DE102009055441A1 - Device for controlling temperature in room of building, has thermally coupled pipes embedded in plate, which contains expanded graphite, where plate is thermal-contacted with surface area of structural element - Google Patents
Device for controlling temperature in room of building, has thermally coupled pipes embedded in plate, which contains expanded graphite, where plate is thermal-contacted with surface area of structural element Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Temperierung eines Raumes nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 27.The invention relates to a device and a method for controlling the temperature of a room according to the preambles of
Zur Klimatisierung von Räumen mit Betondecken oder Betonwänden sind aus dem Stand der Technik sogenannte Betonkernaktivierungs-Systeme bekannt. Bei diesen werden Heiz- oder Kühlmedien führende Rohrleitungen in, unter oder auf der Betondecke bzw. der Betonwand angebracht. Durch Speicherung der Heiz- bzw. Kühlenergie in der Betonmasse der Decke bzw. der Wände und einer zeitverzögerten Abgabe der gespeicherten Heiz- bzw. Kühlenergie kann eine energieeffiziente Klimatisierung der Räume erzielt werden. So kann beispielsweise in der Nacht ein Kühlfluid (beispielsweise Wasser) abgekühlt und durch die Rohrleitungen in einer betonkernaktivierten Decke oder Wand geleitet werden, wodurch sich die Decke bzw. die Wand langsam abkühlt. Die so in der Betondecke bzw. -wand gespeicherte Kühlenergie kann dann während des Tages, insbesondere in warmen Sommermonaten, zur Erniedrigung der Raumtemperatur langsam in den Raum abgegeben werden.For the air conditioning of rooms with concrete ceilings or concrete walls so-called concrete core activation systems are known from the prior art. In these, heating or cooling media leading pipes are installed in, under or on the concrete floor or the concrete wall. By storing the heating or cooling energy in the concrete mass of the ceiling or the walls and a time-delayed release of the stored heating or cooling energy, an energy-efficient air conditioning of the rooms can be achieved. Thus, for example, a cooling fluid (for example, water) may be cooled down at night and passed through the pipelines in a concrete core-activated ceiling or wall, as a result of which the ceiling or the wall cools down slowly. The cooling energy thus stored in the concrete ceiling or wall can then be released slowly into the room during the day, especially in warm summer months, to lower the room temperature.
Der Einbau solcher thermisch aktivierbaren Decken oder Wände ist allerdings auf Neubauten beschränkt. Bei der Sanierung von Altbauten kann eine solche Betonkernaktivierung der Decken oder Wände nicht nachträglich eingebaut werden. Bei Decken oder Wänden mit einer Betonkernaktivierung ist darüber hinaus nachteilig, dass die in der Betondecke- bzw. -wand verlegten Rohrleitungen unbeabsichtigt beschädigt werden können, beispielsweise durch das Bohren von Löchern. Eine Reparatur von beschädigten Rohrleitungen ist kaum möglich, da die einbetonierten Rohrleitungen für eine Reparatur schwer zugänglich sind. Auch die Statik und die Stabilität der mit Rohrleitungen versehenen Decken oder Wände leidet unter den einbetonierten Rohrleitungen. Darüber hinaus ist die Herstellung solcher Betonkernaktivierungssysteme sehr zeitaufwändig und kostspielig. Ein weiterer Nachteil liegt in der Trägheit des thermischen Systems, welches auf der zeitverzögerten Abgabe der in der Beton-Speichermasse gespeicherten thermischen Energie an den zu temperierenden Raum beruht.However, the installation of such thermally activatable ceilings or walls is limited to new buildings. In the renovation of old buildings such concrete core activation of the ceiling or walls can not be retrofitted. For ceilings or walls with a concrete core activation is also disadvantageous that the laid in the concrete ceiling or wall pipes can be damaged accidentally, for example by drilling holes. A repair of damaged piping is hardly possible, since the cast-in pipes are difficult to access for repair. The statics and stability of the piped ceilings or walls also suffers from the embedded piping. Moreover, the production of such concrete core activation systems is very time consuming and costly. Another disadvantage lies in the inertia of the thermal system, which is based on the time-delayed release of the thermal energy stored in the concrete storage mass to the room to be tempered.
Zur Beseitigung dieser Nachteile sind aus dem Stand der Technik Temperiersysteme bekannt, die auch nachträglich an rohrleitungsfreien Decken oder Wände angeordnet werden können. Diese Temperiersysteme umfassen in der Regel Decken- oder Wandelemente, in denen Rohrleitungen angeordnet sind, welche mit einem Heiz- oder Kühlmedium beaufschlagt werden können. Diese Decken- oder Wandelemente werden an der Decke bzw. Wand befestigt. Die in dem Heiz- oder Kühlmedium, welches durch die Rohrleitungen geleitet wird, gespeicherte thermische Energie wird über einen Rahmen oder eine Verkleidung der Decken- bzw. Wandelemente in den zu temperierenden Raum durch Wärmestrahlung und freie Konvektion abgeleitet. Ein solches System ist bspw. in der
Diese Temperiersysteme haben den Nachteil, dass die thermische Energie von dem in den Rohrleitungen fließenden Heiz- oder Kühlmedium unmittelbar und instantan durch Wärmestrahlung und Konvektion in den Raum abgegeben wird. Die Oberflächen der Decken bzw. der Wände werden bei diesen Temperiersystemen darüber hinaus mit den Decken- oder Wandelementen belegt. Dies führt dazu, dass die Decken- oder Wandfläche von dem zu temperierenden Raum thermisch getrennt werden, weshalb die Masse der Decken bzw. der Wände für eine Speicherkühlung (oder -erwärmung) in der Nacht nicht genutzt werden können.These tempering systems have the disadvantage that the thermal energy is released directly and instantaneously into the room by heat radiation and convection from the heating or cooling medium flowing in the pipes. The surfaces of the ceilings or the walls are also covered in these tempering with the ceiling or wall elements. As a result, the ceiling or wall surface is thermally separated from the room to be tempered, which is why the mass of the ceiling or the walls for a storage cooling (or heating) at night can not be used.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Temperierung eines Raumes aufzuzeigen, bei denen die Masse der Decken oder Wände als thermischer Speicher genutzt werden kann, ohne dass Rohrleitungen zur Durchleitung eines Heiz- oder Kühlmediums zur thermischen Aktivierung des Speichers in die Decken oder Wände eingebracht werden müssen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein möglichst energieeffizientes Temperiersystem mit kurzen Ansprechzeiten aufzuzeigen. Darüber hinaus soll es ermöglicht werden, dieses Temperiersystem auch bei der Sanierung von Altbauten nachträglich einzubauen.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a device and a method for controlling the temperature of a room in which the mass of the ceiling or walls can be used as a thermal storage, without piping for the passage of a heating or cooling medium for thermal activation of the memory must be placed in the ceilings or walls. The invention is further based on the object to show a most energy-efficient temperature control with short response times. In addition, it should be possible to retrofit this tempering also in the renovation of old buildings.
Gelöst werden diese Aufgaben mit einer Einrichtung zur Temperierung eines Raumes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 27. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den Unteransprüchen 2 bis 26 zu entnehmen.These objects are achieved with a device for controlling the temperature of a room with the features of
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. The drawings show:
In
Bei dem Element
Die Herstellung von expandiertem Graphit (Graphitexpandat) ist u. a. aus der
Zur Versteifung und Erhöhung der Stabilität solcher Graphit-Platten oder -Formkörper kann das expandierte Graphit mit aushärtenden Bindemitteln, wie z. B. Harze oder Kunststoffe, insbesondere Elastomere oder Duromere, vermischt werden. Zur Verbesserung der Stabilität von Platten aus expandiertem Graphit eignet sich insbesondere die Vermischung des expandierten Graphits mit thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffen, welche beispielsweise durch Imprägnierung oder über ein Pulververfahren in das expandierte Graphit eingebracht werden können. Nach erfolgter Aushärtung des mit dem expandierten Graphit vermischten Bindemittels weisen die aus diesen Mischungen hergestellte Graphit-Formkörper oder -Platten eine für den erfindungsgemäß vorgesehenen Anwendungszweck ausreichende Stabilität auf. Die auf diese Weise hergestellten Graphit-Platten sind insbesondere selbsttragend und können ohne weiteres beispielsweise durch Verkleben oder Verschrauben an Bauelemente wie Decken oder Wände befestigt werden.To stiffen and increase the stability of such graphite plates or shaped bodies, the expanded graphite with hardening binders, such as. As resins or plastics, in particular elastomers or duromers, are mixed. To improve the stability of sheets of expanded graphite, the blending of the expanded graphite with thermoplastic and / or thermosetting plastics, which can be introduced into the expanded graphite, for example by impregnation or by a powder method, is particularly suitable. After curing of the binder mixed with the expanded graphite, the graphite moldings or plates produced from these mixtures have sufficient stability for the intended use according to the invention. The graphite plates produced in this way are in particular self-supporting and can easily be fixed, for example, by gluing or screwing to components such as ceilings or walls.
Reines Graphitexpandat verfügt ebenso wie Gemische aus expandiertem Graphit mit Bindemitteln über eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit eines Gemisches aus expandiertem Graphit mit einem Bindemittel ist bei einem 50 Gew.%-igen Bindemittelanteil je nach Art des verwendeten Bindemittels immer noch sehr hoch. Soweit im folgenden von Graphit-Platten gesprochen wird, werden darunter Platten verstanden, die entweder aus reinem Graphitexpandat bestehen oder aus einer Mischung von expandiertem Graphit mit einem Bindemittel.Pure expanded graphite as well as blends of expanded graphite with binders have very good thermal conductivity. The thermal conductivity of a mixture of expanded graphite with a binder is still very high at a 50% by weight binder content, depending on the type of binder used. As far as is referred to in the following graphite plates, these are understood to mean plates which consist either of pure graphite expandate or of a mixture of expanded graphite with a binder.
Es ist auch möglich Graphit-Platten aus Mischungen von expandiertem Graphit mit Phasenwechselmaterialien (PCM, Phase change materials) herzustellen. Hierfür können gängige Phasenwechselmaterialien bspw. auf Paraffin-, Wachs- oder Salzbasis, bei der Herstellung der Graphitplatten beigemischt werden. Eine solche Graphitplatte mit einem Phasenwechselmaterial kann in den erfindungsgemäßen Temperiersystemen als weiterer Thermospeicher (Latentwärmespeicher) neben dem als thermischer Speicher wirkenden Bauelement
In der in
Die Befestigung der Elemente
Die andere Hauptfläche
Die in der Platte
Zum Einbetten der Rohrleitungen
Aufgrund der guten thermischen Leitfähigkeit der Graphit-Platte
In entsprechender Weise kann das erfindungsgemäße Temperiersystem im Winter während des Tages zunächst zur instantanen Heizung des Raumes durch Durchleiten eines Heizmediums durch die Rohrleitungen aufgeheizt werden. Gleichzeitig wird der thermische Speicher mit Wärme beladen. In der Nacht kann der Durchfluss des Heizmediums abgestellt werden, da die zeitverzögerte Abgabe der Wärme aus dem beladenen thermischen Speicher ausreicht, um den Raum in der Nacht auf eine (niedrigere) Raumtemperatur zu halten.In a corresponding manner, the tempering system according to the invention can be heated in the winter during the day initially for instantaneous heating of the room by passing a heating medium through the pipes. At the same time, the thermal store is charged with heat. At night, the flow of the heating medium can be turned off, as the time-delayed release of heat from the loaded thermal storage is sufficient to keep the room at a (lower) room temperature during the night.
In den
Bei dem in
Zwischen der Bodenplatte
Bevorzugt handelt es sich bei dem Vlies
In
Die Anordnung des Deckenelements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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