DE102020005435A1 - System zur klimatisierung von gebäuden - Google Patents

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Abstract

Ein offenbartes System zur Klimatisierung von Gebäuden (9) umfasst einen Wärmespeicher (1) zum Befüllen mit einem Speichermedium (2) und eine geschlossene erste Zirkulationseinheit (3) mit einer Wärmepumpe zur Zirkulation eines Tauschfluids und einem in dem Wärmespeicher (1) angeordneten Wärmetauscher (4) zum Austausch von Wärme zwischen dem Speichermedium (2) und dem Tauschfluid und einer Klimatisierungseinheit (5), wobei die Wärmepumpe das Tauschfluid zwischen dem Wärmetauscher (4) und der Klimatisierungseinheit (5) zirkuliert, Das System weist weiterhin einen freistehenden Körper (6) und eine zweite Zirkulationseinheit (7) auf, wobei die zweite Zirkulationseinheit (7) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Speichermedium (2) dem Wärmespeicher (1) zu entnehmen, über eine Oberfläche des freistehenden Körpers (6) laufen zu lassen und dann dem Wärmespeicher (1) zurück zu führen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Klimatisierung von Gebäuden. Dies umfasst sowohl die Heizung als auch die Kühlung von Gebäuden.
  • Bei der Klimatisierung von Gebäuden besteht der Trend, von der Verbrennung fossiler Energieträger weg zu elektrisch betriebenen Systemen zu gehen. Hierbei wird ein Tauschfluid durch Wärmepumpen zwischen einem Wärmespeicher und einer Klimatisierungseinheit des Gebäudes Zirkuliert, um die zur Klimatisierung erforderliche Energie zwischen Wärmespeicher und Gebäude auszutauschen. Im Sommer wird dies in der Regel zur Kühlung des Gebäudes eingesetzt, während im Winter das Gebäude auf diese Weise beheizt werden kann. Bei ausreichend groß dimensioniertem Wärmespeicher kann dieser auch ganzjährig ohne die Anbindung einer Wärmequelle betrieben werden. Als Wärmespeicher ist es bekannt, einen mit Wasser als Speichermedium gefüllten Behälter zu verwenden, in den ein mit dem Tauschfluid durchspülter Wärmetauscher, beispielsweise in Form eines geeignet geformten Rohrsystems eingebracht ist. Der Behälter wird häufig aus Beton gegossen und in die Erde eingelassen. Hierbei ist bekannt, den Wärmespeicher auch so zu betreiben, dass das Speichermedium im Winter zumindest teilweise gefriert. Daher wird ein solcher Wärmespeicher auch häufig als Eisspeicher bezeichnet. Nachteilig bei einem solchen Betrieb ist allerdings eine verringerte Effizienz des Klimatisierungssystems aufgrund der geringen Temperatur des Speichermediums und der Aufwand zur Vermeidung einer Beschädigung des Wärmespeichers durch die Eisbildung.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein System zur Klimatisierung von Gebäuden aufzuzeigen, bei dem dem Speichermedium je nach Betriebssituation Wärmeenergie zugeführt oder entnommen werden kann, und das gleichzeitig ein gewünschtes Erscheinungsbild des Systems flexibel gestaltet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes System zur Klimatisierung von Gebäuden umfasst einen Wärmespeicher zum Befüllen mit einem Speichermedium, und eine geschlossene erste Zirkulationseinheit mit einer Wärmepumpe zur Zirkulation eines Tauschfluids, einem in dem Wärmespeicher angeordneten Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen dem Speichermedium und dem Tauschfluid und einer Klimatisierungseinheit, wobei die Wärmepumpe das Tauschfluid zwischen dem Wärmetauscher und der Klimatisierungseinheit zirkuliert. Als Speichermedium kommt hierbei bevorzugt Wasser zum Einsatz. Weiterhin weist das System einen freistehenden Körper und eine zweite Zirkulationseinheit auf, wobei die zweite Zirkulationseinheit dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Speichermedium dem Wärmespeicher zu entnehmen, über eine Oberfläche des freistehenden Körpers laufen zu lassen und dann dem Wärmespeicher zurück zu führen.
  • Das über die Oberfläche des freistehenden Körpers laufende Wasser kann dabei seine Temperatur durch Wärmeaustausch mit dem Körpers, aber auch durch Wärmeaustausch mit der den Körper umgebenden Luft verändern, bevor es dem Wärmespeicher zurückgeführt wird. Hierdurch kann je nach Temperatur der Luft beziehungsweise des Körpers eine gewünschte Wärmezufuhr in den Wärmespeicher oder Wärmeabfuhr aus dem Wärmespeicher erreicht werden. Der Betrieb der zweiten Zirkulationseinheit kann durch eine Steuerung anhand von Wetterdaten, beispielsweise Luftemperaturdaten und Windgeschwindigkeitsdaten ebenso wie über eine in den Körper integrierte Temperatursonde gesteuert werden. Auch ein zeitgesteuerter Betrieb ist möglich. Die Steuerung kann die zweite Zirkulationseinheit geeignet aktivieren und deaktivieren, sowie die Zirkulationsgeschwindigkeit steuern.
  • Der freistehende Körper kann hierbei als Dekorationselement des Gebäudes, insbesondere in einem Garten des Gebäudes, ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Körper mineralisches Material, insbesondere Naturstein, umfassen. Die Oberfläche des Körpers kann derart gestaltet sein, dass das Speichrmedium möglichst langsam am Körper herabströmt und dabei einen gewünschten Teil der Oberfläche kontinuierlich überströmt. Lichteffekte, zum Beispiel durch in den Körper integrierte Leuchtdioden, können das Erscheinungsbild insbesondere zu Abend- und Nachtzeiten ästhetisch beeinflussen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung kann der freistehende Körper auf dem Wärmespeicher angeordnet sein. Hierdurch wird die Rückführung des Speichermediums nach dem Überströmen des Körpers vereinfacht und eine bauliche Einheit zwischen Körper und Wärmespeicher erreicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die erste Zirkulationseinheit weiterhin einen Solarkollektor und eine Fluidweiche zur gesteuerten Zuleitung des Tauschfluids zum Wärmetauscher oder zum Solarkollektor auf. Hierdurch wird der Solarkollektor als zusätzliche Wärmequelle in das System integriert. Die Fluidweiche kann das Tauschfluid je nach aktuellem Wärmeeintrag und Betriebsbedarf des Systems zwischen der Klimatisierungseinheit des Gebäudes, dem Wärmespeicher und dem Solarkollektor verteilen. So ist es beispielsweise möglich, das vom Solarkollektor erwärmte Tauschfluid zunächst dem Wärmespeicher oder direkt der Klimatisierungseinheit zuzuführen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, den Wärmespeicher zusätzlich mit einer Erdsonde zu verbinden. Die Erdsonde wird hierbei vorteilhafterweise über eine dritte Zirkulationseinheit mit dem Speichermedium betrieben und ist dazu eingerichtet, in das Erdreich eingebracht zu werden, um Wärmeenergie über das Speichermedium zwischen Wärmespeicher und Erdreich bedarfsgerecht auszutauschen. So kann über die Erdsonde im Sommer das Speichermedium im Wärmespeicher abgekühlt werden, indem das Erdreich entsprechend erwärmt wird. Im Winter kann dann über die Erdsonde dem Erdreich Wärme entnommen und dem Wärmespeicher zugeführt werden. Auf diese Weise kann die zur ganzjährigen Klimatisierung des Gebäudes erforderliche Kapazität des Wärmespeichers erheblich reduziert werden. Zusätzlich ist die Bereitstellung von Wärmetauschkapazität über die Erdsonde im Gegensatz von zum Beispiel dem Solarkollektor wetterunabhängig und zuverlässig planbar.
  • Der Betrieb der Erdsonde mit dem Speichermedium, anstelle beispielsweise einem Betrieb mit dem Tauschfluid oder einer anderen, das Erdreich potenziell kontaminierenden Flüssigkeit, vereinfacht weiterhin die Gestaltung der Erdsonde zur Vermeidung von Leckage und erspart die regelmäßige Kontrolle der Dichtigkeit der Erdsonde, da das Speichermedium das Erdreich im Fall einer Undichtigkeit der Erdsonde nicht kontaminiert.
  • In einem zusätzlichen Aspekt weist das System eine Steuerung zum Verändern des Füllstandes des Speichermediums im Wärmespeicher anhand von Wetterprognosen vorgesehen ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass Regenwasser als Speichermedium mit verwendet werden kann. Wenn Niederschlag zu erwarten ist, kann ein Teil des im Wärmespeicher enthaltenen Wassers als Speichermedium abgelassen oder abgepumpt werden, um später eine zu erwartende Regenmenge dem Wärmespeicher zur Wiederauffüllung zuzuführen. Auf diese Weise kann eine Rückhaltefunktion für Regenwasser mit Hilfe des Systems erreicht werden, so dass andere Rückhaltesysteme für Regenwasser vollständig vermieden oder kostengünstiger ausgelegt werden können. Gleichzeitig kann beispielsweise im Winter häufig ein gewünschter zusätzlicher Wärmeeintrag in den Wärmespeicher über das Regenwasser erreicht werden, wenn das Regenwasser eine höhere Temperatur als das vorher abgelassene Wasser aufweist. Auch dies kann über die Wetterprognose im Voraus ermittelt werden. Analog kann, wie im Sommer häufig erwünscht, auch überschüssige Wärme auf diese Weise aus dem Wärmespeicher entfernt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung näher mithilfe von Figuren erläutert, von denen
    • 1 eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Systems,
    • 2 eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Systems zeigen.
  • Das in 1 gezeigte System zur Klimatisierung eines Gebäudes 9 umfasst einen Wärmespeicher 1, der mit Wasser als Speichermedium 2 gefüllt ist. Der Wärmespeicher 1 kann in dieser Ausführung aus Beton oder Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunstharz, gefertigt sein und ist ins Erdreich, beispielsweise in einem Garten hinter dem Gebäude 9, eingelassen. In den Wärmespeicher 1 ist weiterhin ein Wärmetauscher 4 in Form eines in Windungen gelegten Rohres, hier eines Kunststoffrohres, eingelegt. Das Rohr ist spiralförmig in mehreren Lagen gewickelt, wobei die äußerste Windung beabstandet vom Rand des Wärmespeichers angeordnet ist, um eine Beschädigung des Wärmetauschers 4 zu vermeiden, falls das Speichermedium einfriert. Durch den Wärmetauscher 4 wird über eine erste Zirkulationseinheit 3 mit einer Wärmepumpe ein Austauschfluid geleitet, so dass das Austauschfluid je nach Betriebsbedarf über den Wärmetauscher 4 Wärmeenergie mit dem Speichermedium 2 austauscht. Die ausgetauschte Wärmeenergie wird dann von der Wärmepumpe der Zirkulationseinheit 3 einer in dem Gebäude 9 angeordneten Klimatisierungseinheit 5 über das gleiche oder ein anderes Austauschfluid zugeführt. Die Klimatisierungseinheit 5 entnimmt die zugeführte Wärmeenergie zum Beispiel mittels eines Luftwärmetauschers einer Wärmepumpe oder Verdichter und nutzt diese zur Klimatisierung des Gebäudes 9, und optional auch zur Warmwasserbereitung. Im Winter wird dem Speichermedium 2 Wärme entnommen und zur Beheizung des Gebäudes 9 verwendet, während im Sommer das Gebäude 9 gekühlt wird, indem die Wärme in Gegenrichtung über das Austauschmedium in den Wärmespeicher 2 übertragen wird.
  • Um einen effizienten Betrieb zur Beheizung des Gebäudes 9 im Winter aufrecht zu erhalten, ist eine möglichst hohe Temperatur des Wassers als Speichermedium 2 aufrecht zu erhalten. Hierzu weist das System weiterhin einen Körper 6 auf, der über dem Wärmespeicher 1 und über dem Erdreich angeordnet ist. Mittels einer zweiten Zirkulationseinheit 7 wird Wasser dem Wärmespeicher 1 entnommen, zur Oberseite des Körpers 6 gefördert, und läuft über die Oberfläche des Körpers 6 an diesem herab. Dabei tauscht das Wasser Wärmeenergie mit dem Körper und der umgebenden Luft aus. Das herabgelaufene Wasser wird gesammelt und in den Wärmespeicher 1 zurückgeleitet. Eine Steuerung 8 aktiviert beziehungsweise deaktiviert die zweite Zirkulationseinheit 7 zeitgesteuert, anhand von Wetterdaten und/oder anhand von Messwerten, beispielsweise der Temperatur des Wassers im Wärmespeicher 1 und des herabgelaufenen Wassers. Auf diese Weise kann die Temperatur des Wassers im Wärmespeicher 1 in gewünschter Weise beeinflusst werden. Die Gestaltung des Köpers 6 und des Verlaufs des herablaufenden Wassers kann unter ästhetischen Gesichtspunkten gewählt werden. Auch Leuchteffekte durch in den Körper 6 integrierte Lichtquellen können dem ästhetischen Aspekt dienen. So ist es denkbar, den Körper zumindest auf einer Seite als flächige Kaskade zu gestalten, an der das Wasser als geschlossene Schicht herabläuft.
  • Eine Gestaltung des Körpers 6 aus mineralischem Material ermöglicht eine hohe Wärmekapazität des Körpers 6, die beispielsweise durch Sonneneinstrahlung aufgeladen werden kann, und stellt gleichzeitig eine vielfältig gestaltbare, ästhetische Oberflächenstruktur zur Verfügung. Der Körper 6 kann hierbei auch aus Naturstein durch geeignete Steinmetzarbeiten gestaltet werden.
  • In dem in 2 gezeigten System sind weitere Komponenten integriert. Zum einen weist das gezeigte System weiterhin einen Solarkollektor 11 auf. Die erste Zirkulationseinheit 3 ist hierbei dazu eingerichtet, die vom Solarkollektor 11 gewonnene Energie über das Austauschfluid dem Solarkollektor 11 zu entnehmen und über eine Fluidweiche 10 je nach Betriebsbedarf direkt der Klimatisierungseinheit 5 oder dem Wärmespeicher 1 zuzuführen. Hierdurch kann der Solarkollektor 11 als zusätzlicher Energielieferant in das System eingebunden werden.
  • Zum anderen weist das in 2 gezeigte System als weitere Komponente zur Steigerung der Systemeffizienz eine Erdsonde 13 auf. Die Erdsonde 13 wird über eine dritte Zirkulationseinheit 12 in diesem Fall mit dem Wasser als Speichermedium 2 des Wärmespeichers 1 betrieben. Die Erdsonde 13 ist in das Erdreich eingelassen und stellt einen Wärmetauscher mit dem umgebenden Erdreich dar, so dass im Winter dem Wärmespeicher 1 zusätzliche Wärme aus dem Erdreich zugeführt und im Sommer Wärme in das Erdreich abgegeben werden kann. Dies steigert in effizienter Weise die nutzbare Wärmekapazität des Wärmespeichers, der dadurch kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Erdsonde 13 eine Anzahl gleichmäßig wasserdurchströmter Absorbern, die auf einer gemeinsamen Grundplatte angebracht sind, wobei die Grundplatte mehrere Quadratmeter groß sein kann und senkrecht in der Erde eingebettet ist. Die Erdsonde kann hierbei mehrere solche Anordnungen aufweisen.
  • Durch den Betrieb der Erdsonde 13 direkt mit dem Speichermedium 2 anstelle des Tauschfluids, das in der Regel grundwassergefährdende Bestandteile enthält, kann die Erdsonde 13 konstruktiv einfacher gestaltet werden. Eine aufwändige Auslegung, die verhindert, dass ein in der Erdsonde 13 verwendetes Medium in das Erdreich gelangt, kann durch den Betrieb der Erdsonde 13 direkt mit dem Speichermedium 2 ebenso vermieden werden wie eine regelmäßige oder kontinuierliche Dichtigkeitsprüfung der Erdsonde 13, da im Falle einer Undichtigkeit lediglich ungefährliches Wasser ins das Erdreich gelangt.
  • In einer Ausführung wird das für den Betrieb der Erdsonde 13 verwendete Wasser am Rande des Wärmespeichers 1 entnommen und wieder zugeführt. Hierdurch wird der Gefahr entgegengewirkt, dass das Speichermedium am Rand des Wärmespeichers einfriert und so den Wärmetauscher 4 beschädigt. Um eine Ablagerung von Schmutz in den Absorbern zu vermeiden, kann das entnommene Wasser gefiltert werden, bevor es der Erdsonde 13 zugeführt wird.
  • Es ist ebenfalls denkbar, dass anstelle einer direkten Entnahme des Wassers für den Betrieb der Erdsonde 13 ein geschlossener Zirkulationskreislauf verwendet wird, bei dem das in der Erdsonde 13 verwendete Wasser oder ein das Erdreich nicht gefährdendes anderes Fluid über einen weiteren Wärmetauscher an den Wärmespeicher 1 angebunden ist. Es ergeben sich hierbei die gleichen vorstehend beschriebenen Vorteile bei der Auslegung der Erdsonde 13.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wärmespeicher
    2
    Speichermedium
    3
    Zirkulationseinheit
    4
    Wärmetauscher
    5
    Klimatisierungseinheit
    6
    Körper
    7
    Zirkulationseinheit
    8
    Steuerung
    9
    Gebäude
    10
    Fluidweiche
    11
    Solarkollektor
    12
    Erdsonde
    13
    Zirkulationseinheit
    14
    15
    16
    17

Claims (7)

  1. System zur Klimatisierung von Gebäuden (9), umfassend: - einen Wärmespeicher (1) zum Befüllen mit einem Speichermedium (2), und - eine geschlossene erste Zirkulationseinheit (3) mit einer Wärmepumpe zur Zirkulation eines Tauschfluids, einem in dem Wärmespeicher (1) angeordneten Wärmetauscher (4) zum Austausch von Wärme zwischen dem Speichermedium (2) und dem Tauschfluid und einer Klimatisierungseinheit (5), wobei die Wärmepumpe das Tauschfluid zwischen dem Wärmetauscher (4) und der Klimatisierungseinheit (5) zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen freistehenden Körper (6) und eine zweite Zirkulationseinheit (7) aufweist, wobei die zweite Zirkulationseinheit (7) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Speichermedium (2) dem Wärmespeicher (1) zu entnehmen, über eine Oberfläche des freistehenden Körpers (6) laufen zu lassen und dann dem Wärmespeicher (1) zurück zu führen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das System weiterhin eine Steuerung (8) aufweist, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, zeitgesteuert und/oder anhand von Wetterdaten, insbesondere Temperaturdaten, die zweite Zirkulationseinheit (7) zu aktivieren und zu deaktivieren.
  3. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Zirkulationseinheit (3) weiterhin einen Solarkollektor (11) und eine Fluidweiche (10) zur gesteuerten Zuleitung des Tauschfluids zum Wärmetauscher (4) oder zum Solarkollektor (11) aufweist.
  4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der freistehende Körper (6) mineralisches Material, insbesondere Naturstein, umfasst.
  5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der freistehende Körper (6) auf dem Wärmespeicher (1) angeordnet ist.
  6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Steuerung zum Verändern des Füllstandes des Speichermediums (2) im Wärmespeicher (1) anhand von Wetterprognosen vorgesehen ist.
  7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine mit dem Wärmespeicher (1) verbundene Erdsonde (13), die über eine dritte Zirkulationseinheit (12) mit dem Speichermedium (2) betrieben wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3310228A1 (de) 1983-03-22 1984-09-27 Franz Grötz GmbH & Co KG Bauunternehmung, 7560 Gaggenau Waermespeicher aus einem behaelter mit einer waermespeichernden fluessigkeit
FR2566032A1 (fr) 1984-06-15 1985-12-20 Couvreux Jean Dispositif de recuperation d'energie solaire et son application au chauffage d'un batiment
WO2005106349A1 (de) 2004-04-28 2005-11-10 Prefa Aluminium Produkte Gesmbh Heiz- und warmwasserbereitungsanlage und verfahren zum betrieb einer solchen
US20160010876A1 (en) 2014-07-14 2016-01-14 Stellenbosch University Air temperature regulating assembly using thermal storage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3310228A1 (de) 1983-03-22 1984-09-27 Franz Grötz GmbH & Co KG Bauunternehmung, 7560 Gaggenau Waermespeicher aus einem behaelter mit einer waermespeichernden fluessigkeit
FR2566032A1 (fr) 1984-06-15 1985-12-20 Couvreux Jean Dispositif de recuperation d'energie solaire et son application au chauffage d'un batiment
WO2005106349A1 (de) 2004-04-28 2005-11-10 Prefa Aluminium Produkte Gesmbh Heiz- und warmwasserbereitungsanlage und verfahren zum betrieb einer solchen
US20160010876A1 (en) 2014-07-14 2016-01-14 Stellenbosch University Air temperature regulating assembly using thermal storage

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