DE19618154A1 - Vorrichtung zur Temperierung sowie Be- und Entlüftung von Räumen in Niedrigtemperaturhäusern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung sowie Be- und Entlüftung von Räumen in Niedrigenergiehäusern mittels einer Anlage zur Erwärmung von Luft, wobei die Räume des Hauses zur Zufuhrung der erwärmten Brauchluft regelbare Luftfuhrungskanäle aufweisen.

Die nächste Novellierung der Wärmeschutzverordnung in Deutschland, welche noch vor der Jahrtausendwende in Kraft treten wird, reduziert den Wärmebedarf einer Gebäudeheizung nochmals um 50% im Vergleich zur Wärmeschutzverordnung von 1995, so daß erhebliche Anstrengungen erforderlich sind, um dieses Ziel zu erreichen. Hierbei geht es nicht mehr allein um die Verbesserung der Heizungsanlagen, sondern um die gesamte Konzeption der Wärmeführung eines Hauses. So soll ein Wärmebedarf von 3 Ltr. Heizöl/qm Wohnfläche eines Einfami­ lienhauses nicht überschritten werden.

Bisher lassen sich derartige Werte nur mit einem sehr hohen technischen Aufwand erreichen, so daß der hierzu erforder­ liche wirtschaftliche Einsatz nicht gerechtfertigt ist, zumal auch der Wartungsaufwand sehr hoch ist.

Auch in Regionen mit einer längeren Winterperiode wurden in früheren Jahren einfache Fenster eingebaut, welche darüber hinaus nicht die Dichtigkeit der heutigen Fenster erreichten, so daß hierdurch eine natürliche Lüftung gegeben war. Mit höherer Dichtigkeit der Fenster gewann das Problem der Lüf­ tung von Wohnräumen zur Erzielung gesunder klimatischer Verhältnisse an Bedeutung, insbesondere bei zentralbeheizten Räumen. Befinden sich mehrere Personen in einem solchen hermetisch geschlossenen Raum, so wird eine Lüftung durch Öffnen der Fenster in relativ kurzen Abständen erforderlich, zumal die Türen zwar keine dichtenden Türleisten mehr auf­ weisen, dafür aber Teppichböden, welche wiederum für eine nachteilige Abdichtung sorgen.

Für kamin- oder ofenbeheizte Räume ist für eine ständige Luftzuführung zu sorgen. Wird diese Luftzufuhr nicht gere­ gelt, oder nicht direkt der Feuerstelle zugeführt, so treten Wärmeverluste auf, da oftmals zuviel kalte Luft eingeführt wird. Die Zufuhr zu geringer Luft kann sich dagegen lebens­ gefährlich auswirken, weil dadurch eine unvollständige Ver­ brennung des Brennstoffes in der Feuerstelle bewirkt wird.

Diese Verhältnisse bedingen, daß bei einer Verbesserung des Wärmehaushalts eines Wohnhauses nicht nur die Heizung zu berücksichten ist, sondern es ist auch die Be- und Entlüftung in das Heizsystem zu integrieren. Dies ermöglicht in vor­ teilhafter Weise, daß auch die Abwärme anderer Wärmequellen dem Heizsystem zugeführt werden können, wie etwa die Leucht­ mittel eines Hauses oder die Wärmeerzeugung von Kühlschränken und anderer elektrischer Geräte.

In dem Bereich der Be- und Entlüftung ist darüberhinaus auch ein großes Einsparpotential vorhanden, da die hier auftreten­ den Energieverluste bisher stets unberücksichtigt blieben und nicht verwertet wurden.

Es sind bereits Warmluftöfen bekannt, welche auch in kleine­ ren Wohneinheiten eingesetzt wurden, wie in Einfamilienhäu­ sern. Von einem zentral angeordneten Warmluftofen gehen Luftkanäle mit relativ großem Querschnitt aus, welche die erhitzte Warmluft in die einzelnen Räume blasen. Eine Tempe­ rierung der Räume ist hierbei sehr schwierig zu erreichen, zumal keine geregelte Entlüftung vorgesehen ist. Die Warm­ luftquelle in dem zu beheizenden Raum ist praktisch punkt förmig ausgebildet, so daß die Temperatur der einzublasenden Luft und die Intensität des Luftstromes relativ hoch ist, wenn eine erträgliche Temperatur erreicht werden soll. Hier­ durch treten aber auch erhebliche Luft- und damit Zugbewegun­ gen auf, welche nicht zur Behaglichkeit beitragen. Ent­ sprechendes gilt auch für Klimaanlagen, bei denen durch die punktförmige Wärmequelle im Raum ebenfalls erhebliche Luft­ bewegungen auftreten, wodurch klimatisierte Räume nicht als behaglich empfunden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wärmefüh­ rungssystem mit Belüftung für Wohnräume und Wohnhäuser vor­ zuschlagen, welches der zukünftigen Wärmeschutzverordnung genügt und damit einen im Vergleich zur Wärmeschutzverordnung von 1995 um 50% verringerten Wärmebedarf erfordert und alle weiteren Wärmequellen eines Hauses zur wirtschaftlichen Wär­ menutzung in einfacher Weise integriert.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß bei einer Vorrichtung zur Temperierung sowie Be- und Entlüftung von Räumen in Niedrigenergiehäusern mittels einer Anlage zur Erwärmung von Luft, wobei die Räume des Hauses zur Zuführung der erwärmten Brauchluft regelbare Luftführungs­ kanäle aufweisen, die Brauchluft und ein Teil ihres Wärmein­ halts in Form von Wärmestrahlung und Wärmeleitung den ein­ zelnen Räumen aus flächenhaft verteilten Wand- und/oder Bo­ den- und/oder Deckenöffnungen zuführbar ist und daß die Ab­ luft aus den einzelnen Räumen mittels Luftklappen in den Decken oder oberen Wandteilen und sich anschließenden Luft­ führungskanälen zur Vorwärmung der Frischluft über den Wärme­ tauscher nach außen führbar ist.

Nach der Erfindung wird damit die Wärme durch Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung großflächig den Räumen zugeführt, wodurch die Temperatur des Wärmeüberträgers, welcher gleich­ zeitig die Brauchluft ist, relativ niedrig gehalten werden kann. Die Strahlung der Wände erreicht die Personen von allen Seiten, so daß die Behaglichkeit erhöht wird. Da die Brauch­ luft auch relativ großflächig in den Raum geleitet wird, bleibt die Umluftbewegung auch sehr niedrig, so daß keine Zugluft auftritt. Schließlich wird die Abluft aus allen Räumen abgeführt und ihr Wärmeinhalt durch einen Wärmetau­ scher ausgenutzt, so daß damit die weiteren Wärmequellen des Hauses verwertet werden und den Wärmehaushalt erheblich verbessern.

In vorteilhafter Weise ist die Anlage zur Erwärmung von Luft als Kühlanlage umschaltbar ausgebildet, wodurch in der Som­ merzeit mit der gleichen Anlage auch eine Kühlung bewirkt werden kann.

Die flächenhaft verteilten Öffnungen der Wand-, Boden- oder Deckenelemente zur Zuführung der Brauchluft in die einzelnen Räume sind vorteilhaft in Form von Längsschlitzen oder Längs­ kanälen ausgebildet, welche durch Roste oder perforierte Ab­ deckungen bedeckt sind. Hierdurch ergibt sich eine größere Gestaltungsmöglichkeit der Räume und es lassen sich auch Wärmequellen im Bereich von bis zur Erde reichenden Fenstern anordnen. Die Längskanäle der Wandelemente verlaufen hierbei vorzugsweise entlang der Fußbodenkanten.

Die Wand-, und/oder Boden- und/oder Deckenelemente zur Zufüh­ rung der Brauchluft oder ihres Wärmeinhalts in Form von Wärmestrahlung und Konvektion in die einzelnen Räume weisen flach ausgebildete kasten- oder bienenwabenförmige Fertig­ elemente auf, deren eine Seite mit einer thermisch isolieren­ den Fläche versehen ist, während die dem Raum zugekehrte Seite eine thermisch leitende Fläche aufweist, wobei in einem Teil der Seitenstege der Fertigelemente Luftschlitze angeord­ net sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dem Raum zugekehrte Seite eine thermisch leitende Fläche auf, welche mindestens teilweise ein luftdurchlässiges Gewebe oder eine Perforation aufweist und als schwarzer Strahler ausge­ bildet ist. Hier dringt die warme Brauchluft über große Flächenteile in den Raum ein und temperiert ihn gleichförmig, so daß auch kaum ein Temperaturgefälle vorhanden ist und das Wohlbefindet damit erhöht wird. Die kasten- oder bienen­ wabenförmigen Fertigelemente sind vorteilhaft in einem Holz­ ständer als Teil eines Wand-, Decken- oder Bodenelements angeordnet und lassen sich somit insbesondere bei Fertighäu­ sern einsetzen. In den Fertigelementen befinden sich in einer bevorzugten Ausführungsform zentral beheizte Heizkörper, welche raumabhängig regelbar sind. Die Heizkörper können elektrisch oder durch Warmwasser versorgt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur der Brauchluft eines Raumes zu erhöhen, falls die Leistung des Wärmetauschers nicht ausreicht, insbesondere bei kalter Außenluft.

In vorteilhafter Weise ist jeder Raum mit einer einstellbaren Regelvorrichtung zur Regelung der Raumtemperatur ausgerüstet.

Die Fertigelemente lassen sich auch als Wärmekollektoren ausbilden und im gleichen System einsetzen. Hierbei sind die flach gestalteten kasten- oder bienenwabenförmigen Fertig­ elemente als Luftwärmekollektoren ausgebildet und weisen zur Raumseite eine thermisch isolierende Fläche auf, während die dem Raum abgekehrte Seite mit einer Glasfläche abgedeckt ist und der Sonneneinstrahlungsseite des Hauses zugekehrt ist.

Die Luftwärmekollektoren sind nach der Erfindung auch als Dachelemente ausgebildet und mit einer dunkelfarbigen oder schwarzen Fläche versehen, welche der glasabgedeckten Seite zugekehrt ist, wobei die Luftwärmekollektoren mit dem Strö­ mungssystem der Vorrichtung verbunden sind.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Wohnhaus mit Luftführungskanälen in den Wänden und Decken;

Fig. 2 eine Frontansicht eines Hauses zum Teil im Längsschnitt;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Wandelements eines Hauses, welche als Hypokaustenelement ausge­ bildet ist;

Fig. 4 einen Längs- und Querschnitt durch ein Fen­ sterelement mit Brauchluftführung und

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Wohnhaus in sche­ matischer Darstellung mit Brauch- und Abluft­ führung über einen Wärmetauscher.

Die Fig. 1 zeigt die Grundprinzipien der Erfindung anhand eines Querschnittes durch ein Wohnhaus. Die Be- und Entlüf­ tung des gesamten Hauses 1 erfolgt über einen Wärmetauscher 2. Die gesamte Frischluft des Hauses wird zentral bei 3 ange­ saugt und über den Wärmetauscher 2 zur Brauchluft erwärmt und durch die in allen Wänden und Decken des Hauses verteilten Luftkanäle den Wand- und Bodenelementen 5 und 6 zugeführt, welche für eine großflächige Abgabe in den jeweiligen Raum sorgen. Die Abgabe der Wärmeenergie in den jeweiligen Raum erfolgt durch Konvektion und durch Strahlung. Da alle vier Wände und der Fußboden eines Raumes mit Brauchluft beauf­ schlagt werden, sind auch alle Wände temperiert und wirken somit auch als Strahler, so daß eine im Raum befindliche Person in angenehmer Weise auch von allen Seiten Wärme­ strahlung aufnimmt. Damit erfolgt eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung im Raum, welche eine geringere Tempera­ turdifferenz als 3°C aufweist. Die Abluft strömt über Ab­ luftöffnungen 8 zum Wärmetauscher 2 und gibt eine erhebliche Wärmemenge an die einströmende Frischluft ab.

Die durch die verschiedenen Wärmequellen, wie beispielsweise ein Kochherd 7 und nicht näher dargestellte Leuchtmittel und Warmwasserquellen an die Brauchluft abgegebene Wärme erhöht den Wärmeinhalt der Abluft, so daß auch die verschiedensten Wärmequellen in einem Wohnhaus zur Vorwärmung der Frischluft herangezogen werden.

Der Wärmtauscher 2 ist vorteilhaft gleichzeitig als Heizung ausgebildet, so daß eine zu kalte Frischluft zusätzlich erwärmt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt die Frontansicht eines Hauses zum Teil im Längsschnitt in schematischer Darstellung. In die Wärme­ kreisläufe sind ferner an sich bekannte Solaranlagen 9 und Wärmekollektoren 10 nach der Erfindung integriert. Im Längs­ schnitt der Fig. 2 sind Hauswandelemente 11 dargestellt, in denen flach ausgebildete kasten- oder bienenwabenförmige Fertigelemente 12, 13 zur Brauchluftführung angeordnet sind, welche anhand der Fig. 3 näher erläutert werden. Diese Fertigelemente können auch als Hypokaustenelemente bezeichnet werden.

Die Fig. 3 zeigt auf der linken Zeichnungsseite einen Längs­ schnitt LS eines Wandelements und auf der rechten Zeichnungs­ seite einen Querschnitt QS durch ein Wandelement.

In dem Wandelement 11 der Hauswand sind die Fertigelemente 12 und 13 beispielsweise bienenwabenförmig angeordnet. Die Fertigelemente können dabei in einfacher Weise aus Holzlatten bestehen, wobei jeweils die Schrägteile des Achtecks Luft­ durchlässe aufweisen, so daß alle vertikal angeordneten Elemente strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Im unte­ ren horizontal verlaufenden Begrenzungsabschnitt eines Fer­ tigungselements ist ein Brauchlufteingang 14 vorgesehen, welcher mit einer Thermostatsteuerung versehen sein kann. In dem vorliegenden Beispiel sind lediglich zwei übereinander angeordnete Fertigelemente 12 und 13 vorgesehen. Deren Auf­ gabe ist es, die Strömungswege der Brauchluft durch Wirbel­ bildung und Umlenkungen zu verlängern. Je nach klimatischen Verhältnissen kann es sinnvoll sein, die Anzahl der bienen­ wabenförmigen Elemente zu erhöhen und damit den Luftweg weiter zu verlängern.

Mit 15 ist ein Brauchlufteingang in den Wohnraum bezeichnet.

Der Querschnitt QS der Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Wand. Hierbei ist 16 eine Holzschalung, welche als Außenwand auch als Außenputz oder Verklinkerung ausgebildet sein kann, der sich eine Lattung und Dämmung 17 anschließt. Die Wärmedämmung 18 ist konventionell ausgebildet. Im Wandaufbau folgt der Wärmedammung 18 das Hypokaustenelement 12 bzw. 13 sowie eine Dampfsperre 19. Die Dampfsperre 19 trägt in dem hier darge­ stellten Beispiel die Zimmertapete oder den Rauhputz.

Diese Elemente können auch porös ausgebildet sein, so daß die Brauchluft nicht nur über den Brauchlufteingang 15 in den Raum gelangt, sondern über die gesamte Wandfläche.

Nach der Erfindung werden auch die Fenster in das Hypo­ kaustensystem integriert. Hierzu wird auf Fig. 4 verwiesen, in der ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Brauchluft wird durch den Einlaß 20 durch den Fenstersockel geführt und durchquert den von den Scheiben 21 und 22 be­ grenzten Spalt und gelangt über den Auslaß 23 in den Raum.

Die Fig. 5 zeigt schematisch die über einen Wärmetauscher geführte Zu- und Abluft eines Hauses, wobei verdeutlicht wird, daß die Abluft den Energieinhalt der im Hause befind­ lichen Wärmequellen wirtschaftlich nutzt.

Mit der vorliegenden Erfindung wird die Be- und Entlüftung eines Wohnhauses oder dergleichen mit einer Luftheizung kombiniert, wobei die von weiteren im Hause befindlichen Energiequellen oder Verbraucher abgegebene Wärme zusammen mit der Abluft abgeführt und zur Vorwärmung der angesaugten Frischluft wirtschaftlich verwertet wird. Wärmekollektoren und Solarzellen können mit dem System integriert werden. Das System kann gleichermaßen zur Kühlung verwendet werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Temperierung sowie Be- und Entlüftung von Räumen in Niedrigenergiehäusern mittels einer Anla­ ge zur Erwärmung von Luft, wobei die Räume des Hauses zur Zuführung der erwärmten Brauchluft regelbare Luft­ führungskanäle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brauchluft und ein Teil ihres Wärmeinhalts in Form von Wärmestrahlung und Wärmeleitung den einzelnen Räu­ men aus flächenhaft verteilten Wand- und/oder Boden­ und/oder Deckenöffnungen zuführbar ist und daß die Ab­ luft aus den einzelnen Räumen mittels Luftklappen (8) in den Decken oder oberen Wandteilen und sich anschlie­ ßenden Luftführungskanälen (4) zur Vorwärmung der Frischluft über den Wärmetauscher (2) nach außen - führbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage zur Erwärmung von Luft als Kühlanlage umschaltbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flächenhaft verteilten Öffnungen der Wand-, Boden- oder Deckenelemente zur Zuführung der Brauchluft in die einzelnen Räume in Form von Längs­ schlitzen oder Längskanälen (15) ausgebildet sind, wel­ che durch Roste oder perforierte Abdeckungen bedeckt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Längskanäle (15) der Wandelemente entlang der Fußbodenkanten verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wand-, und/oder Boden- und/oder Dec­ kenelemente zur Zuführung der Brauchluft oder ihres Wärmeinhalts in Form von Wärmestrahlung und Wärme­ leitung in die einzelnen Räume flach ausgebildete kasten- oder bienenwabenförmige Fertigelemente (12, 13) aufweisen, deren eine Seite mit einer thermisch isolie­ renden Fläche versehen ist, während die dem Raum zuge­ kehrte Seite eine thermisch leitende Fläche aufweist, wobei in einem Teil der Seitenstege der Fertigelemente Luftschlitze angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Raum zugekehrte Seite eine thermisch lei­ tende Fläche aufweist, welche mindestens teilweise ein luftdurchlässiges Gewebe oder eine Perforation aufweist und als schwarzer Strahler ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kasten- oder bienen­ wabenförmigen Fertigelemente (12, 13) in einem Holz­ ständer (11) als Teil eines Wand-, Decken- oder Boden­ elements angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kasten- oder bienen­ wabenförmigen Fertigelemente (12, 13) mindestens eines Wandelements miteinander strömungsmäßig verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Erwärmung der Brauchluft in den flach ausgebildeten kasten- oder bienenwabenförmigen Fertigelementen (12, 13) zentral versorgte und separat regelbare Heizelemente angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Raum eine einstell­ bare Regelvorrichtung zur Regelung der Raumtemperatur aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flach ausgebildeten kasten- oder bienenwabenförmigen Fertigelemente (12, 13) als Luftwärmekollektoren (10) ausgebildet sind und zur Raumseite eine thermisch isolierende Fläche aufwei­ sen, während die dem Raum abgekehrte Seite mit einer Glasfläche abgedeckt ist und der Sonneneinstrahlungs­ seite des Hauses zugekehrt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftwärmekollektoren (10) als Dachelemente aus­ gebildet sind und mit einer dunkelfarbigen oder schwar­ zen Grundfläche versehen sind, welche der glasabgedeck­ ten Seite zugekehrt ist, wobei die Luftwärmekollektoren mit dem Strömungssystem der Vorrichtung verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Doppelscheiben (21, 22) gebildete Raum eines Fensters mit Brauchluft von unten nach oben durchströmt wird, wobei im oberen Fensterrahmen verstellbare zum Raum gerichtete Luftaus­ trittsöffnungen (23) angeordnet sind.

14. Verfahren zur Temperierung sowie Be- und Entlüftung von Räumen in Niedrigenergiehäusern unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Frischluft über einen Wärmetauscher und Filter angesaugt und vorerwärmt bzw. vorgekühlt einer Heiz- oder Kühlanlage zugeführt wird, welche die­ se Frischluft auf die gewünschte Zimmertemperatur er­ wärmt oder kühlt und jedem gewünschten Raum des Hauses über regelbare Luftführungskanäle aus Wand- und/oder Böden- und/oder Deckenöffnungen zuführt und daß die verbrauchte Raumluft zur Vorwärmung der Frischluft über den Wärmetauscher nach außen geführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Brauchluft über einen Wärmetauscher und Filter ange­ saugt und vorerwärmt bzw. vorgekühlt und den durch Dop­ pelscheiben gebildeten Raum eines Fensters durchströmt, und durch die im oberen Fensterrahmen befindlichen Luftaustrittsöffnungen oder durch andere Luftab­ führungskanäle entströmt.