DE102006046630A1 - Fassadenelement und dezentrales Haustechniksystem - Google Patents

Fassadenelement und dezentrales Haustechniksystem Download PDF

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Axel Triestram
Lutz Grünig
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Abstract

Ein dezentrales Haustechniksystem ist in ein Fassadenelement integriert und enthält wenigstens eine elektrische Zuleitung und eine Ableitung für Kondensat. Die Erfindung betrifft den Gedanken, die zentrale Haustechnikeinheit zur dezentralen Belüftung, Erwärmung oder Kühlung eines Raumes vorzusehen. Die Haustechnikeinheit weist die komplette Haustechnik für eine Lüftung, Heizung und Temperierung des Raumes und optional für eine Warmwassererwärmung auf. Mit dem Einbau des Fassadenelementes ist die komplette Haustechnik installiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fassadenelement sowie ein dezentrales Haustechniksystem.
  • Zentrale Haustechniksysteme zur Versorgung eines Gebäudes mit Warmwasser oder zur Temperierung von Gebäuden sind hinlänglich bekannt.
  • Aus der DE 10 2004 029 256 A1 ist eine dezentrale Belüftungsvorrichtung bekannt, welche in eine Außenwand eines Wohnraumes eingebracht wird, um den Wohnraum zu belüften.
  • EP 1 593 915 A1 zeigt eine dezentrale Haustechnikeinheit zum Heizen, zum Klimatisieren und zur Warmwasserversorgung.
  • EP 1 610 069 A1 zeigt eine dezentrale Klimaanlage zum Kühlen und Heizen eines Raumes. Dazu weist die Klimaanlage einen Ventilator und eine Luftreinigungseinheit auf.
  • DE 39 03 665 C2 zeigt ein dezentrales Zimmer-Klimagerät mit einem Kältemittelkreislauf. Das Klimagerät wird an einer Außenwand befestigt. Ein Ableitrohr führt durch eine Außenwand ins Freie. Das Klimagerät weist ferner einen durch die Außenwand ins Freie führenden Fortluftstutzen und einen Ansaugstutzen auf.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haustechnikeinheit und ein dezentrales Haustechniksystem vorzusehen, welches unter einem verringerten Installationsaufwand installiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Fassadenelement gemäß Anspruch 1 sowie durch ein dezentrales Haustechniksystem gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Somit wird ein Fassadenelement mit einer Haustechnikeinheit, einer elektrischen Zuleitung und einer Ableitung für Kondensat für die Haustechnikeinheit vorgesehen.
  • Durch das Vorsehen eines Fassadenelementes und eines dezentralen Haustechniksystems kann eine Luftbefeuchtung eines Gebäudes hygienischer erfolgen, da kein Luftkanalsystem benötigt wird. Ferner wird der Planungsprozess wesentlich vereinfacht und die Wertschöpfung liegt im Wesentlichen beim Hersteller der Fassadenelemente.
  • Die Haustechnikeinheit wird vorzugsweise in einem Gebäude nach dem Passivhaus-Standard eingesetzt.
  • Die Erfindung betrifft den Gedanken, dezentrale Haustechnikeinheiten bzw. Fassadenelemente zur dezentralen Belüftung, Erwärmung oder Kühlung eines Raumes vorzusehen. Die Haustechnikeinheiten weisen die komplette Haustechnik für eine Lüftung, Heizung, Temperierung und optional für eine Warmwassererzeugung auf.
  • Die Haustechnikeinheit wird in einem Fassadenelement integriert, so dass durch Einbau des Fassadenelements die komplette Haustechnik installiert wird. Wenn das Fassadenelement mit der Haustechnikeinheit für Wohnräume installiert wird, dann kann die Haustechnikeinheit eine Außenluft-Wärmepumpe aufweisen, welche neben der Lüftung auch ein Heizen bzw. ein Temperieren ermöglicht, indem der Kältekreis reversiert betrieben werden kann.
  • Die Haustechnikeinheit wird vorzugsweise als ein Teil einer dezentralen Systemlösung für eine Klimatisierung und eine Warmwasserbereitung in einem Gebäude nach dem Passivhaus-Standard verwendet. In derartigen Gebäuden wird eine gedämmte Gebäudehülle (mittlerer U-Wert < 0,15 W/m2K) und eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung in der Lüftung mit einem Heizwärmebedarf von maximal 15 kWh/22a – bezogen auf die beheizte Wohnfläche – erreicht.
  • Mit den erfindungsgemäßen Haustechnikeinheiten wird kein Fachplaner mehr benötigt, sondern die Auswahl und Festlegung sowie die Anordnung der Haustechnikeinheiten kann beispielsweise von einem Architekten vorgenommen werden. Ferner müssen keine weiteren Rohr- oder Kanalverbindungen mehr installiert werden.
  • Durch die Verwendung einer Luft/Luft-Wärmepumpe für den Heizbetrieb kann ein großer Anteil der Umweltwärme der Außenluft entzogen werden. Eine notwendige Enteisung des Verdampfers kann über einen Wärmeblock mittels des Kältekreises erfolgen. Zusätzlich dazu kann eine Vereisung des Gegenstrom-Wärmetauschers im Lüftungsteil verhindert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung enthält die dezentrale Haustechnikeinheit eine Verschattungsanlage, wie eine Jalousie oder ein Außenrollo, welches in Abhängigkeit von den inneren und äußeren Licht- und Temperaturverhältnissen von einer Steuereinheit der dezentralen Haustechnikeinheit angesteuert wird. Auch eine manuelle Ansteuerung der vorzugsweise elektrisch angetriebenen Verschattungsanlage ist über eine Fernsteuerung vorgesehen. Bei starker Sonneneinstrahlung, z.B. im Sommer, wird die Verschattungsanlage heruntergefahren bzw. die Jalousie so eingestellt, dass die Sonneneinstrahlung in den Raum eingeschränkt wird. Vorteilhaft ist auch eine Steuerung der Abschattung über Lichtsensoren, über die die Stellung des Außenrollos oder der Jalousie eingestellt wird. So ist es möglich, neben einer Verschattung auch den Einfall des indirekten Lichtes einzustellen.
  • Entsprechend einem weiteren erfinderischen Gedanken enthält die Haustechnikeinheit ein außen angebrachtes Solarmodul. Das Solarmodul ist in vorteilhafter Weise an einem Rahmen oder an Gehäuseteilen der dezentralen Haustechnikeinheit und/oder dem Fassadenelement angebracht. Soweit die Fassade es zulässt, ist das Solarmodul größer, z.B. breiter oder höher als die Fassadeneinheit. Das Solarmodul kann auch schräg an der dezentralen Haustechnikeinheit angebracht werden, insbesondere horizontal abgewinkelt, so dass die Sonne optimal auf das Solarmodul scheinen kann. Eine weitere Verbesserung der Effizienz wird dadurch erreicht, dass das Solarmodul über eine Zeit- oder Lichtsteuerung der Sonne nachgeführt wird, wobei eine vertikale und horizontale Nachführung besonders vorteilhaft ist. Das Solarmodul kann sich weiterhin auf einen Fensterrahmen oder andere Fassadenelemente erstrecken. Handelt es sich bei dem Solarmodul um ein Fotovoltaikmodul, so ist dies dafür vorgesehen, den Strom entweder direkt an die Haustechnikeinheit, z.B. zum Betrieb eines Lüfters oder des Elektromotors des Wärmepumpen-Verdichters, oder an das Stromnetz abzugeben. Bei der Abgabe an das Stromnetz enthält die Haustechnikeinheit des weiteren einen Wechselrichter. Dieser ist auch erforderlich, falls die elektrischen Komponenten des Haustechnikmoduls mit einer anderen Stromart, als das Fotovoltaikmodul erzeugt, z.B. mit Wechselstrom, betrieben werden. Auch ein Mischbetrieb ist denkbar, d.h. dass der Strom vom Fotovoltaikmodul zum Teil an die Haustechnikeinheit und an das Stromnetz abgegeben wird.
  • Ist ein thermischer Solarkollektor außen in die dezentrale Haustechnik integriert oder vorgesetzt, wird mit der thermischen Energie ein Brauchwasserspeicher oder ein Heizsystem oder eine Luftvorerwärmung betrieben. Insbesondere wenn die dezentrale Haustechnikeinheit für die Küche oder das Bad vorgesehen ist, wird zur Bereitstellung von Warmwasser ein Warmwasserspeicher mit der thermischen Solarenergie über den Kollektor zumindest zusätzlich erwärmt. Hierbei ist die Wärmepumpe in vorteilhafter Weise etwas stärker ausgelegt, um eine Warmwasserbereitung zu gewährleisten. Der Brauchwasserspeicher ist entweder an die dezentrale Haustechnikeinheit hydraulisch und/oder elektrisch angeschlossen oder in die Haustechnikeinheit integriert. Der Brauchwasserspeicher ist bei der integrierten Bauweise in vorteilhafter Weise unter der Wärmepumpe angebracht. Zur besseren Montage ist es weiterhin vorteilhaft, den Brauchwasserspeicher und das dezentrale Haustechnikmodul getrennt zu transportieren. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Solarenergie in eine Fußboden- oder Wandheizung oder auch in ein anderes Heizsystem eingespeist. Insbesondere von Vorteil ist es, die Wärmesenken des Gebäudes thermisch auszugleichen. Das Heizsystem ist insbesondere in das Fassadenelement integriert. Die Heizeinheiten sind dazu in vorteilhafter Weise zumindest teilweise um das Fenster herumgelegt, um die Strahlungssenke des Fensters auszugleichen.
  • Im Winterbetrieb ist es vorteilhaft, die angesaugte Außenluft mit der Energie des Solarmoduls entweder per elektrischem Strom des Fotovoltaikmoduls oder per thermischer Energie eines Solarkollektors vorzuerwärmen, um eine Vereisung des Wärmetauschers zu vermeiden.
  • Ein Bedienteil ist in das Fassadenelement integriert und mit einer Steuereinrichtung, die die Funktion des Fassadenelementes steuert oder regelt, verbunden.
  • Somit kann eine komfortable und gesunde Wohnqualität ohne hygienische Probleme bei einer Feuchtekonditionierung erhalten werden.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • 1a zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fassadenelementes,
  • 1b bis 1d zeigen schematische Darstellungen der Montage eines erfindungsgemäßen Fassadenelementes,
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Kühlbetrieb,
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Kühlbetrieb,
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Heizbetrieb, und
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
  • 1a zeigt eine schematische Ansicht eines Fassadenelementes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Hier ist die Haustechnikeinheit 10 als ein Fassadenelement 20 ausgestaltet bzw. sie ist oberhalb einer Tür oder eines Fensters integriert bzw. angeordnet. Die Haustechnikeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist oberhalb einer Fenstertür (Höhe ca. 220 cm) angeordnet, wobei die Haustechnikeinheit vorzugsweise eine Höhe von ca. 30 cm aufweist. Alternativ dazu kann die Haustechnikeinheit im Brüstungsbereich unterhalb eines Fensters angeordnet werden. Somit ist die Haustechnikeinheit vorzugsweise in eine vorgefertigte Fassadeneinheit integriert, welche durch den Fensterbauer oder den Fassadenlieferanten montiert werden kann.
  • 1b bis 1d zeigen schematische Darstellungen einer Montage eines Fassadenelementes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Haustechnikeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination von Wärme- und Lüftungstechnik an einem außen verschatteten Fenster dar. Das Fenster erfüllt vorzugsweise Passivhaus-Kriterien (UW < 0,8 W/m2K). Somit weist das Fenster typischerweise drei Scheiben Wärmeschutzverglasung in einem speziell gedämmten Rahmen auf.
  • 1b zeigt ein erfindungsgemäßes Fassadenelement 20, 21 ohne die Haustechnikeinheit.
  • Wie in 1c gezeigt, wird sowohl ein Stromanschluss 11 (einphasige Steckverbindung) als auch ein Kondensatablaufschlauch 12 für die Haustechnikeinheit vorgesehen. Die hierfür erforderlichen Leitungen sind vorzugsweise im Randbereich links und rechts des Fensterrahmens bzw. des Fassadenelementes angeordnet. Die Haustechnikeinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist vorzugsweise eine Breite von ca. 80 cm, eine Tiefe von 45 cm und eine Höhe von 30 cm auf.
  • In 1d ist das Fassadenelement mit der eingebauten Haustechnikeinheit 10 gezeigt. Die Haustechnikeinheit 10 ist dabei vorzugsweise derart in bzw. an dem Fassadenelement integriert, dass die Haustechnikeinheit von innen heraus entfernt werden kann, um ausgetauscht oder repariert zu werden. Dabei sollte die Rückwand der Haustechnikeinheit über eine sehr gute Wärmedämmung bzw. Wärmeisolierung verfügen. Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist die Wärmedämmung wenigstens zum Teil als Vakuumwärmedämmung ausgeführt. Eine Vakuumwärmedämmung ist wenigstens raumseitig in die Rückwand sowie in weiterer vorteilhafter Weise in die Seitenwände, Boden oder Deckel eingeklebt, eingeschweißt, eingerastet oder eingesteckt. In einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Wärmedämmung mit einer Schalldämmung kombiniert. Die Materialien der Schalldämmung und Wärmedämmung sind in einer Sandwichbauweise, durch Kleben, Schweißen oder durch Schäumen miteinander verbunden. Bekannt sind weiterhin kombinierte schall- und wärmedämmende Materialien wie Schäume oder Matten. Bei Lüftungsgeräten ist weiterhin bekannt, den inneren Korpus aus geschäumten Materialien, insbesondere Styropor, herzustellen. Die Wärmedämmung des Gesamtsystems wird noch weiter verbessert, wenn auch im Inneren Vakuumisolierungen verwendet werden, z.B. als Trennwände oder als Luftleitungsrohre mit einem Vakuummantel.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Heiztechnikeinheit 10 weist Anschlüsse für Fortluft FL, Außenluft AL, Zuluft ZL und Abluft ABL auf. An den Anschlüssen für die Fortluft FL, für die Außenluft AL, für die Zuluft ZL und für die Abluft ABL kann jeweils ein Filter 500 vorgesehen werden. Die Haustechnikeinheit 10 weist einen ersten Lüfter 100 hinter dem Fortluftanschluss FL und einen zweiten Lüfter 110 hinter dem Außenluftanschluss auf. Vor dem ersten Lüfter 100 ist ein Verdampfer 120, und hinter dem Verdampfer 120 ist eine 3-Wege-Luftverteilungseinheit 130 angeordnet. An dem Verdampfer 120 ist ein erster Anschluss einer Luft/Luft-Wärmepumpe 140 angeschlossen, und der zweite Anschluss der Luft/Luft-Wärmepumpe 140 ist an den ersten Anschluss eines Wärmetauschers 150 gekoppelt. Der zweite Anschluss des Wärmetauschers 150 ist mit einer Einheit 160 gekoppelt, deren zweiter Anschluss wiederum an den Verdampfer 120 gekoppelt ist. Vor dem zweiten Lüfter 110 kann ein weiterer Wärmetauscher 170 angeordnet werden.
  • In 2 ist die Haustechnikeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Haustechnikeinheit in einem aktiven Kühlbetrieb betrieben wird. Im aktiven Kühlbetrieb wird die Wärmepumpe 140 zur Unterstützung der Kühlung verwendet. Insbesondere wird hierbei der Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe umgekehrt. Zur Verbesserung der Kühlleistung werden die Wärmetauscher auch im Kühlbetrieb im Gegenstromprinzip betrieben. Ferner kann das Kältemittel im aktiven Kühlbetrieb am Wärmeblock 180 vorbeigeleitet werden. Da die Haustechnikeinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bevorzugt in einem Passivhaus verwendet wird, kann der gewünschte Wohnkomfort auch im Sommer aufrecht erhalten werden, indem die Räume mittels der Heiztechnikeinheit bei einer geringen Kühlleistung unter Entfeuchtung der Zuluft ZL temperiert werden. Da ein Passivhaus im Wesentlichen eine geschlossene Gebäudehülle aufweist, kann durch die Gebäudehülle nur eine minimale Wärmemenge eindringen. Die durch die Lüftung hervorgerufenen Wärmeeinträge können durch eine Lüftung mit einer Wärmerückgewinnung reduziert werden. Somit muss lediglich ein geringer Anteil zusätzlich zu den internen Wärmegewinnen beim aktiven Kühlbetrieb, d. h. beim sommerlichen Temperierbetrieb, abgeführt werden. Diese Kühlleistung stellt beispielsweise 150 W dar. Um die Kühlleistung weiter zu erhöhen, kann es notwendig sein, einen höheren Luftwechsel (beispielsweise als im Winter erforderlich) vorzusehen.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die einzelnen Elemente und Einheiten der Haustechnikeinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechen im Wesentlichen den Elementen und Einheiten der Haustechnikeinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei nicht zu hohen Außentemperaturen kann ein passiver Kühlbetrieb ausreichen. Während gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Teil des Luftstromes über den Weg 2, d.h. über den Wärmetauscher geführt wird, erfolgt ein Teil oder der ganze Luftstrom über den Weg 1 am Gegenstrom-Wärmeaustauscher 200 vorbei.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Die Haustechnikeinheit gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der Haustechnikeinheit gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel. In 4 ist jedoch ein winterlicher Heizbetrieb mit der Haustechnikeinheit gezeigt. Hierbei wird ein großer Anteil der Jahresheizwärme über eine elektrische Luft/Luft-Wärmepumpe 140 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich dazu kann ein frostfreier Betrieb des Gerätes durch den Kältekreislauf gewährleistet werden.
  • Die Haustechnikeinheit gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist ein elektrisches Heizregister 190 hinter dem Zuluft-Anschluss ZL auf. Dieses elektrische Heizregister 190 dient dazu, den Spitzenwärmebedarf abzudecken. Vorzugsweise wird dem Raum eine Heizleistung von maximal 300 W bei einem Volumenstrom von maximal 40 m3 pro Stunde zugeführt. Hierbei beträgt der Heizanteil durch die Wärmepumpe mindestens 200 W bezogen auf einen ununterbrochenen Betrieb.
  • Das hierbei verwendete Kältemittel ist weder brennbar noch giftig, um keine zusätzliche Gefahr bei einer Leckage in einem Wohnraum vorzusehen.
  • Wenn sich die Außentemperaturen über dem Gefrierpunkt befinden, kann eine Vereisungsgefahr des Verdampfers der Wärmepumpe vorliegen. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt kann der Gegenstrom-Wärmetauscher der Lüftung ebenfalls einfrieren. Ein vereister Verdampfer kann mittels einer 3-Wege-Luftverteilungseinheit aufgetaut werden. Hierbei kann ein Fortluftventilator 100 einen Luftstrom durch einen Wärmeblock 180 leiten, welcher während eines eisfreien Betriebs der Wärmepumpe durch Kältemittel entsprechend erwärmt worden ist. Zusätzlich dazu kann ein Direktstromeinsatz im Wärmeblock vorgesehen werden, um ein Auftauen des Verdampfers auch bei extremen Witterungsbedingungen zu ermöglichen. Um eine Enteisung des Verdampfers 120 zu erreichen, kann der zweite Lüfter 110 abgeschaltet werden. Der Wärmetauscher 170 kann in dem Außenluftstrom AL angeordnet werden, so dass der Außenluftstrom AL vor Eintritt in den Gegenstrom-Wärmetauscher frostfrei gehalten wird, um eine Vereisung des Gegenstrom-Wärmetauschers zu vermeiden.
  • Der in der Haustechnikeinheit verwendete Gegenstrom-Wärmetauscher 200 dient der Wärmerückgewinnung aus der Abluft, welche vorzugsweise einen Wert von mindestens 75 % aufweist. Der Gegenstrom-Wärmetauscher 200 ist ferner dazu ausgestaltet, einen Teil der Luftfeuchtigkeit von der Abluft ABL auf die Zuluft ZL zu übertragen. Vorzugsweise weist der Gegenstrom-Wärmetauscher 200 einen ersten Abschnitt ohne eine Feuchtigkeitsrückgewinnung und einen zweiten Abschnitt mit einer Feuchtigkeitsrückgewinnung auf. Der Gegenstrom-Wärmetauscher 200 weist ferner eine Luftklappe auf, welche einen Luftstrom durch den Gegenstrom-Wärmetauscher 200 in den ersten oder zweiten Abschnitt des Gegenstrom-Wärmetauschers 200 in Abhängigkeit einer gemessenen Abluftfeuchte verteilt. Somit kann eine automatische Feuchteregelung ermöglicht werden.
  • Soweit eine Befeuchtung eines Gebäudes beispielsweise im Winter benötigt wird, kann Wasser direkt dem Luftaustritt der Haustechnikeinheit zugeführt werden. Dazu muss jedoch ein weiterer Wasseranschluss für die Haustechnikeinheit vorgesehen werden. Alternativ hierzu erfolgt eine Wasserversorgung über das im Kälteprozess anfallende Kondenswasser. Der Luft/Luft-Wärmetauscher ist hierzu zumindest zum Teil aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen Material, z.B. Goretex, hergestellt. Gemäß einem anderen Gedanken der Erfindung wird das Kondenswasser gesammelt und dem Frischluftstrom zugeführt. Das Kondenswasser wird hierzu chemisch, thermisch und/oder physikalisch entkeimt. Zwischen dem Auffangbereich und dem Abgabebereich des Kondenswassers ist eine Wasseraufbereitungsanlage geschaltet.
  • Falls jedoch eine Entfeuchtung beispielsweise im Sommer gewünscht wird, kann die Haustechnikeinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel von 2 einen aktiven Kühlbetrieb vorsehen. Dazu kann der Wärmetauscher 150 in dem Zuluftkanal als Verdampfer ausgestaltet sein, so dass die Feuchtigkeit der Außenluft an dem Verdampfer kondensieren kann.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Haustechnikeinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Die Haustechnikeinheit gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel entspricht in seinem Aufbau im Wesentlichen der Haustechnikeinheit gemäß dem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel.
  • Die Haustechnikeinheiten gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel können als dezentrales Haustechnikgerät in einem Gebäude, welches vorzugsweise den Passivhaus-Standard erfüllt, eingesetzt werden. Somit können die einzelnen Räume des Gebäudes individuell klimatisiert bzw. beheizt oder gekühlt werden.
  • Durch die einfache Montage der Haustechnikeinheit bzw. des Fassadenelementes kann die Haustechnikeinheit sowohl im Neubau als auch bei einer Kernsanierung eines Gebäudes verwendet werden.
  • Die Haustechnikeinheit gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit geringen Abmessungen, jedoch mit einer hohen Komplexität realisiert. Die Haustechnikeinheit muss kühlen bzw. heizen und einen Raum entfeuchten bzw. befeuchten können. Die Haustechnikeinheit weist einen Kommunikationseingang und einen Kommunikationsausgang auf, um mit anderen Haustechnikeinheiten synchronisiert zu werden. Weitere Haustechnikeinheiten können beispielsweise eine Warmwasserbereitung oder eine Küchenentlüftung aufweisen. Daher kann die Heiztechnikeinheit ein Luftmengenmanagement zur Verfügung stellen. Ferner sollten die Haustechnikeinheiten über eine sehr gute Schalldämmung bzw. Schallisolierung verfügen, da derartige Haustechnikeinheiten auch in Wohn- und Schlafbereichen installiert werden können.
  • Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ist die Haustechnikeinheit für eine Raumgröße von ca. 30 m2 ausgelegt. Eine derartige Haustechnikeinheit wird vorzugsweise in einem Gebäude nach dem Passivhaus-Projektierungspaket-Standard PHPP eingesetzt. Ein Luftvolumenstrom eines Haustechnikgerätes berechnet sich nach einem vorgegebenen Luftwechsel pro Raumvolumen wie beispielsweise ein 0,3-facher Luftwechsel pro Stunde. Bei einem Raumvolumen von 75 m3 (Grundfläche 30 m2 und Raumhöhe 2,5 m) sowie bei einem 0,3-fachen Luftwechsel ergibt sich ein Volumenstrom von 25 m3 pro Stunde.
  • Bei Gebäuden nach dem Passivhaus-Standard sollen die Räume ausschließlich über einen Luftvolumenstrom beheizt werden können. Diese durch den Luftvolumenstrom erreichte Heizleistung muss die Verlustwärme ausgleichen, welche insbesondere über die Transmission durch die Wärme und die Fenster erfolgt. Dabei sollte die Temperatur der Luftheizung jedoch nicht 50°C überschreiten, da oberhalb einer Schwelle von 53°C eine Verschwelung der in der Luft enthaltenen Partikel erfolgen kann. Die Verschwelung stellt eine thermische Zersetzung von Partikeln ohne eine Flamme dar, wodurch Gerüche und eine Schwärzung von Oberflächen erfolgen kann, welche von dem Luftvolumenstrom durch- oder angeströmt werden.
  • Somit wird eine Heizleistung von ca. 300 W zur Beheizung eines Raumes mit 30 m2 benötigt. Die Wärmepumpe 140 weist dabei eine Heizleistung von 200 W auf. Das Heizregister 190 weist vorzugsweise eine Heizleistung von 100 W auf, so dass die gesamte Heizleistung erreicht wird. Alternativ dazu kann die Wärmepumpe auch mit einer Heizleistung von 300 W ausgelegt werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Wärmepumpe größer ausfällt. Der Vorteil einer Kombination einer kleineren Wärmepumpe mit einem Zusatzheizregister, welches elektrisch betrieben wird, ist, dass die Wärmepumpe in ihren Dimensionierungen sowie in ihrer Heizleistung kleiner ausgestaltet sein kann, so dass sie in vielen Betriebsarten effizienter betrieben werden kann.
  • Bei einem hygienischen Luftwechsel von 0,3 pro Stunde und bei einer Deckenhöhe von 2,5 m entspricht die Heizleistung etwa 10 W/m2, was ungefähr einem Raumvolumen von 25 m3 entspricht. Die in den obigen Ausführungsbeispielen gezeigte bzw. beschriebene Wärmepumpe stellt eine Luft/Luft-Wärmepumpe dar, welche bei einer Heizleistung von 200 W eine elektrische Aufnahmeleistung von ca. 70 W benötigt. Wenn die Haustechnikeinheit jedoch in einem Kühlbetrieb geschaltet wird, beispielsweise bei Außentemperaturen von oberhalb 25°C, dann weist die Wärmepumpe eine Kühlleistung von ca. 130 W auf. Das Heizregister 190 ist in dem Kühlbetrieb ausgeschaltet. Eine Kühlleistung von ca. 130 W dürfte auch für eine gewünschte Innentemperatur von 24°C und eine Außentemperatur von 34°C ausreichen.
  • Falls im Winterbetrieb eine Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außentemperatur von 30°C vorherrscht (beispielsweise bei einer Außentemperatur von -10°C und einer Innentemperatur von 20°C), kann optional eine Schnellheizstufe mit einer Heizleistung von 1000 W vorgesehen werden, um einen ausgekühlten Raum kurzfristig auf Raumtemperatur zu bringen.
  • Die Haustechnikeinheit gemäß der Erfindung weist somit eine Heizleistung von 300 W (einschließlich einem Nachheizregister), eine Kühlleistung von 133 W bei einer Innentemperatur von 24°C und einer Außentemperatur von 34°C, eine Wärmepumpe mit einer Leistung von 200 W bei einer Arbeitszahl von 3 auf, was einem elektrischen Anschluss von > 66 W entspricht. Die Haustechnikeinheit kann ferner ein Nachheizregister mit einer Leistung von 100 W und optional eine Schnellheizstufe mit einer Heizleistung von 1000 W aufweisen.
  • Somit muss pro 10 m2 Raumfläche ca. 100 W Gesamtheizleistung zur Verfügung gestellt werden.

Claims (13)

  1. Fassadenelement, mit einer Haustechnikeinheit (10), einer elektrischen Zuleitung (11) für die Haustechnikeinheit (10), und einer Ableitung (12) für das Kondensat der Haustechnikeinheit (10).
  2. Fassadenelement nach Anspruch 1, wobei die Haustechnikeinheit eine Luft/Luft-Wärmepumpe (140), einen Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher (200), einen Fortluftanschluss (FL), einen Zuluftanschluss (ZL), einen Abluftanschluss (ABL) und einen Außenluftanschluss (AL) aufweist.
  3. Fassadenelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Haustechnikeinheit ferner einen Wärmeblock (180) aufweist.
  4. Fassadenelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Fortluftkanal FL ein erster Lüfter (100), ein Verdampfer (120) und eine 3-Wege-Luftverteilungseinheit (130) angeordnet ist und der Fortluftkanal (FL) mit dem Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher (200) verbunden ist.
  5. Fassadenelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Zuluftkanal (ZL) ein Heizregister (190) und/oder ein Wärmetauscher (150) angeordnet ist.
  6. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Außenluftkanal (AL), ein zweiter Lüfter (110) und ein zweiter Wärmetauscher (170) angeordnet ist.
  7. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Luftführungskanäle und/oder die Rückwand der Haustechnikeinheit zumindest teilweise durch eine Vakuum-Isolierung isoliert sind.
  8. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kompressor der Haustechnikeinheit schwingungsarm gelagert ist.
  9. Fassadenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Haustechnikeinheit herausziehbar ausgestaltet ist.
  10. Dezentrales Haustechniksystem, mit einer Vielzahl von Fassadenelementen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. Fassadenelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fassadenelement ein Solarmodul enthält.
  12. Fassadenelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in das Fassadenelement eine Verschattungsanlage integriert ist.
  13. Fassadenelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fassadenelement eine Steuer- und Regeleinheit für alle Funktionen enthält, und dass die Steuer- und Regeleinheit ein Bedienteil enthält oder mit einem Bedienteil verbunden ist.
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