche Abweichungen möglich und zulässig sind. Insbesondere sind Abweichungen um +/– 50% der genannten Zahlenwerte möglich.
De Erdwärme kann z.B. über eine Erdsonde oder mehrere Erdsonden aufgenommen bzw. abgegeben werden, die sich bis in Tiefe von 50 oder 150 m erstreckt bzw. erstrecken. Solche Erdsonden sind meist als zylindrische Bohrungen vorgesehen und können z.B. als Koaxialsonden, Einfach-U-Sonden oder Doppel-U-Sonden ausgeführt sein. Bei Doppel-U-Sonden werden zwei U-förmige Rohre installiert, wobei die einzelnen Rohre oft Durchmesser zischen 2 und 5 cm aufweisen und aus verschiedenen Materialien bestehen können, z.B. aus HDPE-Kunststoff. Der Raum zwischen den einzelnen Rohren oder Schläuchen wird mit einem geeigneten Material aufgefüllt, welches eine vernünftige wärmetechnische Anbindung an die Umgebung erlaubt.
Wird Erdwärme über eine solche oder eine vergleichbare Erdsonde eingesetzt, so kann das Erdreich als jahreszeitlicher Energiespeicher eingesetzt werden. Im Sommer wird die überschüssige Wärme von dem Gebäude abgeführt und im Erdreich gespeichert und im Winter kann die gespeicherte Wärme wieder entnommen werden. Dabei dient das Erdreich in einem Radius von etwa 5 m bis 10 m um die Erdsonde herum als Energiespeicher. Ein Vorteil dieses Speichers ist, dass, je nach Bedarf, auch noch mehr Erdwärme abgezogen werden kann, als gespeichert wurde, ohne dass eine Entleerung des Speichers zu befürchten ist.
Ein Vorteil einer Speicherung der im Sommer abgeführten Wärme liegt darin, dass das Temperaturniveau um die Erdsonde herum insgesamt ansteigt. Ein zweiter Vorteil ist die effektive Kühlung des Gebäudes. Natürlich kann der Betrieb auch nur im Winter erfolgen und das Gebäude im Sommer untemperiert bleiben. Für die Kühlung und/oder Heizung wird nur die (elektrische) Energie der Umwälzpumpen benötigt, die aber relativ gering ist.
Insbesondere die Verwendung von Erdwärme bietet sich an, da im Sommer Energie im Erdreich gespeichert werden kann. Im Winter kann die gespeicherte Energie wieder abgerufen werden.
Es ist vorzugsweise wenigstens ein Temperaturfühler vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere oder sogar viele Temperaturfühler vorgesehen. Zur Umwälzung des Wärmeträgermediums dienen eine Umwälzpumpe oder mehrere Umwälzpumpen. Zur Steuerung ist wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen.
Die Steuereinrichtung regelt dann insgesamt für die Außenhülle oder für jede Außenfläche oder Wand oder für Teile einer Wand die Umwälzpumpe bzw. die Umwälzpumpen dann so, dass die gewünschte Temperatur bzw. das gewünschte Temperaturprofil an der jeweiligen inneren Oberfläche vorliegt. Dazu kann die Temperatur der Temperierschicht(en) und/oder der inneren und/oder auch der äußeren Oberfläche erfasst werden.
In allen Fällen ist die Temperierschicht jeweils zur Heizung und/oder zur Kühlung einsetzbar. Es kann auch gleichzeitig geheizt und gekühlt werden. Möglich ist z.B., dass eine Südwand zur Mittagszeit oder eine Westwand in den Abendstunden gekühlt wird, und, dass eine Ostwand oder eine Nordwand gleichzeitig beheizt werden. Ebenso ist es möglich, dass z.B. eine Ostwand in den Morgenstunden gekühlt wird und im Laufe des Tages oder der Nacht dann beheizt wird.
Die erfindungsgemäße Heizung bzw. Kühlung des Gebäudes hat erhebliche Vorteile. So wird auf der Außenseite der Wand die Temperatur festgelegt. Das Problem der Schimmelpilzbildung auf Innenwänden oder im Mauerwerk aufgrund von auskondensierendem Wasser kann somit erfindungsgemäß in erheblichen Maße verringert oder gar ausgeschlossen werden, da der Taupunkt nicht erreicht wird.
Sollte eine Zusatzheizung erforderlich sein, da trotz vorhandener Wärmequellen die erreichte Temperatur nicht ausreicht, so ist der zusätzliche Wärmebedarf jedenfalls gering. Liegt z.B. eine Außentemperatur von –10°C vor, so beträgt bei einer gewünschten Innentemperatur von 20°C das Temperaturgefälle von innen nach außen 30°C. Wird die Außenhülle durch Erdwärme auf z.B. konstant 14°C gehalten, so ist der nötige Wärmeaufwand im Gebäude 6/30 also nur 20%. Bei einer nötigen Heizleistung von z.B. 10 kW insgesamt, werden intern nur noch 2 kW benötigt. Eine solche Leistung wird oft schon durch innere Wärmequellen zur Verfügung gestellt.
Wird dennoch Zusatzheizleistung benötigt, kann diese über alle bekannten Heizarten eingebracht werden. Aufgrund der geringen benötigten Leistung bietet sich eine elektrische Zusatzheizung an, die bedarfsweise zugeschaltet werden kann, wenn in einzelnen Räumen das erreichte Temperaturniveau nicht ausreicht. Dazu kann eine Zusatzheizleistung pro Raum von z.B. 100 Watt oder einigen hundert Watt ausreichen.
Der Vorteil ist, dass eine konventionelle Heizungsanlage nicht nötig ist. Weder Heizkörper, noch Heizkörperrohre, noch ein Brenner, noch ein Öltank oder Gasanschluss ist nötig. Das spart erhebliche Investitions- und Betriebskosten ein. Demgegenüber stehen die Kosten für den Anschluss an eine Energiequelle, wie z.B. die Kosten für die Herstellung und Montage einer oder mehrerer Erdsonden, die aber nur einmalig anfallen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines temperierbaren Gebäudes, bei dem auf eine Außenhülle eine Temperierschicht zur Temperierung des Gebäudes aufgebracht wird. Vorzugsweise wird das Verfahren zur Sanierung eines Altgebäudes angewendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet ebenfalls erhebliche Vorteile. Wie auch bei dem erfindungsgemäßen Wandsystem, erfolgt bei dem Gebäude eine Beheizung von außen und nicht von innen. Dadurch wird der schon oben beschriebene „Frühlingseffekt" erzielt, bei dem das Gebäude einem mittleren Temperaturbereich ausgesetzt ist, in dem keine oder nur eine sehr geringe Nachheizung erforderlich ist.
Vor Anbringung einer Temperierschicht auf der Außenhülle eines Gebäudes kann eine (zusätzliche) Isolierschicht auf die Außenhülle aufgebracht werden, worauf dann die Temperierschicht aufgebracht wird. Bei wärmetechnischer Sanierung eines älteren Gebäudes wird auf das bestehende Gebäude die Temperierschicht (unter Umständen nach einer Isolierschicht) aufgebracht.
Insbesondere bei wärmetechnischer Sanierung von Altbauten bietet das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile. Bei Altbauten ist das Problem der Schimmelpilzbildung weit verbreitet. Insbesondere an Wärme- bzw. Kältebrücken schlägt sich Feuchtigkeit nieder, die auf Dauer die Schimmelpilzbildung fördert. Dadurch, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die ursprüngliche Außenhülle des Altbaus z.B. einheitlich temperiert wird, kann das Problem der Schimmelpilzbildung grundsätzlich vermieden werden.
Bei ursprünglich besonders schlecht isolierten Gebäuden kann vor Aufbringung der Temperierschicht noch eine (zusätzliche) Isolierschicht aufgebracht werden. Ebenso kann auf die Temperierschicht noch eine zweite Isolierschicht und/oder eine Blenderschicht aus Putz, Wärmeverbundputz oder Klinker aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch deshalb hervorragend zur Sanierung von älteren Gebäuden, da in der Regel innen kein Eingriff erforderlich ist.
In allen Ausgestaltungen der Erfindung ist der Einsatz einer Wärmepumpe nicht nötig, insbesondere wenn Wärme auf einen Temperaturniveau von etwa 14-17°C zur Verfügung steht.
Bevorzugt ist, dass ein erfindungsgemäßes Gebäude ein Wandsystem gemäß irgendeiner der beschriebenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen aufweisen kann. Das Gebäude kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
Außerdem wird darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung neben dem Einsatz bei Wohn- oder Bürogebäuden auch für den Einsatz an Industriegebäuden, Fertigungshallen und dergleichen eignet. Insbesondere fensterlose Gebäude können auch damit ausgerüstet werden.
Weiterhin weist die Anmelderin daraufhin, dass sie es sich vorbehält, separaten Schutz für eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Speicherung von thermischer Energie zu beantragen, bei dem ein oberflächennaher Bereich des Erdreichs als Energiespeicher eingesetzt wird. Dazu wird eine Bohrung im Erdreich eingesetzt, die mit einem Wärmeträgermedium beschickbar ist. Das Wärmeträgermedium führt Wärme ab, die z.B. als Abwärme bei Industrieprozessen entsteht, oder die als Solarwärme gesammelt wird. Der Speicher eignet sich insbesondere zur jahreszeitlichen Speicherung. Im Sommer wird Solarwärme gesammelt und der Boden um z.B. eine Erdsonde in einem Radius von 10 m um ein oder mehrere Grad Celsius erhöht und im Winter wird die Wärme dem Erdreich wieder entzogen. Wenn mehr Energie benötigt wird als im vorhergehenden Sommer gespeichert wurde, ist das auch kein Problem, da Wärme von außen nachfließt.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel, das mit Bezug auf die Figuren erläutert wird.
In den Figuren zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Wandsystem in einem Querschnitt in einer schematischen Darstellung, und
2 eine Abwicklung der Wände eines erfindungsgemäßen Gebäudes in einer stark schematischen Darstellung.
Das in 1 in einem Querschnitt schematisch dargestellte erfindungsgemäße Wandsystem 1 umfasst einen Innenputz 6, der auf eine Wand 4 aufgetragen ist. Die Oberfläche des Innenputzes 6 ist dient als innere Oberfläche 2 des Wandsystems und ist einem zu temperierendem Innenraum zugeordnet. Nach außen hin schließt sich an die Wand 4 eine Isolierschicht 6 an, auf die eine Heiz- und/oder Kühlschicht 5 als Temperierschicht aufgetragen ist. Daran grenzt die äußere Schicht, nämlich eine Klinkerschicht 7 als Blenderschicht, auf der die äußere Oberfläche 3 des Wandsystems angeordnet ist.
Die Wand 4 kann als gemauerte Wand ausgeführt sein, wie in 1 dargestellt. Die Wand setzt sich dann aus einzelnen Steinen 9 zusammen. Bei den Steinen kann es sich um alle zum Bau von Gebäuden gängigen Steine oder sonstigen Materialien handeln.
Für die Isolierschicht 6 wird ebenfalls ein übliches Material verwendet, wies es im Stand der Technik bekannt geworden ist.
In anderen Ausgestaltungen können Wand 4 und Isolierschicht 6 als gemeinsame Isolierschicht bzw. isolierende Wand ausgebildet sein, z.B. wenn die Wärmeleitfähigkeit des Materials für die Wand eine entsprechend kleine Wärmeleitfähigkeit aufweist.
In der Heiz- und/oder Kühlschicht 5 sind hier Rohre 8 oder Schläuche 8 in z.B. Mörtel eingebettet, um die erforderliche Wärme in die Heiz- und/oder Kühlschicht 5 einzubringen oder daraus abzuführen. Für die Heiz- bzw. Kühlschlangen können z.B. Systeme verwendet werden, wie sie im Bereich von konventionellen Wandheizungen oder Fußbodenheizungen eingesetzt werden. Als Füll- und Bindematerial kann nicht nur Mörtel verwendet werden, sondern auch jedes andere geeignete Material.
In einem oder außen an einem Rohr 8 kann ein Temperaturfühler 12 vorgesehen sein. Es können auch an bzw. in einigen Rohren Temperaturfühler 12 vorgesehen sein, um die Temperatur des Wärmeträgermediums zu messen. Als Wärmeträgermedium wird hier im Ausführungsbeispiel Wasser verwendet.
Weiterhin kann auch auf der Innenseite bzw. inneren Oberfläche 2 des Wandsystems 1 ein Temperaturfühler 13 zur Bestimmung der Innentemperatur und es kann auf auf der äußeren Oberfläche 3 ein Temperatursensor 11 zur Bestimmung der äußeren Temperatur vorgesehen sein.
In 2 ist eine Abwicklung der Außenwände eines erfindungsgemäßen Gebäudes 20 dargestellt. Das Gebäude 20 ist hier ein Einfamilienhaus. Es kann aber auch als Mehrfamilienhaus oder als Bürogebäude oder gewerblich genutztes Gebäude ausgeführt sein.
Die Außenhülle 26 des Gebäudes 20 umfasst Außenflächen 21, 22, 23, 24, 25 und 34. Mit dem erfindungsgemäßen Wandsystem 1 gemäß 1 sind die Außenwände 21, 22, 24 und 25 ausgerüstet. Es ist auch möglich, die Dachflächen 34 mit einem erfindungsgemäßen Wandsystem auszurüsten, wobei dann nur eine innen liegende Isolierschicht und äußere Temperierschicht vorliegen muss.
In den einzelnen Außenwänden sind natürlich auch Fenster 33 vorgesehen. Zum Transport des Wärmeträgermediums durch die Rohre 8 der Außenwände dienen Pumpen 31, 32, die von einer zentralen (oder auch dezentralen) Steuerung 30 gesteuert werden.
Um die gewünschte Innentemperatur einzustellen, werden die Drehzahlen der einzelnen Pumpen so gesteuert, dass sich auf allen Außenwänden 21, 22, 23, 24 und 25 die gewünschten Temperaturbedingungen einstellen. Dazu sind Temperatursensoren 11, 12 und 13 vorgesehen, mittels derer die jeweiligen Bereiche der Außenwände auf die gewünschten Temperaturen eingestellt werden.
Außer den Außenwänden können auch die Dachflächen 34 oder die Solplatte mit einem erfindungsgemäßen Wandsystem ausgerüstet sein.
Je nach Umgebungsbedingungen kann es auch vorkommen, dass am späten Nachmittag eine z.B. nach Osten ausgerichtete Außenwand geheizt werden muss, während eine nach Westen ausgerichtete Außenwand noch soviel Sonnenstrahlung erhält, dass sie gekühlt werden soll. Mit der Erfindung ist das einfach bewerkstelligt.
Dadurch, dass hier im Ausführungsbeispiel zur Temperierung Erdwärme eingesetzt wird, macht das System an sich schon automatisch, was gefordert ist. Grundsätzlich wird inhärent bei Außentemperaturen kleiner der Vorlauftemperatur aus dem Erdreich (also z.B. 14°C oder 15°C) geheizt und bei Temperaturen darüber gekühlt. Das Gebäude ist somit innerhalb der Temperierschichten, also innerhalb der Heiz- und/oder Kühlschichten einem „fortwährendem Frühling" ausgesetzt, in dem Tag und Nacht nahezu immer die gleichen Temperaturen vorherrschen.
Als Wärmequelle 27 dient hier Erdwärme, die mittels zweier Erdsonden 28 aus dem Erdreich entzogen wird. Gleichzeitig dient ein etwa zylindrisches Volumen um die Erdsonden herum mit einem einem Radius zwischen etwa 5 und 15 m und einer Länge, die etwa der Tiefe der Erdsonden entspricht, die hier knapp 100 m beträgt, als jahreszeitlicher Energiespeicher 29.
Im Sommer wird überschüssige Energie in das Erdreich abtransportiert und im Winter wieder herausgeholt.

Claims

Wandsystem zur Temperierung, mit einer inneren Oberfläche, welche dazu bestimmt ist, an einen zu temperierenden Raum anzugrenzen, einer äußeren Oberfläche, wenigstens einer Isolierschicht, und einer Temperierschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht zwischen der Isolierschicht und der äußeren Oberfläche angeordnet ist.
Wandsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wand vorgesehen ist.
Wandsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht zwischen der Wand und der Temperierschicht angeordnet ist.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Temperierschicht und der äußeren Oberfläche eine Blenderschicht vorgesehen ist.
Wandsystem nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Temperierschicht und der äußeren Oberfläche eine zweite Isolierschicht vorgesehen ist.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht mit einem Wärmeträgerfluid beaufschlagt wird.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der Temperierschicht zur Temperierung zwischen 8°C und 35°C, vorzugsweise zwischen 12°C und 22°C, beträgt.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen wenigstens folgender Wandaufbau von innen nach außen vorliegt: a) erste Isolierschicht, b) erste Temperierschicht, c) zweite Isolierschicht, d) zweite Temperierschicht, e) Blenderschicht.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Temperaturfühler vorgesehen ist.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen ist.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Umwälzpumpe vorgesehen ist.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht zur Heizung eingesetzt wird.
Wandsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht zur Kühlung eingesetzt wird.
Temperierbares Gebäude mit einer Außenhülle, wobei wenigstens ein Teil der Außenhülle eine Isolierschicht und eine Temperierschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschicht zwischen der Isolierschicht und der äußeren Oberfläche angeordnet ist.
Gebäude nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine regenerative Energiequelle, insbesondere Erdwärme, zur Temperierung genutzt wird.
Gebäude nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung ein Energiespeicher, vorzugsweise ein jahreszeitlicher Energiespeicher eingesetzt wird.
Gebäude nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass oberflächennahe Erdwärme in einer Tiefe bis zu 500 m, insbesondere bis zu ca. 200m, vorzugsweise bis zu einer Tiefe von etwa 100 m genutzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines temperierbaren Gebäudes, bei dem auf eine Außenhülle eine Temperierschicht zur Temperierung des Gebäudes aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Verfahren zur Sanierung eines Altgebäudes angewendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Gebäudes nach Anspruch 18 oder 19, wobei zunächst auf die Außenhülle eine Isolierschicht und darauf die Temperierschicht aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Gebäudes nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei zur Temperierung der Temperierschicht ein Wärmeträgerfluid eingesetzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Gebäudes nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei auf die Temperierschicht eine zweite Isolierschicht und/oder eine Blenderschicht aufgebracht wird.