DE10330139A1

DE10330139A1 - Verfahren und Anordnung zur Temperaturkontrolle eines Gebäudes

Info

Publication number: DE10330139A1
Application number: DE2003130139
Authority: DE
Inventors: Juha Hietanen
Original assignee: Uponor Innovation AB
Current assignee: Uponor Innovation AB
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2004-01-15
Also published as: FI20021333A; FI20021333A0

Abstract

Unter einem Gebäude wird ein Rohrleitungssystem (8) angeordnet, in dem Flüssigkeit zirkuliert wird. In Verbindung mit einem Lüftungssystem wird ein Wärmeaustauscher (10) angeordnet, über den Energie der Erde übertragen wird, um das Gebäude zu heizen und/oder zu kühlen. Die im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit wird nach Bedarf zirkuliert, wobei die Zuluft des Gebäudes entweder vorgeheizt oder vorgekühlt wird. Die Flüssigkeit gibt Wärme oder Kälte frei ab, d. h. ohne dass Flüssigkeit beispielsweise durch einen Kompressor geführt würde.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kontrollieren der Temperatur eines Gebäudes, bei welchem Verfahren Energie der Erde beim Heizen und/oder Kühlen des Gebäudes ausgenutzt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zum Kontrollieren der Temperatur eines Gebäudes, welche Anordnung ein Rohrleitungssystem zur Ausnutzung von Energie der Erde und einen Wärmeaustauscher zur Übertragung der im Rohrleitungssystem befindlichen Energie zum Heizen und/oder Kühlen des Gebäudes aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist bekannt, dass Erdwärme bei Heizung eines Gebäudes ausgenutzt wird. Zum Beispiel die FI-Veröffentlichung 64 856 beschreibt eine Lösung, bei der Erdwärmerohre in der Erde angeordnet sind. Die anhand der Erdwärmerohre produzierte Wärme wird durch einen Zimmerheizer abgegeben, um den Zimmerraum zu heizen. Die besagte Veröffentlichung beschreibt auch die Kühlung des Zimmerraums anhand eines im Zimmer befindlichen Kühlers. Erdwärmelösungen setzen relativ große Investitionen voraus und die erforderlichen Einrichtungen wie Wärmepumpen und deren Kompressoren sind komplex und teuer. Von einem ökonomischen Gesichtspunkt aus gesehen wäre es auch notwendig, eine noch bessere Gesamtlösung zu erreichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Anordnung zum Kontrollieren der Temperatur eines Gebäudes zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrleitungssystem unter dem Gebäude angeordnet wird, in dem Flüssigkeit zirkuliert wird, und das Rohrleitungssystem mit einem Lüftungssystem des Gebäudes derart verbunden wird, dass die im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit nach Bedarf zirkuliert wird, um Zuluft des Gebäudes vorzuheizen oder vorzukühlen, wobei die Flüssigkeit Wärme oder Kälte frei abgibt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem unter dem Gebäude angeordnet ist, dass sich eine Pumpe in Verbindung mit dem Rohrleitungssystem befindet, mit der im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit nach Bedarf zirkuliert wird, um ihre Energie frei über den Wärmeaustauscher abzugeben, und dass der Wärmeaustauscher bei einer Aussenlufteinlassöffnung eines Zuluftgebläses des Gebäudes angeordnet ist.

Die wesentliche Idee der Erfindung ist, dass ein Rohrleitungssystem unter einem Gebäude angeordnet wird und das Rohrleitungssystem mit einem Lüftungssystem des Gebäudes derart verbunden wird, dass im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit nach Bedarf zirkuliert wird, wobei Zuluft des Gebäudes entweder vorgeheizt oder vorgekühlt wird. Die Flüssigkeit gibt Wärme oder Kälte frei ab, d.h. ohne dass Flüssigkeit beispielsweise durch einen Kompressor geführt würde. Nach der Idee einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Temperatur der Innenluft des Gebäudes, die Temperatur der Einblaseluft, die Temperatur der Aussenluft und die Temperatur der im Rohrleitungssystem befindlichen Flüssigkeit gemessen und das System wird aufgrund dieser Messungen gesteuert. Besonders vorteilhaft wird Zuluft mit einem in einem Lüftungskanal befindlichen röhrenartigen Wärmeaustauscher vorgeheizt oder vorgekühlt, welcher Wärmeaustauscher in der Mitte eine große Öffnung aufweist, durch die die Zuluft fliessen kann.

Der Vorteil der Erfindung ist, dass die Zuluft des Gebäudes auf einfache und sichere Weise vorgeheizt oder vorgekühlt werden kann. Die Lösung setzt keine großen Investitionen, umfangreichen Grabungsarbeiten oder komplexen Einrichtungen voraus. Es ist vorteilhaft, das Rohrleitungssystem unter einem Gebäude anzuordnen, weil das Rohrleitungssystem dann dem Bodenfrost nicht ausgesetzt wird, die vom Rohrleitungssystem ausgenutzte Fläche relativ groß ist, weshalb ein ziemlich langes Rohrleitungssystem montiert werden kann, und weil auch die vom Gebäude erzeugte Wärme ausgenutzt werden kann. Insgesamt ist die Lösung gesamtökonomisch vorteilhaft. Die Luft kann reibungslos durch den röhrenartigen Wärmeaustauscher fliessen, d.h. der Strömungswiderstand des Wärmeaustauschers ist gering, und schädliche Geräusche, Pfeiftöne oder entsprechende Ton- oder Lärmprobleme können vermieden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird in der beigefügten Figur genauer erläutert, die schematisch eine Lüftungslösung eines Einfamilienhauses darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die beigefügte Figur stellt ein Einfamilienhaus 1 dar. Das Einfamilienhaus 1 weist eine Lüftungsanlage 2 auf. Die Lüftungsanlage 2 umfasst ein Zuluftgebläse 3 und ein Abluftgebläse 4. Mit dem Zuluftgebläse 3 wird Zuluft durch Zuluftkanäle 5 ins Einfamilienhaus 1 geblasen. Die Zuluftkanäle 5 sind in der beigefügten Figur nur großzügig gezeigt. Mit dem Abluftgebläse 4 wird vom Einfamilienhaus 1 die Abluft durch Abluftkanäle 6 gesaugt. Der Klarheit halber sind auch die Abluftkanäle 6 in der beigefügten Figur nur großzügig gezeigt worden. Die Lüftungsanlage weist noch eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung 7 auf, mit der Wärme aus der Abluft gewonnen werden kann, um sie der Zuluft auf an sich bekannte Weise zu übertragen.
Unterhalb des Einfamilienhauses 1 ist ein Rohrleitungssystem 8 angeordnet. Das Rohrleitungssystem 8 kann auf den Boden einer für das Haus gemachten Baugrube unter Füllkies montiert werden. Somit muss keine separaten Gruben für das Rohrleitungssystem 8 ausgeschachtet werden, sondern man kann die für das Bauen des Hauses bereitgestellte Grube ausnutzen. Unterhalb des Hauses ist eine relativ große Fläche für das Rohrleitungssystem 8 vorhanden, wobei es relativ leicht ist, ein ca. 200 m langes Rohrleitungssystem beispielsweise unter einem Einfamilienhaus von 200 m² zu montieren.
Die im Rohrleitungssystem 8 zirkulierende Flüssigkeit ist eine nichtgefrierende Flüssigkeit wie eine Mischung von Wasser und Glykol. Die im Rohrleitungssystem 8 zirkulierende Flüssigkeit wird anhand einer Umwälzpumpe 9 zirkuliert. Die Flüssigkeit zirkuliert über einen Wärmeaustauscher 10. Der Wärmeaustauscher 10 ist bei einem Gitter des Zuluftgebläses 3 zum Heizen oder Kühlen der für das Zuluftgebläse 3 zuzuführenden Aussenluft angeordnet. Die im Rohrleitungssystem 8 befindliche Flüssigkeit wird nur anhand der Pumpe 9 zirkuliert. Bei der Anordnung wird also kein Kompressor oder eine entsprechende Lösung verwendet. Somit heizt die im Rohrleitungssystem 8 befindliche Flüssigkeit die für das Zuluftgebläse zuzuführende Aussenluft im voraus, wenn die Temperatur der Aussenluft niedriger als die Temperatur der im Rohrleitungssystem 8 befindlichen Flüssigkeit ist. Wenn wiederum die Temperatur der im Rohrleitungssystem 8 befindlichen Flüssigkeit geringer als die Temperatur der Aussenluft ist, kühlt die Flüssigkeit die dem Gebläse 3 zuzuführende Aussenluft ab.
Die Anordnung weist noch einen ersten Temperaturfühler 11 auf, mit dem die Temperatur der Innenluft des Gebäudes gemessen wird. Anhand eines zweiten Temperaturfühlers 12 wird die Temperatur der Einblaseluft gemessen. Mittels eines dritten Temperaturfühlers 13 wird die Temperatur der Aussenluft gemessen und mittels eines vierten Temperaturfühlers wird die Temperatur der im Rohrleitungssystem 8 befindlichen Flüssigkeit gemessen. Die Messergebnisse der Temperaturfühler 11 bis 14 werden einer Steuereinheit 15 zugeführt. Aufgrund der Messergebnisse steuert die Steuereinheit 15 je nach Bedarf den Betrieb der Pumpe 9. Zum Beispiel im Winter, wenn die Aussenlufttemperatur –20°C und die Temperatur der im Rohrleitungssystem 8 befindlichen Flüssigkeit beispielsweise +5°C ist, wird die Pumpe 9 gesteuert, sich einzuschalten, wobei die das Zuluftgebläse 3 erreichende Aussenluft vorgeheizt werden kann. Im Sommer, wenn man die Innenlufttemperatur senken will und die Temperatur der Aussenluft höher ist, wird die Pumpe 9 wieder eingeschaltet, wobei die Temperatur der Aussenluft zum Beispiel +25°C und die Temperatur der im Rohrleitungssystem 8 befindlichen Flüssigkeit +15°C ist. Dabei kühlt die im Rohrleitungssystem 8 befindliche Flüssigkeit, also über den Wärmeaustauscher, die Aussenluft, die dem Zuluftgebläse 3 fliesst. Die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 7 weist Steuermittel wie ein Steuerblech auf, mit dem die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 7 im Sommer übergangen werden kann, so dass die Abluft die Zuluft nicht heizt. Im Winter wird also bei Vorheizung Wärme von einer unter dem Gebäude gelegenen Erdschicht in die Zuluft übertragen. Im Sommer wird wiederum bei Vorkühlung Wärme von der Zuluft in die unter dem Gebäude befindliche Erdschicht übertragen. Im Falle der 1 kann anhand des Wärmeaustauschers 10 eine Wärmeleistung von ca. 300 bis 800 W zustande gebracht werden, um die dem Zuluftgebläse 3 fliessende Aussenluft zu heizen. Dabei können bei der Einrichtung die separaten Lösungen vermieden werden, mit denen das Gefrieren des Zuluftgebläses 3 verhindert wird.
Der Wärmeaustauscher kann ein herkömmlicher gitterartiger Wärmeaustauscher sein. Vorteilhaft ist der Wärmeaustauscher 10 jedoch ein röhrenartiger Wärmeaustauscher, wo es in der Mitte eine Öffnung gibt, durch die die Luft ohne große Hindernisse fliessen kann.
Am vorteilhaftesten ist das Rohrleitungssystem 8 aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polyäthylen PE, hergestellt. Besonders vorteilhaft ist das Rohrleitungssystem 8 ein mit einem Aluminiummantel versehenes Kunststoffrohr. In diesem Falle fungiert die Aluminiumschicht als Sperrschicht, so dass Gerüche oder Geschmäcke durch die Wand des Rohrleitungssystems nicht durchdringen können. Weiterhin ist das mit einem Aluminiummantel versehene Kunststoffrohr vorteilhaft wegen seiner Druckbeständigkeit und guten Temperaturbeständigkeit.
Die Figur und die dazugehörige Beschreibung dienen lediglich zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung. Die Einzelheiten der Erfindung können im Rahmen der Patentansprüche variieren. Vorteilhaft ist das Rohrleitungssystem 8 unter dem Haus um ein Abflussrohr angeordnet, wobei die Wärme des Abflussrohres gewonnen werden kann. Dabei kann eine relativ große Menge Rohr um das Abflussrohr gewickelt werden, und die Lösung fungiert wie ein Wärmeaustauscher. Anhand solcher Lösung wird Wärme gewonnen, die sonst über das Lüftungsrohr des Abwasserkanals oder mit im Abwasserkanal fliessendem Wasser verloren gehen würde. Für die Kühlung ist vorteilhaft, dass das Rohrleitungssystem teilweise unter Entwässerungsrohren angeordnet ist, die sich am Rand des Gebäudes befinden. In diesem Fall kühlt das Regenwasser die im Rohrleitungssystem 8 befindliche Flüssigkeit. Weiterhin kann in Verbindung mit der Lösung beispielsweise im Frühjahr und im Herbst tagsüber die Sonnenenergie ausgenutzt werden, um die im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit und somit die Erde um das Rohrleitungssystem 8 herum zu heizen, und die auf diese Weise in der Erde geladene Wärme kann in der Nacht zur Vorheizung der Zuluft ausgenutzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das System einen aus einem aluminiumverstärkten Kunststoffrohr hergestellten Wärmeaustauschkreis für Heisswasser aufweist, der auf das Dach innen- oder ausserhalb des Dachs zur Speicherung der Wärme gestellt wird, mit der der unterirdische Wasserkreis teilweise geladen wird. Die dargestellte Lösung kann in Verbindung mit vielen verschiedenen Gebäuden angewandt werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Lösung jedoch in Einfamilienhäusern, wobei die Vorteile der Einfachheit und Kompaktheit der Lösung klar zum Vorschein kommen.

Claims

Verfahren zum Kontrollieren der Temperatur eines Gebäudes, bei welchem Verfahren Energie der Erde beim Heizen und/oder Kühlen des Gebäudes ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrleitungssystem (8) unter dem Gebäude angeordnet wird, in dem Flüssigkeit zirkuliert wird, und das Rohrleitungssystem (8) mit einem Lüftungssystem des Gebäudes derart verbunden wird, dass die im Rohrleitungssystem befindliche Flüssigkeit nach Bedarf zirkuliert wird, um Zuluft des Gebäudes vorzuheizen oder vorzukühlen, wobei die Flüssigkeit Wärme oder Kälte frei abgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Innenluft des Gebäudes, die Temperatur der Einblaseluft, die Temperatur der Aussenluft und die Temperatur der im Rohrleitungssystem befindlichen Flüssigkeit gemessen werden und die Zirkulation der Flüssigkeit aufgrund dieser Messungen gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Rohre (8) um den Abflusskanal des Gebäudes angeordnet wird und die im Abflusskanal enthaltene Energie ausgenutzt wird.
Anordnung zum Kontrollieren der Temperatur eines Gebäudes, welche Anordnung ein Rohrleitungssystem (8) zur Ausnutzung von Energie der Erde und einen Wärmeaustauscher (10) zur Übertragung der im Rohrleitungssystem (8) befindlichen Energie zum Heizen und/oder Kühlen des Gebäudes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (8) unter dem Gebäude angeordnet ist, dass sich eine Pumpe (9) in Verbindung mit dem Rohrleitungssystem (8) befindet, mit der im Rohrleitungssystem (8) befindliche Flüssigkeit nach Bedarf zirkuliert wird, um ihre Energie frei über den Wärmeaustauscher (10) abzugeben, und dass der Wärmeaustauscher (10) bei einer Aussenlufteinlassöffnung eines Zuluftgebläses (3) des Gebäudes angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen ersten Temperaturfühler (11) zum Messen der Temperatur der Innenluft, einen zweiten Temperaturfühler (12) zum Messen der Temperatur der Einblaseluft, einen dritten Temperaturfühler (13) zum Messen der Temperatur der Aussenluft und einen vierten Temperaturfühler (14) zum Messen der Temperatur der im Rohrleitungssystem (8) befindlichen Flüssigkeit sowie eine Steuereinheit (15) zum Steuern der Pumpe (9) aufgrund des von den Temperaturfühlern (11 bis 14) gegebenen Messergebnisses aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (10) ein röhrenartiger Wärmeaustauscher ist, wo es in der Mitte eine Öffnung gibt, durch die Zuluft fliessen kann.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (8) aus Kunststoffrohren gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeiehnet, dass Glas Kunststoffrohr mit einem Aluminiummantel versehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen auf dem Dach inner- oder ausserhalb des Dachs angeordneten Wärmeaustauschkreis für Heisswasser aufweist, der aus einem aluminiumverstärkten Kunststoffrohr gebildet ist und der angeordnet ist, Wärme zu speichern, mit der die im Rohrleitungssystem (8) befindliche Flüssigkeit und die Erde um das Rohrleitungssystem (8) herum teilweise geladen wird.