DE102019115045A1

DE102019115045A1 - Flächen- Kühl- / Heizelement zur Raumkonditionierung mittels Peltierelementen

Info

Publication number: DE102019115045A1
Application number: DE102019115045.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Decken- oder Wandkonstruktion als Bauteil zur Raumkonditionierung, z.B. als Kühl- oder Heizdecke, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass, die Temperierung des Bauteils mittels Peltierelementen erfolgt.

Description

Gegenstand der Erfindung:
Die Erfindung betrifft Decken- oder Wandkonstruktionen, welche mittels Temperierung über Peltierelemente zur Raumkonditionierung genutzt werden können.
Stand der Technik:
Es ist bekannt, dass Flächen- Kühl- oder Heizsysteme zur Raumkonditionierung genutzt werden. Dabei wird eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Decken- oder Wandpaneelen und einem Rohrsystem, welches ein Kühl- oder Heizmedium (z.B. Wasser) führt, hergestellt. Das Decken- oder Wandpaneel fungiert dabei als Wärmeübertragungsfläche zu dem angrenzenden Raum. Die Temperierung des entsprechenden Kühl- oder Heizmediums erfolgt an anderer Stelle z.B. durch eine zentrale Kälte- oder Heizungsanlage.
Nachteile am Stand der Technik:
Durch die Verwendung eines Heiz- oder Kühlmediums ist der Aufwand für die Zonierung einzelner Raumbereiche, für die Temperaturregelung einzelner Raumbereiche sowie für die verbrauchsabhängige Abrechnung einzelner Raumbereiche sehr hoch. Zudem erfordert die Verwendung eines Heiz- oder Kühlmediums zur Verhinderung vor Wärmeverlusten und Kondensation eine Isolierung des Rohrsystems, welche mit einem zusätzlichen Aufwand bei der Installation einhergeht.
Aufgabe der Erfindung:
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Decken- oder Wandkonstruktion zu entwickeln, welche dezentral, am jeweiligen Einbauort, die zur Temperierung des Bauteils erforderliche Kühl- oder Heizleistung selbst aufbringt, um somit eine Raumkonditionierung zu bewirken.
Lösung:
Durch die Verwendung von Peltierelementen, welche durch wärmeleitende Verbindung auf einer Decken- oder Wandkonstruktion aufgebracht werden, lässt sich durch Zuführung von elektrischer Energie die Temperatur der Decken- oder Wandkonstruktion dezentral regeln. Das Peltierelement dabei dient dem Transport der thermischen Energie zwischen einer Wärmequelle, z.B. Außenluft, und dem Decken- oder Wandpaneel als Wärmesenke zur Raumluft.
Vorteile der Erfindung:
Da die Decken- oder Wandkonstruktionen dezentral durch die darauf aufgebrachten Peltierelemente temperiert werden, ergeben sich Vorteile bei der Zonierung, der Temperaturregelung und der verbrauchsabhängigen Abrechnung des Kühl- oder Heizsystemes. So ist es möglich ist jedes Paneel und sogar jedes Peltier-Element einzeln zu regeln und einem Raumbereich zuzuordnen. Zudem sind auch Effizienzsteigerungen durch den Entfall der Transportverluste des Kühl- oder Heizmediums möglich.
Figurenbeschreibung:
1 zeigt den Schnitt durch einen Deckenhohlraum. Unterhalb einer Betondecke 13 sind Paneel-Deckenelemente 10, 11, 12 im Raster angeordnet, auf welchen sich in wärmeleitender Verbindung Peltier-Elemente 1, 2 befinden. Die Peltierelemente 1, 2 kühlen im Kühlfall die darunterliegenden Deckenelemente 10, 11, 12 ab und führen die Wärme nach oben über die darüber liegenden Kühlkörper 3, 4 in einen Wasserkreislauf 5, 6, 7, 8 ab. Die Raumluft wird dabei durch die Strahlungskälte der kalten Deckenplatten gekühlt. Im Heizfall heizen die Peltierelemente 1, 2 die darunterliegenden Deckenelemente 10, 11, 12 auf und führen die Kälte nach oben über die darüber liegenden Kühlkörper 3, 4 in einen Wasserkreislauf 5, 6, 7, 8 ab. Je nach Konstruktion der Deckenelemente können durch konvektive Anteile die Kälte- oder Wärmeabgabe verstärkt werden. Die Regelung der Raumlufttemperatur 14 erfolgt über den, der jeweiligen Deckenplatte zugeordneten Regler 9, welcher Oberflächentemperatur-geführt die Oberflächentemperatur der Deckenelemente regelt. Hierzu wird die Versorgungsspannung der Peltierelement per Pulsweitenmodulation geregelt. Durch Änderung der Stromrichtung erfolgt die Umschaltung zwischen Kühlen und Heizen der jeweils zugeordneten Peltierelemente 1, 2. Der Wasserkreislauf 5, 6, 7, 8 führt im Kühlfall die Wärme des Raumes mit hoher Temperatur in den Außenbereich ab. Im Heizfall wird der Wasserkreislauf 5, 6, 7, 8 durch die Peltierelement unter das Temperaturniveau des Raumes abgekühlt und nimmt im Außenbereich der Wärme der Außenluft auf. Hierzu sind im Wasserkreislauf 5, 6, 7, 8 Umwälzpumpen und Wärmeübertrager im Außenbereich vorzusehen. Die zu erreichende Temperaturdifferenz zwischen der Raumluft und der Temperatur im Wasserkreislauf richtet sich nach der Effizient und Größe der Peltierelemente und des jeweiligen Wärmeübergangs.
2 zeigt den Schnitt durch eine Paneelwand. An einer Massivwand 13 sind Paneel-Wandelemente 20, 21, 22 angeordnet, auf welchen sich in wärmeleitender Verbindung Peltier-Elemente 15, 16 befinden. Die Massivwand 13 wird durch eine luftdurchlässige Außenverkleidung (z.B. Lochblech) 27 außenliegend bekleidet. Die Peltierelemente 15, 16 kühlen im Kühlfall die anliegenden Paneel-Wandelemente 20, 21, 22 ab und führen die Wärme über die ebenfalls in wärmeleitender verbindung angebrachten Kühlkörper 17, 18 an die Außenluft 28 ab. Die Raumluft wird dabei durch die Strahlungskälte der kalten Wandpaneele gekühlt. Im Heizfall heizen die Peltierelemente 15, 16 die die anliegenden Paneel-Wandelemente 20, 21, 22 auf und führen die Kälte über die ebenfalls in wärmeleitender verbindung angebrachten Kühlkörper 17, 18 an die Außenluft 28 ab. Je nach Konstruktion der Wandpaneele können durch konvektive Anteile die Kälte- oder Wärmeabgabe verstärkt werden. Die Regelung der Raumlufttemperatur 28 erfolgt über den, dem jeweiligen Paneel-Wandelement 20, 21, 22 zugeordneten Regler 19, welcher Oberflächentemperatur-geführt die Oberflächentemperatur des Wandelementes 20, 21, 22 regelt. Hierzu wird die Versorgungsspannung der Peltierelement per Pulsweitenmodulation geregelt. Durch Änderung der Stromrichtung erfolgt die Umschaltung zwischen Kühlen und Heizen der jeweils zugeordneten Peltierelemente 15, 16. Der Kühlkörper 17, 18 führt im Kühlfall die Wärme des Raumes mit hoher Temperatur in den Außenbereich ab. Im Heizfall wird der Kühlkörper 17, 18 durch die Peltierelement unter das Temperaturniveau des Raumes abgekühlt und nimmt im Außenbereich der Wärme der Außenluft auf. Die zu erreichende Temperaturdifferenz zwischen der Raumluft und der Temperatur im Wasserkreislauf richtet sich nach der Effizient und Größe der Peltierelemente und des jeweiligen Wärmeübergangs.

Claims

Decken- oder Wandkonstruktion als Bauteil zur Raumkonditionierung, z.B. als Kühl- oder Heizdecke, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass, die Temperierung des Bauteils mittels Peltierelementen erfolgt.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, das Bauteil durch Richtungsänderung des Stromflusses durch das Peltierelement sowohl zur Kühlung, als auch zur Beheizung der Decken- oder Wandkonstruktion genutzt werden kann.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Wärme- oder Kälteabgabe an der jeweils zur Decken- oder Wandkonstruktion abgewandten Seite mittels wassergeführten Rohrsystem an einem Wärmeübertrager an der Außenseite des Gebäudes erfolgt. (1)
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Wärme- oder Kälteabgabe an der jeweils zur Decken- oder Wandkonstruktion abgewandten Seite direkt mittels Profilkühlkörper an die Außenluft erfolgt. (2).
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Decken- oder Wandkonstruktion im Raster ausgeführt wird und somit jedes Rasterelement einzeln angesteuert und entsprechend einer Zonierung zugeordnet werden kann.