DE102005020995A1

DE102005020995A1 - Heizsystem, insbesondere für ein Niedrigenergiehaus

Info

Publication number: DE102005020995A1
Application number: DE102005020995A
Authority: DE
Inventors: André Verworrn; Karl Heinz Stock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem, insbesondere für ein Niedrigenergiehaus. Um ein Heizsystem bereitzustellen, mit dessen Hilfe auf äußerst einfache und preiswerte Art und Weise der Gesamtenergieverbrauch des Hauses verringert werden kann, wird vorgeschlagen, daß die Speichermasse einer gedämmten Bodenplatte (1) des Hauses als primärer Energiespeicher verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem, insbesondere für ein Niedrigenergiehaus.

Unter Niedrigenergiehäusern werden Gebäude verstanden, die einen gewissen Jahresgesamtenergieverbrauch pro m² nicht übersteigen. Es handelt sich hierbei also nicht um spezielle Bauweisen, sondern um Verbrauchsstandards. Unter einem Niedrigenergiehaus wird dabei in der Regel ein Haus verstanden, dessen jährlicher Heizenergiebedarf zwischen 30 und 70 Kilowattstunden pro m² beträgt. Dieser Wert wird auch als sogenannter Energiekennwert bezeichnet.

In der Regel erfolgt die Beheizung eines solchen Hauses mit Hilfe einer Flüssig- oder Feststoff-Verbrennungsanlage in Kombination mit einem Wasserspeicher, wobei der Wasserspeicher als Pufferspeicher dient und in der Regel einige 100 Liter Wasser umfaßt. Zusätzlich ist teilweise der Anschluß einer Solaranlage vorgesehen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Heizsystem bereitzustellen, mit dessen Hilfe auf äußerst einfache und preiswerte Art und Weise der Gesamtenergieverbrauch des Hauses verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Heizsystem nach Anspruch 1 gelöst.

Danach ist es vorgesehen, daß die Speichermasse einer gedämmten Bodenplatte des Hauses als primärer Energiespeicher verwendet wird.

Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, die Bodenplatte des Hauses, die ohnehin aufgrund allgemeiner konstruktiver Gegebenheiten im Haus vorhanden ist, als hauptsächlichen Energiespeicher des Hauses zu verwenden. Darüber hinaus spielt eine große Rolle, daß die Bodenplatte hauptsächlich aus Beton besteht, einem Material mit einer sehr guten Wärmespeicherfähigkeit. Darüber hinaus handelt es sich bei dem Material Beton um einen sehr billigen Wärmespeicher. Die Speichermasse kann zudem beim Bau des Hauses auf einfachste Art und Weise dem Speicherbedarf des Hauses angepaßt werden. Hierfür ist es lediglich erforderlich, die Dicke der Bodenplatte zu erhöhen. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Dicke von Bodenplatten aus Kostengründen immer weiter verringert wird, dient erfindungsgemäß das sich aus einer bestimmten Dicke ergebende Speichervolumen als zusätzliches Nutzmerkmal der Bodenplatte. Darüber hinaus erhöht sich bei der Verstärkung der Bodenplatte gleichzeitig auch die Standsicherheit. Die durch die Verstärkung der Bodenplatte erhöhten Baukosten können durch Einsparungen im Bereich der Stahlbetonbewehrung und Bewehrungsführung weitgehend ausgeglichen werden.

Da jedes Haus eine Bodenplatte aufweist, sind prinzipiell alle neuzubauenden Häuser mit dem erfindungsgemäßen Heizungssystem ausrüstbar. Von Vorteil hierbei ist insbesondere, daß die Speichermasse der Bodenplatte für Heizung und Warmwasserbereitung verwendet werden kann. Selbstverständlich kann die in der Bodenplatte gespeicherte Energie auch zu Kühlzwecken verwendet werden.

Insgesamt gesehen kann mit dem erfindungsgemäßen Heizsystem eine Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs des Hauses erreicht werden. Aufwendige Dämmungen etc. sind hierfür nicht erforderlich.

Darüber hinaus gibt es keinerlei Komforteinschränkungen für den Hausnutzer. Dieser muß noch nicht einmal auf eine Zusatzheizung, wie beispielsweise einen Kamin, verzichten, da anders als bei extrem stark gedämmten Häusern keine Überhitzung durch die Zusatzheizung eintritt.

Wärmespeicherkapazität und Wärmeleitfähigkeit der Speichermassen können durch Änderungen der Zusammensetzung leicht verändert werden. So ist es beispielsweise möglich, durch eine Änderung der Zusammensetzung von Beton und Stahl oder durch eine Zumengung von Stahl, beispielsweise in Form von Stahlfasern oder dergleichen, die Speichereigenschaften und die Leitfähigkeit gegenüber herkömmlichen Beton zu optimieren.

Es wird darauf hingewiesen daß unter dem Begriff Bodenplatte auch eine Deckenplatte verstanden wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Bodenplatte im wesentlichen allseitig gedämmt ist. Darunter ist zum einen zu verstehen, daß die Bodenplatte zum Erdreich und nach außen hin eine Dämmung aufweist, also keinesfalls ein Wärmeaustausch mit dem Erdreich möglich ist. Vorteilhafterweise ist die Bodenplatte jedoch auch zum Hausinneren hin gedämmt. In diesem Fall kann die Speichermasse auch über die gewünschten Raumtemperaturen hinaus aufgeladen werden. Aufgrund der allseitigen Dämmung der Bodenplatte erfolgt praktisch auch kein Energieverlust. Mit anderen Worten kann eine einmal aufgeladene Bodenplatte die Wärme über einen längeren Zeitraum hinweg speichern.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufladen der Speichermasse durch Solarenergie. Mit anderen Worten wird eine Solaranlage als Hauptenergiequelle des Heizsystems verwendet. Alternativ hierzu ist auch der Einsatz anderer regenerativer Energien denkbar. Von Bedeutung ist, daß (abgesehen von eventuellen „dekorativen" Heizquellen, wie beispielsweise offenen Kaminen) keine weiteren Energiequellen verwendet werden, insbesondere keine Verbrennungsanlagen für feste oder flüssige Brennstoffe.

Das Aufladen der Bodenplatte erfolgt über ein System von Rohrleitungen zur Führung von Wasser, welches in der Bodenplatte verlegt ist. In das Rohrleitungssystem eingekoppelt kann ein Wasserspeicher als sekundärer Energiespeicher genutzt werden. Dieses Leitungssystems dient zugleich auch zur „Entnahme" von gespeicherter Wärmeenergie. Eine „Entnahme" kann selbstverständlich auch auf direktem Wege erfolgen, also durch direkte Wärmeübertragung von der Bodenplatte in das Hausinnere, insbesondere dann, wenn die Bodenplatte gegenüber dem Hausinneren nicht oder nicht vollständig gedämmt ist.

Werden Niedertemperaturheizungen, insbesondere Fußbodenheizungen, verwendet, bei denen nur eine geringe Vorlauftemperatur erforderlich ist, kann die in der Speichermasse der Bodenplatte gespeicherte Wärme lange Zeit unmittelbar zum Betrieb der Heizung verwendet werden. Sinkt das Temperaturniveau in der Speichermasse ab, so erfolgt vorzugsweise die Verwendung einer Wärmepumpe, um eine ausrechend hohe Temperatur für Raumheizung, Warmwasserbereitung und Brauchwasser zu erreichen. Der Einsatz von Wärmepumpen hat darüber hinaus den Vorteil, daß auf teure und aufwendige Erdkollektoren verzichtet werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird neben der Speichermasse der Bodenplatte des Hauses auch die Speichermasse zumindest einer Außenwand als Teil des Hauptenergiespeicher verwendet. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch andere beim Bau des Hauses verwendeten Bauelemente als Wärmespeicher geeignet und können entsprechend verwendet werden. Insbesondere bei der zusätzlichen Verwendung einer Außenwand als Speichermasse ist es möglich, diese mehrschichtig aufzubauen derart, daß der äußeren Speichermassenschicht Energie entzogen werden kann, während die inneren Speichermassenschichten unverändert sind. Entzieht man der äußeren Schicht Energie, so sinkt der Transmissionswärmeverlust, da die Temperaturdifferenz zur Umgebung geringer wird. Dies hat zur Folge, daß sich der Wärmeverlust des Gebäudes nach außen verringert. Zugleich ist es möglich, einen Hauptteil der Speichermasse unverändert zu belassen, so daß sich insgesamt gesehen eine Energieeinsparung ergibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigen:
1 einen Schnitt durch eine gedämmte Bodenplatte mit einfacher Außenwand,
2 einen Schnitt durch eine gedämmte Bodenplatte mit einer Außenwand als zusätzlicher Speichermasse mit mehrschichtigem Aufbau.
1 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine als Hauptenergiespeicher verwendeten Bodenplatte 1 im Montageendzustand. Die Bodenplatte 1 ist allseitig gedämmt. Die Art der Dämmstoffe ist für die Erfindung nicht weiter von Bedeutung. Wichtig ist lediglich, daß kein Wärmeübergang von der Bodenplatte zum Erdreich 2 besteht. Die Dämmung 3 der Bodenplatte 1 erstreckt sich daher sowohl unterhalb der Bodenplatte 1 als auch in Richtung Hausaußenseite 4. Zum Hausinneren 5 hin ist die Bodenplatte 1 ebenfalls gedämmt. Hier kommt ein Dämmstoff 6 zum Einsatz.
Zur „Entnahme" von Wärmeenergie aus der Bodenplatte 1 dient ein System wasserführender Rohrleitungen 7, die in der Bodenplatte verlegt sind. Die Verlegung der Rohrleitungen 7 ist in 1 lediglich schematisch angedeutet. In der Praxis erfolgt die Verlegung nach einem vorbestimmten Schema derart, daß die gespeicherte Wärmeenergie über die Rohrleitungen 7 möglichst effizient „mitgenommen" werden kann.
Auch das „Aufladen" der Bodenplatte erfolgt über dieses Rohrleitungssystem. Hierzu wird Wasser mit Hilfe einer Solaranlage (nicht abgebildet) erwärmt. Gegebenenfalls dient ein Wasserspeicher (nicht abgebildet) in diesem Zusammenhang als sekundärer Energiespeicher.
Nach dem „Aufladen" der Bodenplatte 1, bspw. im Spätherbst, beträgt die Temperatur der Speichermasse der Bodenplatte 1 etwa 35 bis 40°C. Eine Bodenplatte von etwa 20 m³ entspricht dann in etwa einem Wasserspeicher von 8000 Litern.
Die der Bodenplatte 1 „entnommene" Wärmeenergie wird vorzugsweise einer Fußbodenheizung 8 zugeführt, die nur eine geringe Vorlauftemperatur von etwa 30°C erfordert. Eine Wärmepumpe (nicht abgebildet) dient beim Absinken des Temperaturniveaus (etwa bis auf 10°C) zum Erreichen der erforderlichen Vorlauftemperatur. Aufgrund des Temperaturniveaus des Speichers können vergleichsweise kleine Wärmepumpen eingesetzt werden.
Die Außenwand 9 spielt bei dieser Ausführungsform keine Rolle für das Heizsystem.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 2 dargestellt ist, wird neben der Speichermasse der Bodenplatte 1 auch die Speichermasse zumindest einer Außenwand 10 als Teil des Hauptenergiespeichers verwendet. Die Außenwand 10 ist zu diesem Zweck schichtförmig aufgebaut. Sie weist eine zur Außenseite 4 hinweisende äußere vertikale Dämmschicht 11 und eine zum Hausinneren 5 weisende innere vertikale Dämmschicht 12 auf. Zwischen diesen beiden Dämmschichten 11, 12 befinden sich zwei vertikale Speichermassenschichten 13, 14, die durch eine mittlere vertikale Dämmschicht 15 voneinander thermisch getrennt sind. Die an die äußere Dämmschicht 11 angrenzende äußere Speichermassenschicht 13 steht in unmittelbarer und thermisch wirksamer Verbindung zu der Bodenplatte 1. Wird der äußeren Speichermassenschicht 13 Wärmeenergie entzogen (beispielsweise mit Hilfe der Wärmepumpe), dann kühlt sich diese ab. Der Transmissionswärmeverlust sinkt, da die Temperaturdifferenz zur Umgebung geringer wird. Dies bewirkt, daß sich der Wärmeverlust des Gebäudes nach außen insgesamt verringert.

1: Bodenplatte
2: Erdreich
3: Dämmung
4: Außenseite
5: Hausinnere
6: Dämmung
7: Rohrleitung
8: Fußbodenheizung
9: Außenwand
10: Außenwand
11: Äußere Dämmschicht
12: Innere Dämmschicht
13: Speichermassenschicht
14: Speichermassenschicht
15: Mittlere Dämmschicht

Claims

Heizsystem, insbesondere für ein Niedrigenergiehaus, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse einer gedämmten Bodenplatte (1) des Hauses als primärer Energiespeicher verwendet wird.
Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) im wesentlichen allseitig eine Dämmung (3, 6) aufweist.
Heizsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Solaranlage als einzige Energiequelle.
Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Wasserspeicher als sekundärer Energiespeicher.
Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Niedrigtemperaturheizung, insbesondere eine Fußbodenheizung.
Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Wärmepumpe.
Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse einer Außenwand (10) des Hauses als Teil des primären Energiespeichers verwendet wird.
Heizsystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen mehrschichtigen Wandaufbau derart, daß der äußeren Speichermassenschicht (13) Energie entzogen werden kann, während die inneren Speichermassenschichten (14) unverändert sind.