DE102015001155A1 - System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand (1), aufweisend mindestens einen elektrisch beheizbaren Heizdraht (2) und eine innen oder außen angeordnete Hauswand (1), in welcher der elektrisch betriebene Heizdraht (2) verlegt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die innen oder außen angeordnete Hauswand (1) aus Hohlsteinen (3) und/oder Profilsteinen (3') mit darin vorhandenen Nuten (4') aufgebaut ist, wobei die Hohlräume (4) der Hohlsteine (3) oder die Nuten (4') der Profilsteine (3'), in denen der mindestens eine elektrisch betriebene Heizdraht (2) verlegt ist, mit einem hydraulischen Bindemittel (5) vergossen sind und somit die vergossenen Hohlsteine (3) und/oder Profilsteine (3') eine thermische Speicherwand bilden. Die thermische Speicherwand speichert elektrisch erzeugte Wärme aus einer zum Haus zugeordneten Photovoltaikanlage (8), Windkraftanlage (9) oder Blockheizkraftwerk (10) und stellt diese in der Nacht zur Verfügung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand, aufweisend mindestens einen elektrisch beheizbaren Heizdraht und eine innen oder außen angeordnete Hauswand, in welcher der elektrisch betriebene Heizdraht verlegt ist
  • Zur Heizung von Gebäuden ist es bekannt, neben der Heizung mit zentral versorgten Heizkörpern auch Fußbodenheizungen oder Wandheizungen einzusetzen. Je nach Heizungstyp sind für die Fußbodenheizung und auch für die Wandheizung Systeme aus wasserdurchflossenen Heizungsleitungen vorgesehen, die im Estrich des Bodenbelags oder in der Wand verlegt oder vergossen sind.
  • Wasserdurchflossene Heizsysteme sind deshalb bevorzugt, weil zur Erzeugung von Wärme Brennstoffe in einer häuslichen Heizung verbrannt werden können und damit ein Wärmetransportmedium, meist Wasser, erwärmt wird. In der Vergangenheit weniger bevorzugt waren elektrische Heizungen, weil aufgrund der geringen Wandlungsrate von Wärme in elektrische Energie in einem Kraftwerk elektrische Energie teuer und umweltbelastender ist als wenn das gleiche Wärmeäquivalent ohne Umwege über den elektrischen Strom erzeugt wird.
  • In neuerer Zeit wird elektrische Energie über vergleichsweise günstige Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen aber auch durch Blockheizkraftwerke dezentral erzeugt. Der Gedanke der dezentralen Erzeugung von elektrischer Energie ist, die dafür große notwendige Fläche auf ohnehin ungenutzten Dachflächen der städtischen, ländlichen oder gewerblichen Bebauung zu nutzen. Zwar gilt auch hier, dass die Erzeugung von Wärme durch sogenannte Heat-Pipes effizienter ist als die Erzeugung von elektrischer Energie, jedoch ist das ursprüngliche Ziel der dezentralen Stromversorgung gewesen, auf einen großen Anteil der fossilen Energiegewinnung zu verzichten. Nachteilig an der dezentralen Stromversorgung ist es aber, dass die Erzeugung von elektrischem Strom in der Regel tagsüber geschieht und diese Energieerzeugung über große Flächen gleichmäßig erfolgt und zwar zu Zeiten, in denen der elektrische Energiebedarf nicht so groß ist. Infolge dessen ist der Einspeisungspreis für elektrische Energie am Tage deutlich geringer als bspw. in der Nacht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System zur Nutzung der elektrisch erzeugten Energie zur Verfügung zu stellen, um die am Tage nicht rentabel verkäufliche Energie wirtschaftlicher zu nutzen als es bisher der Fall ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand die innen oder außen angeordnete Hauswand aus Hohlsteinen und/oder Profilsteinen mit darin vorhandenen Nuten aufgebaut ist, wobei die Hohlräume der Hohlsteine oder die Nuten der Profilsteine, in denen der mindestens eine elektrisch betriebene Heizdraht verlegt ist, mit einem hydraulischen Bindemittel vergossen sind und somit die vergossenen Hohlsteine und/oder Profilsteine eine thermische Speicherwand bilden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
  • Nach der Erfindung ist also ein System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand vorgesehen, wobei in der Hauswand mindestens ein elektrischer Heizdraht verlegt ist. Der elektrische Heizdraht wird in der Wand vergossen, wobei der Verguss aus einem hydraulischen Bindemittel, hier Mörtel, Zement oder Beton als thermischer Speicher dient. Die elektrisch erzeugte Wärme fließt somit in die thermische Speicherwand und wird dort für die Beheizung in der Nacht vorgehalten oder aber dient einfach nur dazu, unabwendliche Wärmeverluste der Hauswand auszugleichen, um so Heizkosten zu ersparen, die durch den Einsatz von zugekauften Brennstoffen entstehen. Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen System ist, dass nicht eine elektrische Modulheizung vorgesehen ist, die beispielsweise zur Erwärmung des Hausinnenraums vorgesehen ist, sondern es ist vorgesehen, die tatsächlichen Wände des Hauses zu heizen, um so unabwendliche Wärmeverluste zu minimieren oder auszugleichen. Zwar findet immer noch ein Wärmeverlust durch die Hauswand statt, jedoch wird die Hauswand selbst geheizt und die nach außen abfließende Wärme wird durch die am Tage kostenlos zur Verfügung stehende Energie ausgeglichen. Der Gedanke der Erfindung ist es somit, dass beispielsweise eine gut isolierte Hausaußenwand am Tage nicht durch Tageslicht und Sonnenstrahlen erwärmt wird, weil eine Isolation die Wärme nicht in die Hauswand fließen lässt. Erst das erfindungsgemäße System ermöglicht es, die ggf. nur unrentabel verkäufliche elektrische Energie in die Hauswand zu führen, um so die Wärme aus teuer zugekauften Brennstoffen zu verringern und die Kosten für die zugekauften Brennstoffe zu verringern.
  • Für den Aufbau der thermischen Speicherwand hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Hohlsteine Holzspansteine oder grob poröse Mineralsteine sind, wobei diese zunächst einen Raum für die Verlegung des mindestens einen elektrischen Heizdrahtes bieten und anschließend nach der Verlegung des Heizdrahtes mit Mörtel, Zement oder Beton vergossen werden. Die Hohlsteine bieten somit eine thermische Isolation für den in den Hohlsteinen vorhandenen Mörtel, Zement oder Beton, der einerseits der Wand eine gewisse Tragfähigkeit verleiht aber eben auch eine thermische Speicherfähigkeit. Die Verwendung ein es hydraulischen Bindemittels hat sich hier als vorteilhaft erwiesen, weil die Hohlsteine zum Teil auch Stellen mit geringer Luftdurchlässigkeit aufweisen, so dass nicht hydraulische Bindemittel an dieser Stelle feucht blieben oder nicht im erforderlichen Maße abbinden würden.
  • Für den Aufbau der thermischen Speicherwand hat es sich in alternativer oder kumulativer Weise als vorteilhaft erwiesen, wenn die Profilsteine Nuten aufweisen. Die Profilsteine können mit einer sehr schmalen Fuge ausgestattet sein, über welche die Profilsteine mit Mörtel oder Spezialkleber verbunden werden. Damit der Heizdraht in dieser Mauer verlegt werden kann, ist eine Nut in der Fugenfläche vorhanden, in welcher der Heizdraht verlegt wird.
  • Damit das System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand kosteneffizient arbeitet, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, welche elektrischen Strom aus einer zum Haus zugeordneten Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage am Tage der elektrischen Beheizung zuführt und in der Nacht die Stromzufuhr unterbricht. Das erfindungsgemäße System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand arbeitet somit ähnlich wie eine aus den 1960er und 1970er-Jahre bekannte Nachtspeicherheizung, wobei erfindungsgemäß die Aufwärmung am Tage geschieht und nicht wie früher in der Nacht, als elektrische Energie aus einem zentralen Kraftwerk nachts günstig zur Verfügung stand.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist neben der Steuerungsvorrichtung kumulativ oder alternativ auch eine Regelungsvorrichtung vorgesehen, welche die Temperatur der thermischen Speicherwand über die Messung der Temperatur und der Zufuhr der elektrischen Stromversorgung regelt. Gerade an sonnreichen Tagen oder an windreichen Tagen kann es vorteilhaft sein, wenn die zu beheizende Hauswand nur eine bestimmte Temperatur erreicht, um nicht eine Überheizung des Raumes zu erzeugen oder um zu vermeiden, dass überhitzte Wände eine große unerwünschte thermische Abstrahlung nach außen zeigen.
  • Um den Wärmefluss möglichst ins Hausinnere zu leiten, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei einer außen angeordneten Hauswand eine zusätzliche Isolation zur Außenseite vorhanden ist, so dass der thermische Widerstand der thermischen Speicherwand zur Hausinnenseite geringer ist. Als Folge davon fließt die durch Sonnen- oder Windstrom erzeugte Wärme eher ins Hausinnere und fließt nicht in unerwünschtem Maße nach außen ab, wobei ein Wärmeabfluss nach Außen nicht ganz verhindert werden kann, wenn die Hauswand atmungsaktiv ist, also Wasserdampf und damit unvermeidliche Feuchte aus dem Hausinnenklima mit bekanntem Maße nach Außen abführt.
  • Da der mindestens eine Heizdraht in der Wand eines Hauses vergossen ist, ist der Heizdraht später nicht mehr zu erreichen, ohne die Wand zu zerstören. Da es stets passieren kann, dass der Heizdraht durchbrennt, beispielsweise bei Überspannung oder bei unerwünschter Korrosion, ist es von Vorteil, wenn ein weiterer Heizdraht als Ersatz vorhanden ist. Dieser weitere Heizdraht kann als zusätzliche Seele in dem elektrisch betriebenen Heizdraht vorhanden sein, aber es ist auch möglich, dass einfach ein zweiter elektrisch betreibbarer Heizdraht vorhanden ist.
  • In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das als weitere Stromquelle ein Blockheizkraftwerk vorhanden ist, welches in Zeiten eines geringen Abnahmepreises für erzeugten elektrischen Strom, den elektrischen Strom in mindestens einen elektrisch beheizbaren Heizdraht leitet. Ein Haus, das ein Blockheizkraftwerk aufweist, kann so am Tage heizen und dabei den erzeugten elektrischen Strom, statt ihn zu geringem Preis zu verkaufen, in Wärme wandeln und in der zu beheizenden Hauswand speichern. Dadurch verringert sich der Wärmeverlust in der Nacht und es ist möglich, das Blockheizkraftwerk in der Nacht auszuschalten, damit zur Nacht keine störenden Geräusche die Nachtruhe stören.
  • In einer sehr besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine prädiktive Steuerung vorhanden ist, die bei einer Vorhersage der zu erwartenden Nachttemperatur durch von außen erhaltene Wetterprognosedaten, die Regeltemperatur heraufsetzt, so dass die Speicherwand eine höhere Temperatur zu Beginn der Nacht aufweist. Dies hat den Effekt, dass der Wärmeverlust zwar vorhanden ist, aber im inneren des zu beheizenden Hauses die Temperatur nicht weiter abfällt als dies sonst gegebenenfalls der Fall wäre.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine thermische Speicherwand mit darin verlegtem und vergossenem Heizdraht,
  • 2 ein Haus mit skizzierten elektrischen Energiequellen und deren prinzipielle Verschaltung,
  • 3 eine thermische Speicherwand mit Außenisolation,
  • 4 eine thermische Speicherwand mit Profilsteinen, die je eine Nut aufweisen.
  • In 1 ist eine in Bau befindliche Hauswand 1 abgebildet, die selbst mit einem elektrischen Heizdraht 2 durchzogen ist. Anders als bei elektrischen Modulheizungen oder Wandverkleidungen, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der elektrische Heizdraht 2 die innen oder außen liegende Hauswand selbst heizt, damit unabwendliche Wärmeverluste durch die Hauswand selbst ausgeglichen werden können. Die Hauswand 1 ist selbst aus Hohlsteinen 3 aufgebaut. Dabei sind die Hohlsteine in bevorzugter Weise Holzspansteine oder auch grob poröse Hohlsteine aus mineralischem, oxidischem Material oder aus granuliertem Zement oder Beton. Aufgabe des Hohlsteines ist es, als Teil der Wand zunächst einen Hohlraum 4 zur Verlegung des elektrischen Heizdrahtes und anschließend eine Schalung für den Verguss mit einem hydraulischen Bindemittel 5 zur verfügung zu stellen, wobei der Hohlstein als poröser Stein auch thermisch isolierend wirkt und atmungsaktiv ist, so dass Wasserdampf die Hauswand durchdringen dkann. Der elektrische Heizdraht wird nach Fertigstellung der Hauswand mit elektrischem Strom beaufschlagt, wodurch dieser sich erhitzt und die Wärme an den Verguss in der Hauswand abgibt.
  • In 2 ist ein Haus 7 mit skizzierten elektrischen Stromquellen, nämlich einer Photovoltaikanlage 8, einer Windkraftanlage 9 und 9' sowie einem Blockheizkraftwerk 10, und deren prinzipieller Verschaltung abgebildet. Die eingezeichneten innen und außen liegenden Hauswände 1, die wie in 1 skizziert aufgebaut sind, sind hier nur als Schema dargestellt. Nach Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuerungsvorrichtung 6 vorhanden ist, welche die elektrischen Stromquellen, Photovoltaikanlage 8, einer Windkraftanlage 9 und 9' sowie einem Blockheizkraftwerk 10, so steuert, dass der elektrische Strom aus der Photovoltaikanlage 8 bevorzugt zu solchen Zeiten für die Erwärmung der Hauswände 1 verwendet wird, wenn dieser elektrische Strom nicht oder nur zu schlechten preisen in das öffentliche Netz einspeisbar sind. Da Windkraft auch in der Nacht erzeugt werden kann, kann die Steuerungsvorrichtung 6 die Verwendung der Windkraft auch nachts steuern. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann in das System zur Beheizung von Hauswänden 1 auch ein Blockheizkraftwerk 10 eingebunden sein, welches zu Niedrigpreiszeiten für in das öffentliche Netz einzuspeisenden elektrischen Strom den Strom zur Speicherung als Wärme in die zu beheizenden Hauswände 1 als thermische Speicherwände leitet. Natürlich kann neben oder anstelle der Steuerungsvorrichtung auch eine zentrale oder dezentrale Regelungsvorrichtung 11 vorhanden sein, welche die Wandtemperatur regelt, um so beispielsweise den Wärmeverlust an einer dem Wetter ausgesetzten Hausaußenwand zu kompensieren und um weniger Wärme verlierende Wände weniger zu beheizen.
  • In 3 ist schließlich dargestellt, dass eine Hauswand 1 eine auf der Hausaußenseite eine zusätzliche Isolation aufweisen kann, so dass der thermische Widerstand beim Fluss der Wärme aus dem Heizdraht 1 zur Hausinnenseite geringer ist als auf der der Isolation 12 als Hausaußenseite zugewandten Seite des Hauswand 1. Des Weiteren ist hier dargestellt, dass ein weitere Heizdraht 14 als Ersatz verlegt sein kann, sollte beispielsweise der Heizdraht 1 durch unerwünschte Korrosion oder durch Überspannung eine Unterbrechung aufweisen.
  • In 4 ist schließlich eine thermische Speicherwand dargestellt, die aus Profilsteinen 3' aufgebaut ist. Die Profilsteine 3' weisen hierzu eine Nut 4' in der Fugenfläche auf, wodurch der Heizdraht 2 verlegt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hauswand
    2
    Heizdraht
    3
    Hohlstein
    3'
    Profilstein
    4
    Hohlraum
    4'
    Nut
    5
    Bindemittel
    6
    Steuerungsvorrichtung
    7
    Haus
    8
    Photovoltaikanlage
    9
    Windkraftanlage
    10
    Blockheizkraftwerk
    11
    Regelungsvorrichtung
    12
    Isolation
    13
    Hausinnenseite
    14
    Heizdraht

Claims (9)

  1. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand (1), aufweisend – mindestens einen elektrisch beheizbaren Heizdraht (2), – eine innen oder außen angeordnete Hauswand (1), in welcher der elektrisch betriebene Heizdraht (2) verlegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) die innen oder außen angeordnete Hauswand (1) aus Hohlsteinen (3) und/oder Profilsteinen (3') mit darin vorhandenen Nuten (4') aufgebaut ist, wobei b) die Hohlräume (4) der Hohlsteine (3) oder die Nuten (4') der Profilsteine (3'), in denen der mindestens eine elektrisch betriebene Heizdraht (2) verlegt ist, mit einem hydraulischen Bindemittel (5) vergossen sind und somit die vergossenen Hohlsteine (3) und/oder Profilsteine (3') eine thermische Speicherwand bilden.
  2. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Bindemittel (5) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Zement, Beton oder Mörtel.
  3. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlsteine (3) Holzspansteine oder grob poröse Mineralsteine sind.
  4. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung (6) vorgesehen ist, welche elektrischen Strom aus einer zum Haus (7) zugeordneten Photovoltaikanlage (8) und/oder Windkraftanlage (9) am Tage der elektrischen Beheizung zuführt und in der Nacht die Stromzufuhr unterbricht.
  5. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungsvorrichtung (11) vorgesehen ist, welche die Temperatur der thermischen Speicherwand über die Messung der Temperatur und der Zufuhr der elektrischen Stromversorgung regelt.
  6. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer außen angeordneten Hauswand eine zusätzliche Isolation (12) zur Außenseite vorgesehen ist, so dass der thermische Widerstand der thermischen Speicherwand zur Hausinnenseite (13) geringer ist.
  7. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer elektrisch beheizbarer Heizdraht (14) als Ersatz vorgesehen ist.
  8. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das als weitere Stromquelle ein Blockheizkraftwerk (10) vorhanden ist, welches in Zeiten eines geringen Abnahmepreises für erzeugten elektrischen Strom, den elektrischen Strom in mindestens einen elektrisch beheizbaren Heizdraht (2) leitet.
  9. System zur elektrischen Beheizung einer innen oder außen angeordneten Hauswand nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine prädiktive Steuerung vorgesehen ist, die bei einer Vorhersage der zu erwartenden Nachttemperatur durch von außen erhaltene Wetterprognosedaten, die Regeltemperatur heraufsetzt, so dass die Speicherwand eine höhere Temperatur zu Beginn der Nacht aufweist.
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CN110043005A (zh) * 2019-05-14 2019-07-23 佛山市秦钻智能建材科技有限公司 一种智能瓷砖装配生产系统
DE102018118292A1 (de) * 2018-07-27 2020-01-30 Plug'n Charge GmbH Stromnetzstabilisierungsvorrichtung und Verfahren zur Stromnetzstabilisierung
DE102022114195A1 (de) 2022-04-07 2023-10-12 Hans-Günther Schwarz Speicherblock

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