DE19514933A1 - Heiz- und/oder Kühlelement aus Speckstein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heiz- und/oder Kühlele­ ment (nachstehend Element genannt) für Räume von Gebäuden, das an einen Heiz- und/oder Kühlkreislauf (nachstehend Kreislauf genannt) angeschlossen ist, so daß ein Heiz- und/oder Kühlmedium, insbesondere Wasser, in mindestens einem Vorlaufzweig des Kreis­ laufes Wärme beziehungsweise Kälte zuführt und in mindestens einem Rücklaufzweig zu einer Wärme- be­ ziehungsweise Kältequelle rückgeführt wird.

Es sind Radiatoren bekannt, die an einen Wasser­ kreislauf angeschlossen sind und somit einem Zen­ tralheizungssystem angehören. Diese Radiatoren sind meist unterhalb von Fenstern in Räumen von Gebäuden angeordnet. Obwohl die Radiatoren oftmals in unauf­ fälligen Farben gestrichen sind, treten sie im Ge­ samtraumbild beziehungsweise in der Raumatmosphäre störend in Erscheinung. Wobei dies mit einschließt, daß nach einiger Zeit die Farbe des Radiators ab­ blättert und dieser somit neu gestrichen werden muß. Vielerorts werden deshalb Abdeckungen vor den Radiatoren installiert, damit sich diese besser in die Raumatmosphäre integrieren können. Nachteil dieser Abdeckungen ist, daß der Wirkungsgrad der Radiatoren herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen bezie­ hungsweise zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Element aus Speckstein besteht oder diesen aufweist. Mithin wird der bekannte Radiator erfin­ dungsgemäß ersetzt durch ein Element aus Naturroh­ stoff, nämlich Speckstein, der optimale Eigenschaf­ ten im Heizbetrieb aufweist und überdies optisch ansprechend wirkt. Die Erfindung realisiert über den Heizbetrieb hinaus sogar die Möglichkeit einer Raumkühlung mittels des Specksteinelements. Bei der Verwendung des Heiz- und/oder Kühlelementes zum Heizen oder Kühlen von Räumen von Gebäuden, kann der Wasserkreislauf von herkömmlichen Heizungssy­ stemen, welcher auch für Radiatoren vorgesehen ist, genutzt werden. Der Speckstein besitzt gute wärme­ technische Eigenschaften und läßt sich sehr gut in Räume integrieren, das heißt, das Element weist nicht die übliche Radiatorgestalt auf. Es ist daher möglich den Speckstein als gestalterisches Element zu nutzen.

Mit zunehmender Dämmung von Außenwänden von Bauten wird eine natürliche Temperaturabsenkung in Räumen, die stark aufgeheizt sind, immer aufwendiger. Dies gilt besonders im Sommer. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann der erfindungsgemäße Speckstein auch die Funktion des Kühlelements übernehmen. Er nimmt dabei die Raumtemperatur auf und gibt die Wärme an den Wasserkreislauf weiter. Dieser Wasserkreislauf wird durch das Erdreich geleitet, so daß die Wärme des Wassers an das kühlere Erdreich abgegeben wird.

Das dadurch gekühlte Wasser wird dann wieder mit­ tels des Kreislaufs zum Specksteinelement zurückge­ pumpt, wodurch der Speckstein ein niedrigeres Tem­ peraturniveau als seine Umgebung aufrechterhält. Damit kann der Speckstein ständig Energie in Form von Wärme aus seiner Umgebung aufnehmen. Es tritt somit eine Kühlung des Raums ein.

Es ist insbesondere vorgesehen, daß der Kreislauf von Rohrleitungen gebildet ist. Es ist somit möglich, den Speckstein an ein herkömmliches, vorhandenes Heizungssystem/Wasserkreislauf anzuschließen. Mit­ tels dieser Rohrleitungen kann dem Element - wie er­ wähnt - gekühltes beziehungsweise erwärmtes Wasser zum Kühlen beziehungsweise Heizen zugeführt werden.

Insbesondere ist vorgesehen, daß im Speckstein des Elements ein Wärme- und/oder Kälteaustauschkörper angeordnet ist, der vom Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmt wird. Dies bedeutet, daß beispielsweise Leitungen oder dergleichen innerhalb des Speck­ steins verlegt sind, durch die das Heiz- bezie­ hungsweise Kühlmedium, insbesondere Wasser hin­ durchströmt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Wärme- und/oder Kälteaustauschkörper von Rohrabschnitten des Kreislaufs gebildet ist. Die Rohrabschnitte, die den Speckstein durchsetzen (hierzu sind ent­ sprechende Durchbrüche, Bohrungen beziehungsweise Ausnehmungen im Speckstein vorgesehen), können bei­ spielsweise schlaufenförmig, spiralförmig, wendel­ förmig, mäanderförmig usw. ausgebildet sein. Egal welche Ausgestaltungsform die Rohrabschnitte haben, sollten sie (wie vorstehend bereits erwähnt) minde­ stens einen Vorlaufzweig des Kreislaufs für die Zu­ fuhr von Wärme beziehungsweise Kälte und mindestens einen Rücklaufzweig für die Rückfuhr des Wassers zu einer Wärme- beziehungsweise Kältequelle aufweisen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß das Element ein Sichtele­ ment bildet. Der Speckstein kann als gestalteri­ sches Element eingesetzt werden, derart, daß bei­ spielsweise seine natürliche Maserung wirkt oder ein Relief in den Sichtbereich des Specksteins ein­ gearbeitet ist. Durch die Verwendung als Sichtele­ ment bedarf es, im Gegensatz zu den bekannten Ra­ diatoren, keiner Abdeckung, sondern das Element fügt sich harmonisch in den Raum ein.

Insbesondere ist vorgesehen, daß das Element ein tragendes Element der Raumkonstruktion bildet. Es kann zum Beispiel als Zwischenwand, Säule, Boden, Decke oder ähnliches in Wohnräumen installiert wer­ den.

Es kann vorgesehen sein, daß ein und dasselbe Ele­ ment mehreren Räumen zugeordnet ist. Es ist mög­ lich, einen Wandbereich, an den zum Beispiel zwei Räume angrenzen, aus Speckstein zu erstellen, das heißt, das sonst übliche Mauerwerk durch den Speck­ stein zu ersetzen. Innerhalb des Specksteins kann nun beispielsweise der Wärmeaustauschkörper derart angeordnet werden, daß sein Vorlauf dem Raum zuge­ ordnet wird, der eine höhere Raumtemperatur aufwei­ sen soll. Der kühlere Rücklauf wird dann dem ande­ ren Raum zugeordnet, der keine so hohe Raumtempera­ tur aufweisen muß. Beispielhaft kann hier das Wohn­ zimmer als wärmerer Ort und die Küche als kühlerer Ort vorgesehen sein. Die Sichtfläche des Elements, die dem Wohnzimmer zugewandt ist, ist also dem Vor­ lauf und die andere Seite des Elements, also die Sichtfläche, die der Küche zugewandt ist, ist dem Rücklauf zugeordnet. Dadurch, daß sich im Vorlauf des Kreislaufes das heiße Medium befindet, gibt diese Fläche mehr Wärme an das angrenzende Wohnzim­ mer ab. Durch die abgegebene Energie befindet sich im Rücklauf das nun etwas kühlere Medium, wobei dessen Energie aber noch ausreicht, die angrenzende Küche ausreichend zu erwärmen. Dieses vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel stellt nur eine Mög­ lichkeit dar, das Element einzusetzen. Es ist selbstverständlich möglich, dieses an jedem ge­ wünschten Ort in Räumen von Gebäuden anzuordnen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß das Element mehrere Seiten aufweist, wobei verschiedene Seiten verschiedenen Räumen zugeordnet sind, und der Vorlauf mindestens einer Seite und der Rücklauf mindestens einer anderen Seite des Elements zugeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines er­ findungsgemäßen Heiz- beziehungsweise Kühlelementes für den Winter- beziehungs­ weise Sommerbetrieb und

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Elementes.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert die Funktions­ weise eines Heiz- und/oder Kühlelementes, das im nachfolgenden der Einfachheit halber Element 1 ge­ nannt wird. Ein derartiges Element 1 wird in Räumen von Gebäuden installiert, die im Winterbetrieb be­ heizt und/oder im Sommerbetrieb gekühlt werden sol­ len. Im nachstehenden wird jeweils immer nur auf ein Element 1 eingegangen, das einem Raum zugeord­ net ist, wobei eine beliebige Anzahl von Elementen l einem Raum zugeordnet werden können. Das Element 1, das aus einem Speckstein 3 besteht, ist an einem Heizkreislauf I beziehungsweise an einen Kühlkreis­ lauf 11 angeschlossen. Der Heiz- beziehungsweise Kühlkreislauf wird nachstehend auch als Kreislauf 5 bezeichnet. Im Kreislauf 5 wird als Heiz- bezie­ hungsweise Kühlmedium Wasser verwendet.

Die in Fig. 1 linksseitige Darstellung zeigt die Funktionsweise des Elementes 1 im Winterbetrieb W, dem der Heizkreislauf I zugeordnet ist. Rechtssei­ tig der Fig. 1 ist der Sommerbetrieb S darge­ stellt, dem der Kühlkreislauf II zugeordnet ist. Der Kreislauf 5 weist einen Vorlauf VL und einen Rücklauf RL auf, wobei der Vorlauf VL und auch der Rücklauf RL jeweils an einen Verteiler 7 und 9 an­ geschlossen ist. Im Winterbetrieb W ist somit der Vorlauf VL an den Verteiler 7 und der Rücklauf RL des Heizkreislaufes I an den Verteiler 9 ange­ schlossen. Im Sommerbetrieb S ist dies genau anders herum, also der Vorlauf VL des Kühlkreislaufes 11 ist an den Verteiler 9 und der Rücklauf RL an den Verteiler 7 angeschlossen. Die beiden Verteiler 7, 9 stehen über Rohrleitungsabschnitte 11, die zu dem Kreislauf 5 gehören, mit dem Speckstein 3 in Ver­ bindung.

Innerhalb des Specksteins 3 des Elementes 1 ist ein Wärme- beziehungsweise Kälteaustauschkörper 13 an­ geordnet. Der Wärme- beziehungsweise Kälteaus­ tauschkörper 13 wird von Rohrabschnitten 15 gebil­ det. Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind diese Rohrabschnitte 15 schlaufen­ förmig ausgebildet.

Im Winterbetrieb W ist als Wärmequelle für den Heizkreislauf I beispielhaft ein Heizkessel 17 vorgesehen, wobei der Vor- und Rücklauf VL, RL des Heizkreislaufes I an den Heizkessel 17 angeschlos­ sen ist.

Für den Sommerbetrieb S ist der Kühlkreislaufes II in das Erdreich 19 geführt, um die Erdkühle zu nut­ zen. Hierzu ist ein Wärmetauscher 20 im Erdreich vorgesehen, an den der Vor- und Rücklauf VL, RL angeschlossen ist.

Für die Betriebsführung im Sommer beziehungsweise im Winter ist ein Meß- und Regelteil 26 vorgesehen. Dies steht über eine Leitung 30 mit dem Wärmetau­ scher 20 in Verbindung, um auf diese Art und Weise die Temperatur des Wärmetauschers 20 zu ermitteln. Eine Leitung 35 führt vom Meß- und Regelteil 26 zum Speckstein 3, um dort ebenfalls die Temperatur er­ mitteln zu können. Über ein Leitung 28 ist das Meß- und Regelteil 26 mit dem Heizkessel 17 verbunden, um dort auf die Temperatur, beispielsweise durch Steuerung der Flamme eines Gasbrenners, einwirken zu können. Ferner ist eine Leitung 24 vorgesehen, die das Meß- und Regelteil 26 mit einem Steuerteil 22 verbindet. Mittels einer Leitung 21, die vom Steuerteil 22 ausgeht, ist eine Pumpe 32 ange­ schlossen, welche sich im Vorlauf VL des Heizkreis­ laufs I befindet. Im Vorlauf VL des Kühlkreislaufs II liegt ebenfalls eine Pumpe 33, die mittels einer Leitung 21′ an das Steuerteil 22 angeschlossen ist.

Es ergibt sich folgende Funktionsweise:
Im Winter (Heizbetrieb) wird der Heizkreislauf I in Betrieb genommen. Die Pumpe 32 fördert das vom Heizkessel 17 kommende, heiße Wasser in den Vertei­ ler 7. Von dort gelangt das heiße Wasser über die Rohrleitungsabschnitte 11 in die Rohrabschnitte 15 des Specksteins 3. Dabei gibt das heiße Wasser En­ ergie an den Speckstein ab, wodurch sich dieser er­ wärmt und Wärme an die Luft im Raum abgibt. Das nun etwas abgekühlte Wasser fließt über die Rohrlei­ tungsabschnitte 11 in den Verteiler 9 zurück. Mit­ tels des Rücklaufes RL des Heizkreislaufes I wird das Wasser in den Heizkessel 17 zurückgeführt. Da­ bei wird ständig über das Meß- und Regelteil 26 mittels der Meßleitung 35 die Temperatur des Speck­ steines 3 und die Temperatur im Heizkessel 17 mit­ tels der Leitung 28 gemessen. Ebenso wird die Raum­ temperatur gemessen (hier nicht dargestellt). Diese so ermittelten Werte werden zum Beispiel mit hin­ terlegten Kennlinien bewertet, um die Pumpe 32 und den Heizkessel 17 in gewünschter Weise zu steuern beziehungsweise zu regeln.

Alternativ ist es möglich, anstatt dem Heizkessel 17 eine Wärmequelle im Erdreich zur Nutzung der Erdwärme anzuordnen. Die Wärmequelle kann hierbei beispielsweise eine Wärmepumpe sein. Die Funktions­ weise des vorstehend beschriebenen Heizbetriebes gilt dabei auch bei der Wärmepumpe, so daß hierbei nicht näher darauf eingegangen wird.

Im Sommerbetrieb S (Kühlbetrieb) fördert die Pumpe 33 gekühltes Wasser im Kühlkreislauf II in den Ver­ teiler 9. Das kalte Wasser stammt aus dem Wärmetau­ scher 20. Es fließt vom Verteiler 9 in die Rohrlei­ tungsabschnitte 11 und von dort in die Rohrab­ schnitte 15 des Specksteins 3. Durch dieses ge­ kühlte Wasser nimmt der Speckstein eine niedrigere Temperatur als seine Umgebung an, wodurch er Wärme aus seiner Umgebung aufnehmen kann. Es tritt da­ durch eine Kühlung des Raums ein.

Das Wasser gelangt im Rücklauf RL in den Verteiler 7 und von dort zurück zum Wärmetauscher 20, der sich im Erdreich 19 befindet. Er gibt die Wärme­ energie an das kühlere Erdreich 19 ab.

Beim Sommerbetrieb S wird mittels des Meß- und Re­ gelteiles 26 vermieden, daß sich Luftfeuchtigkeit aufgrund von Kondensation auf dem Speckstein als Wasser niederschlägt. Über eine Regelung bezie­ hungsweise Steuerung des Durchflußstroms wird das Wasser im Kreislauf 5 stets auf dem Temperaturni­ veau gehalten, daß keine Kondensation auftritt.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine Anwendung des Specksteins 3 dargestellt. Das Element 1 bildet hier ein tragendes Element der Raumkonstruktion, insbesondere ein Säulen-Element, wobei ein und das­ selbe Element 1 mehreren Räumen 37 zugeordnet ist. Das Säulen-Element 1 weist vier Außenseiten 39 auf, wobei jede Außenseite 39 jeweils einem Raum 37 zu­ geordnet ist. Die Außenseiten 39 bilden jeweils Sichtflächen, die in ihrer Gestaltungsform den ent­ sprechend zugeordneten Räumen 37 angepaßt werden kann. Es können beispielsweise Reliefs oder der­ gleichen in die Außenseiten 39 eingearbeitet wer­ den.

Innerhalb des Specksteins 3 werden die Rohrab­ schnitte 15 derart verlegt, daß der Vorlauf VL min­ destens einer Außenseite 39 und der Rücklauf RL des Kühl- beziehungsweise Heizkreislaufes mindestens einer anderen Außenseite 39 des Säulen-Elementes 1 zugeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Außenseite 39, die den Vorlauf VL des Heizkreislaufes I auf­ weist, dem Raum 37 zugewandt ist, der eine relativ hohe Raumtemperatur aufweisen soll. Die Außenseite, die den Rücklauf RL des Heizkreislaufes I aufweist, ist in entsprechender Weise dem Raum 37 zugeordnet, der keine so hohe Raumtemperatur aufweisen muß. In gleicher Weise kann bei den beiden übrigen Räumen 37 der Fig. 2 vorgegangen sein. Es wird deutlich, daß der wärmetechnisch günstige Speckstein 3 durch die entsprechende Anordnung von Vorlauf VL und Rücklauf RL des Kühl- beziehungsweise Heizkreis­ laufes optimal genutzt werden kann.

Claims (11)

1. Heiz- und/oder Kühlelement (Element) für Räume von Gebäuden, das an einen Heiz- und/oder Kühl­ kreislauf (Kreislauf) angeschlossen ist, so daß ein Heiz- und/oder Kühlmedium, insbesondere Wasser, in mindestens einem Vorlaufzweig des Kreislaufes Wärme beziehungsweise Kälte zuführt und in mindestens ei­ nem Rücklaufzweig zu einer Wärme- beziehungsweise Kältequelle rückgeführt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (1) aus Speckstein (3) besteht oder diesen aufweist.

2. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kreislauf (5) von Rohrleitungen gebil­ det ist.

3. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß im Speckstein (3) des Elements (1) ein Wärme- und/oder Kälteaustauschkörper (13) angeord­ net ist, der vom Heiz- und/oder Kühlmedium durch­ strömt wird.

4. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wärme- und/oder Kälteaustauschkörper (13) von Rohrabschnitten (15) des Kreislaufs (5) gebildet ist.

5. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (1) ein Sichtelement bildet.

6. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (1) ein tragendes Element der Raumkonstruktion bildet.

7. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß ein und dasselbe Elemente (1) mehreren Räumen (37) zugeordnet ist.

8. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (1) mehrere Seiten (39) auf­ weist, wobei verschiedene Seiten (39) verschiedenen Räumen (37) zugeordnet sind, und der Vorlauf (VL) mindestens einer Seite (39) und der Rücklauf (RL) mindestens einer anderen Seite (39) des Elements (1) zugeordnet ist.

9. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wärmequelle ein Heizkessel (17) ist.

10. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kältequelle ein im Erdreich (19) zur Nutzung der Erdkühle angeordneter Wärmetauscher (20) ist.

11. Heiz- und/oder Kühlelement, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmequelle ein im Erdreich zur Nutzung der Erdwärme angeordneter Wärmetauscher, insbesondere eine Wärmepumpe, ist.