DE102017006068A1 - Device for the energy-efficient ventilation of buildings by using waste heat and environmental heat - Google Patents
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Abstract
Bisher wird die Lüftung von Wohngebäuden überwiegend durch Fensterlüftung ohne Wärmerückgewinnung durchgeführt, weil bekannte Systeme mit Zu- und Abluftkanal sowie Wärmeübertrager zu aufwendig sind und sich auch schlecht nachrüsten lassen. Durch die Vorwärmung der Zuluft mit Abwasserwärme kann mit begrenztem Aufwand eine deutliche Energieeinsparung bei der Belüftung erzielt werden. Durch die vergleichsweise einfache Luftführung eignet sich das System nicht nur für Neubauten, sondern auch zur Nachrüstung bestehender Gebäude. 1 zeigt ein Beispiel für ein Zuluftsystem mit Abwasservorwärmung.So far, the ventilation of residential buildings is mainly carried out by window ventilation without heat recovery, because known systems with supply and exhaust duct and heat exchanger are too expensive and can also be retrofitted. By preheating the supply air with wastewater heat can be achieved with limited effort a significant energy savings in the ventilation. Due to the comparatively simple air flow, the system is not only suitable for new buildings, but also for retrofitting existing buildings. 1 shows an example of a supply system with wastewater preheating.
Description
Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur energiesparenden Belüftung von Wohngebäuden, eventuell auch geeigneten Gewerbegebäuden, durch Nutzung der Abwasserwärme und gegebenenfalls Umweltwärme. Je nach Ausführung kann im Sommer auch eine Kühlung erfolgen.The invention describes a device for energy-efficient ventilation of residential buildings, possibly also suitable commercial buildings, by using the waste heat and possibly environmental heat. Depending on the design, cooling can also take place in summer.
In Wohngebäuden müssen alle Räume belüftet werden, um Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf sowie verschiedene Schadstoffe und Gerüche abzuführen und Sauerstoff zuzuführen. Da es mittlerweile Stand der Technik ist, dichte Fenster und Türen zu verwenden, müssen die Räume entweder durch manuelles, regelmäßiges Lüften oder durch eine automatisch arbeitende Anlage mit frischer Luft versorgt werden. Zur Zeit verfügen die wenigsten Wohngebäude über eine Lüftungsanlage, obwohl dadurch eine Entstaubung der Zuluft, eine gleichmäßige Belüftung, gegebenenfalls eine Geräuschminderung und je nach Ausführung eine Energieeinsparung erzielt werden kann.In residential buildings, all rooms must be ventilated to remove carbon dioxide and water vapor as well as various pollutants and odors and to supply oxygen. Since it is now state of the art to use tight windows and doors, the rooms must be supplied either by manual, regular ventilation or by an automatically operating system with fresh air. At present, few residential buildings have a ventilation system, although this dust removal of the supply air, a uniform ventilation, possibly a noise reduction and, depending on the version, an energy saving can be achieved.
Bekannte Lüftungssysteme mit Energieeinsparung verwenden ein getrenntes Kanalsystem für Zuluft und Abluft, wobei die Zuluft mit einem Wärmeübertrager durch die warme Abluft aufgewärmt wird. Zum Überwinden des Druckabfalls im Abluftsystem ist meist ein zweites Gebläse notwendig. Darüber hinaus kommt es vor allem im Winter zu Kondenswasseranfall und gegebenenfalls Vereisung im Wärmetauscher. Durch das Kondenswasser können sich Biofilme (Bakterien, Schimmelpilze usw.) auf den Flächen für die Wärmeübertragung bilden, so dass diese öfter gereinigt werden müssen.Known ventilation systems with energy saving use a separate duct system for supply air and exhaust air, wherein the supply air is warmed up with a heat exchanger by the warm exhaust air. To overcome the pressure drop in the exhaust system usually a second blower is necessary. In addition, it comes especially in winter to condensation and possibly icing in the heat exchanger. Condensation can cause biofilms (bacteria, molds, etc.) to form on the heat transfer surfaces, requiring them to be cleaned more often.
Es sind auch Anlagen beschrieben worden, bei denen die Zuluft durch einen im Erdboden verlegten Wärmeübertrager vorgewärmt wird. Da der Erdboden durchschnittlich in Deutschland eine Temperatur von ca. 10°C aufweißt, ist die Vorwärmung eher gering. Außerdem kann dieses System aus Platzgründen oft nicht verwendet werden und es sind aufwendige Erdarbeiten notwendig. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass Radon aus dem Boden in die Zuluft gelangt.There have also been described systems in which the supply air is preheated by a laid in the ground heat exchanger. Since the soil in Germany has a temperature of about 10 ° C on average, the preheating is rather low. In addition, this system can often not be used for reasons of space and it requires elaborate earthworks. In addition, there is a risk that radon gets from the ground into the supply air.
Auch für die Nutzung der Abwasserwärme sind verschiedene Systeme beschrieben worden. Meist wird damit das zur Warmwasserbereitung zulaufende Kaltwasser vorgewärmt. Durch direkten Wärmetausch kann nur ein kleinerer Teil der für die Warmwasserbereitung benötigten Wärme aufgebracht werden. Es besteht weiterhin die Gefahr, dass sich im Frischwasser mittlerer Temperatur unerwünschte Keime vermehren. Solche Systeme sind in den Patentschriften
Die Warmwasserbereitung kann in Deutschland über den größten Teil des Jahres mit Sonnenenergie, z. B. mit einem Solarthermiesystem, erfolgen.The hot water can be used in Germany over most of the year with solar energy, z. B. with a solar thermal system, done.
Durch die hier dargestellte Erfindung kann mit begrenztem Aufwand eine erhebliche Energieeinsparung bei der Belüftung von Wohngebäuden erzielt werden. Die größte Energieeinsparung erfolgt dabei im Winter, wenn wenig Sonne scheint. Für ein Haus mit 4 Bewohnern wird die jährliche Energieeinsparung auf etwa 1000–2400 kWh geschätzt.The present invention can be achieved with limited effort a significant energy savings in the ventilation of residential buildings. The largest energy savings occur in winter, when little sun shines. For a house with 4 inhabitants, the annual energy saving is estimated at about 1000-2400 kWh.
Die Zuluft wird zentral filtriert, gegebenenfalls durch einem mit Erdwärme beheizten Gegenstromwärmeübertrager vorgewärmt, durch den Abwasserwärmetauscher erwärmt und über einen oder mehrere Zuluftkanäle in den Wohn- oder Aufenthaltsbereich geführt. Die Abluft wird über mehrere einfache Auslässe dezentral vorzugsweise aus Räumen mit stärkerer Luftverunreinigung (Toilette, Bad, Küche) nach außen geführt. Durch die vergleichsweise einfache Luftführung eignet sich das System nicht nur für Neubauten, sondern auch zur Nachrüstung bestehender Gebäude.The supply air is centrally filtered, optionally preheated by a geothermal heated countercurrent heat exchanger, heated by the wastewater heat exchanger and fed through one or more Zuluftkanäle in the living or lounge area. The exhaust air is decentralized via several simple outlets preferably out of rooms with more air pollution (toilet, bathroom, kitchen) to the outside. Due to the comparatively simple air flow, the system is not only suitable for new buildings, but also for retrofitting existing buildings.
Der Gegenstromwärmeübertrager wird dabei mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit (z. B. Sole oder Wasser/Glykolgemisch) durchströmt, die wiederum z. B. in einem Erdwärmetauscher durch die relativ konstante Temperatur im Erdreich erwärmt oder gekühlt wird. Bei sehr kalten Außentemperaturen kann dadurch ein Teil der benötigten Wärme zum Aufheizen der Zuluft mit sehr geringem Energieaufwand (nur die Energie für die Umwälzpumpe) bereitgestellt werden (
Im Sommerbetrieb wird die Zuluft über eine Umgehungsklappe
Da das Abwasser diskontinuierlich anfällt, die Lüftung jedoch kontinuierlich erfolgt, ist ein Speichermedium erforderlich. Bei der vorliegenden Erfindung dient das Abwasser selbst als Speichermedium. Dabei dient die Wand des Speicherbehälters gleichzeitig als Warmeübertragungsfläche an die Zuluft.Since the waste water is discontinuous, but the ventilation is continuous, a storage medium is required. In the present invention, the waste water itself serves as a storage medium. At the same time, the wall of the storage container serves as a heat transfer surface to the supply air.
Die Zuluft
Im Normalbetrieb ist das Ventil
Falls erforderlich, kann die Temperaturschichtung in dem Behälter durch mehrere Abwasserzuläufe in unterschiedlichen Höhen, auf die der Abwasserzulauf je nach Temperatur umgeschaltet wird, verbessert werden.If necessary, the temperature stratification in the tank can be improved by several waste water inlets at different heights, to which the wastewater feed is switched depending on the temperature.
Ein Problem, was die Nutzung der Abwasserwärme erschwert, ist die Bildung von Ablagerungen, Sedimenten und Wandschichten. Dadurch können sowohl Leitungen verstopft als auch der Wärmeübergang durch die Behälterwand verschlechtert werden. Um bei einer Verstopfung oder dem Einfrieren des unteren Teils des Behälters einen Totalausfall des Abflusses zu vermeiden, ist ein Notüberlauf
Außerdem wird durch das robuste und betriebssichere Abschlämmventil
Das Abschlämmventil besteht aus mehreren Rohr- oder Schlauchstücken, die abwechselnd nach oben und unten geführt sind (Anspruch 1). Die in Abflussrichtung ansteigenden Rohrstücke füllen sich mit Abwasser, während die Luft aus den in Abflussrichtung abfallenden Rohrstücken nicht entweichen kann. Dadurch wird der hydrostatische Druck der Wassersäule in dem Abwasserbehälter
Zum Reinigen der Behälterwand können ein oder mehrere Schwimmer verwendet werden, die beim Abschlämmen nach unten wandern und dabei mit einem geeigneten Reinigungsmittel wie Bürste oder Draht die Wand reinigen (Anspruch 5). Der Andruck an die Wand kann durch einen Permanentmagneten im Schwimmer erfolgen, der eine außerhalb des Behälters angebrachte Eisenschiene anzieht (Anspruch 6,
Es bedeuten:
It means:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2905251 A1 [0005] DE 2905251 A1 [0005]
- DE 432467 A1 [0005] DE 432467 A1 [0005]
- DE 8512297 U1 [0005] DE 8512297 U1 [0005]
- DE 202007006465 U1 [0005] DE 202007006465 U1 [0005]
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DE102017006068.1A Withdrawn DE102017006068A1 (en) | 2016-07-05 | 2017-06-27 | Device for the energy-efficient ventilation of buildings by using waste heat and environmental heat |
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