DE202004012404U1

DE202004012404U1 - Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden

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Publication number: DE202004012404U1
Application number: DE202004012404U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2014-08-08

Abstract

Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden, wenigstens umfassend
– eine vorgesetzte Fassade (4) mit
– außenliegender Wärmedämmschicht
– und Luftraum (5) zum Gebäude,
– wenigstens eine Wärmequelle (10),
– ein Luftleitsystem (11)
– und wenigstens eine Fördereinrichtung (12.1, 12.2) für Luft,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
– das Luftleitsystem (11) mündet im Dachbereich des Gebäudes in den Luftraum (5),
– im Bodenbereich der Fassade (4) sind wärmeisolierte Luftauslassventile (7) vorgesehen,
– die Fassade (4) ist an dem Gebäude luftdicht befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 101 13 896 A ist ein Verfahren zum Führen von Außenluft in einer Gebäudehülle und in einem Gebäude sowie ein Verfahren zum Temperieren eines Gebäudes bekannt. Dazu ist im Bereich der Gebäudehülle ein innerer Spalt von einem äußeren Spalt durch eine permeable Schicht separiert. In den äußeren Spalt fällt Außenluft ein, wobei die Außenluft durch die permeable Schicht in einen inneren Spalt gelangt und dort in einen oberen Bereich der Gebäudehülle aufsteigt und/oder zumindest teilweise in einen unteren Bereich der Gebäudehülle sinkt. Die in den unteren Bereich der Gebäudehülle gesunkene Außenluft wird in den Dachbereich des Gebäudes geführt, worauf sie einer Wärmepumpe zugeführt wird. Dadurch soll die Außenluft effektiv erwärmt werden. Da die Außenluft in der Regel kälter ist als die Raumtemperatur, ist eine Erwärmung des Gebäudes nicht möglich. Außerdem ist dieses System konstruktiv aufwändig und lässt sich nur an Neubauten realisieren.
Aus der WO 99/42672 ist eine eigengründende, selbsttragende Fassade mit Vorsatzelementen aus Leichtbeton zur Wärmedämmung mit einer eigenen architektonischen Ausdruckskraft durch Oberflächengestaltung bekannt. Diese Fassade soll durch entsprechende konstruktive Gestaltung zum wesentlichen Bestandteil neuer Lösungen bei der Versorgungstechnik für Wasser, Abwasser, Be- und Entlüftung, Elektroenergie sowie Raumklimatisierung sein. Dazu ist die Nutzung neuer solarthermischer Dachgestaltungen und der Erdfeststoffspeichertechnik vorgesehen. Gedacht ist dieses eigengründende, selbsttragende Fassadensystem für die Sanierung von sogenannten Plattenbauten, d.h. von Wohnungsblöcken, die ohne Rücksicht auf Wärmedämmung errichtet worden waren. Auch dieses System ist extrem aufwändig.
Aus der DE 100 63 748 A ist ein Gebäude mit einem System zum Temperieren des Gebäudes bekannt. Dieses System sieht vor, dass Mauersteine mit innenliegenden Kanälen verwendet werden, in denen Luft in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Zur Erwärmung der Luft sind unter anderem Luft-Solarkollektoren vorgesehen. Als Wärmespeicher dienen die Steine, in denen die Luftkanäle geführt sind. Nachteilig an diesem System ist die Verwendung von mit den Kanälen versehenen Spezialsteinen, was nur bei Neubauten möglich ist. Ebenso nachteilig ist die Führung der Luft im geschlossenen Kreislauf, da Feuchtigkeit, die aus dem Inneren des Gebäudes in die Luftkanäle eingedrungen ist, nicht abgeführt werden kann, was bei einer Abkühlung zur Taupunktunterschreitung und damit zur Durchfeuchtung der Wände führen kann.
Gemeinsame Nachteile bei allen vorbeschriebenen Systemen sind hohe Herstellkosten, hoher Stromverbrauch, bedingt durch die ständige Umwälzung der Luftmassen, sowie die Beschränkung auf Neubauten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die sowohl bei Neubauten als auch bei Bestandsobjekten angebracht werden kann, die eine hohe passive Wärmedämmung besitzt, die Gebäudewände trocken hält, eine günstige Temperaturverteilung speziell im Inneren des Gebäudes sowie Energieerträge erzielt und vor allem mit minimalen Energiekosten auskommt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine vorgesetzte Fassade, die luftdicht am Gebäude befestigt wird. Die in einem Wärmeerzeuger, vorzugsweise eine Warmluft-Solarkollektoranlage, eine Wärmepumpe oder auch ein Klimagerät, temperierte Luft wird dem Luftraum zwischen Fassade und Gebäudewand vom Dachbereich aus, d.h. von oben zugeführt. Dabei wird im Luftraum eine Luftschichtung von oben nach unten eingestellt. Da nur Luftfördereinrichtungen verwendet werden, ist der Stromverbrauch gering. Die Vorrichtung ist preisgünstig zu erstellen und hat ein hohes Kosten-Nutzen-Verhältnis.
Die abgekühlte Luft verlässt den Luftzwischenraum im Bodenbereich des Gebäudes durch wärmeisolierende Ventile, die vorzugsweise selbstöffnend sind, aber auch elektrisch gesteuert sein können.
Die Luft kann allen Fassadenseiten parallel zugeführt werden. Der Warmluft-Kollektor muss der Sonne zugewandt sein.
In jedem Fall wird die abgekühlte und eventuell Feuchtigkeit enthaltende Luftmenge jeweils ausgeblasen, so dass Feuchtigkeitsschäden am Gebäude nicht entstehen können.
Dank der hervorragenden Isolierwirkung der erfindungsgemäßen Fassade in Verbindung mit der wirksamen Belüftung des Luftzwischenraums kann die Gebäudewand bei Neubauten auf das statische Minimum reduziert werden, wodurch bei der Erstellung des Gebäudes erhebliche Kosten eingespart werden können.
Vorzugsweise wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Temperaturfühler gesteuert, die die Lufttemperatur in der Wärmequelle, im Wandbereich oben und unten, an den Luftauslassventilen, im Inneren des Gebäudes und/oder in der Umgebung des Gebäudes messen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass der Luftzwischenraum zwischen Gebäudewand und vorgesetzter Wärmedämmung nicht nur mit Warmluft, sondern auch mit Kaltluft gefüllt werden kann. Dies ist insbesondere im Sommer wünschenswert, um eine Überhitzung der Innenräume des Gebäudes zu vermeiden. Zur Kühlung des Gebäudes kann insbesondere die Nachtluft dienen. Nötigenfalls kann die Luft aber auch durch ein Klimagerät abgekühlt und entfeuchtet werden.
Schließlich kann der Luftzwischenraum auch Versorgungsleitungen aufnehmen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Gebäude eine Luftabsaugeinrichtung installiert, deren Luftfördereinrichtung die Gebäudeinnenluft zur Wärmequelle oder mit Hilfe einer Umschaltklappe direkt in das Luftleitsystem einleitet. Im letzt genannten Fall erwärmt die Raumabluft auf ihrem Weg vom Dachbereich zum Bodenbereich des Gebäudes die Gebäudewand von außen, wodurch ein erheblicher Teil der in der Raumabluft steckenden Wärme zurückgewonnen wird, ohne dass es eines besonderen Wärmetauschers bedarf. Gleichzeitig wird die in der Raumabluft bzw. Wand enthaltene Feuchtigkeit sicher abgeführt.
Aufgrund der Tatsache, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung im Niedertemperaturbereich betrieben wird, können sämtliche Elemente des Luftleitsystems und/oder der Luftabsaugeinrichtung aus Kunststoff bestehen.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematisch
1 ein Gebäude mit einer Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren,
2 ein zweites Gebäude mit einer ergänzten Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren,
3 ein Luftauslassventil und
4 einen Luftmischer.
1 zeigt rein schematisch ein Gebäude mit Außenwänden 1, Fenster- oder Türöffnungen 2 und Dach 3. Vor den Außenwänden 1 befindet sich eine vorgesetzte Fassade 4. Diese ist an die Gebäudewände 1 luftdicht angeschlossen, wobei ein Luftzwischenraum 5 gebildet wird. Aussparungen 6 lassen die Fenster 2 und Türen frei.
Auf dem Dach 3 des Gebäudes ist als Beispiel für eine Wärmequelle ein Warmluft-Solarkollektor 10 dargestellt. Die in diesem erwärmte Luft wird über Rohre 11, 11.1, 11.2, in die Luftfördereinrichtungen 12.1, 12.2 integriert sind, in die Luftzwischenräume 5 geleitet. Dabei liegt die Mündung des Luftleitsystems 11.1, 11.2 im Dachbereich des Gebäudes. Dadurch steht die erwärmte Luft bevorzugt im Dachbereich der Fassade 4 und sinkt mit zunehmender Abkühlung bzw. Nachförderung langsam nach unten, wo sie durch im Bodenbereich des Gebäudes angeordnete Ventile 7 oder Klappen entweicht.
Die Ventile 7 können selbstöffnend oder elektrisch gesteuert sein. Einzelheiten sollen anhand der 3 erläutert werden.
Temperaturfühler 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6 messen die Temperaturen in der Wärmequelle 10, an der Gebäudewand im Bereich des Luftein- und Luftauslasses der Luftzwischenräume 5, im Inneren des Gebäudes, in der Umgebung des Gebäudes und/oder im Luftmischer 111. Die Temperaturwerte werden an eine zentrale Regel- und Steuereinheit 9 geliefert, die die Luftfördereinrichtungen 12.1, 12.2 aktiviert. Dank der wärmeisolierenden vorgehängten Fassadenelemente 4 ist im Winter der Wärmeverlust aus dem Gebäude und im Sommer der Wärmeeintrag in das Gebäude deutlich reduziert. Teure Beschattungsvorrichtungen, wie sie bei den Solarfassaden benötigt werden, die mit transparenten Vorsatzelementen arbeiten, sind entbehrlich.
2 zeigt ein erweitertes Ausführungsbeispiel. Hier ist das anhand der 1 beschriebene Isolier- und Temperiersystem mit einer Luftabsaugeinrichtung 14 ergänzt, die die verbrauchte Innenluft des Gebäudes mit Hilfe einer Luftfördereinrichtung absaugt und sie über eine Leitung 11.5 zu einem Luftmischer 111 fördert. Hier wird die Raumluft zusätzlich erwärmt und getrocknet, um anschließend wie schon bekannt in den Luftzwischenraum 5 zwischen Gebäudewand 1 und vorgehängter Fassade 4 gefördert zu werden. Ein leichter Unterdruck im Wohnbereich erzeugt bekanntlich eine gute Wohnatmosphäre.
Einzelheiten des Luftmischers 111 sollen anhand der 4 erläutert werden.
Falls der als Wärmeerzeuger eingesetzte Warmluft-Solarkollektor 10 keine Wärme erzeugt, beispielsweise in der Nacht, kann die Rauminnenluft von der Luftabsaugeinrichtung 14 über den Luftmischer 111 direkt in das Luftleitsystem eingespeist werden. Auf diese Weise gelangt die erwärmte Raumabluft in den Luftzwischenraum 5, wo sie ihre Wärme an die Gebäudewand 1 abgibt, ohne dass es eines besonderen Wärmetauschers bedarf. Schließlich verlässt die rekuperierte Raumabluft den Luftzwischenraum über die Ventile 7.
Um bei starker Sonnenstrahlung eine Überhitzung zu verhindern, ist der Warmluft-Solarkollektor 10 im Bereich des Warmluftaustritts mit einem Notauslass 10.1 ausgerüstet.
Sollte das Gebäude mit einer Klimatisierung ausgerüstet sein, so lässt sich nach dem gleichen Prinzip die Gebäudewand mit kühler Raumabluft kühlen und die Raumluft rekuperieren.
3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch ein Luftauslassventil 7. Man erkennt einen stabilen Rahmen 7.1, in dem eine Führungsstange 7.2 montiert ist. Auf der Führungsstange 7.2 läuft ein kegelförmiges Schließglied 7.4, welches mit einem passenden Ventilsitz 7.3 kooperiert. Eine Feder 7.5 drückt das Schließglied 7.4 auf den Ventilsitz 7.3. Sobald jedoch Luft in den Luftzwischenraum 5 gefördert wird, öffnet der Überdruck das Schließglied 7.4 und die abgekühlte Luft kann entweichen. Ebenso kann das Ventil 7 in Abhängigkeit von der Luftfördereinrichtung elektrisch betätigt werden.
Klappen 7.6 schützen das Ventil gegen unerwünschte Einflüsse der Atmosphäre. Unter den Klappen 7.6 kann zusätzlich ein Fliegengitter angeordnet werden.
4 zeigt einen Schnitt durch den Luftmischer 111. Diesem wird Luft zugeführt durch das Rohr 11.4 vom Warmluft-Solarkollektor 10, durch das Rohr 11.5 vom Gebäudeinnenraum und durch das Rohr 11.6 von der Außenluft. Rückschlagklappen 13.4, 13.5, 13.6 verhindern eine Umkehrung der Luftströmung durch die genannten Rohre. Die im Luftmischer 111 gemischte Luft verlässt diesen durch das Rohr 11.1 zum Luftzwischenraum 5, durch das Rohr 11.2 zu einem weiteren Luftzwischenraum und durch das Rohr 11.3 zum Warmluft-Solarkollektor 10. Luftfördereinrichtungen 12.1, 12.2, 12.3 sorgen für die notwendigen Luftströmungen. Rückschlagklappen 13.1, 13.2 sorgen dafür, dass keine Luft aus den Luftzwischenräumen 5 in den Luftmischer 111 zurückfließen kann.
Das erfindungsgemäße System ist sowohl für Neubauten als auch für die Nachrüstung von Bestandsobjekten geeignet. Dank der Luftschichtungstechnik arbeitet es mit geringem Energiebedarf. Aufgrund der Tatsache, dass nur die schon abgekühlte Luft ausgeblasen wird, wird eine gute Ausnutzung der in der Luft enthaltenen Energie erreicht und gleichzeitig die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit abgeführt.

Claims

Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden, wenigstens umfassend – eine vorgesetzte Fassade (4) mit – außenliegender Wärmedämmschicht – und Luftraum (5) zum Gebäude, – wenigstens eine Wärmequelle (10), – ein Luftleitsystem (11) – und wenigstens eine Fördereinrichtung (12.1, 12.2) für Luft, gekennzeichnet durch die Merkmale: – das Luftleitsystem (11) mündet im Dachbereich des Gebäudes in den Luftraum (5), – im Bodenbereich der Fassade (4) sind wärmeisolierte Luftauslassventile (7) vorgesehen, – die Fassade (4) ist an dem Gebäude luftdicht befestigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Temperaturfühler (8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5) messen die Lufttemperatur – in der Wärmequelle (10), – im oberen Bereich der Gebäudewand, – im unteren Bereich der Gebäudewand, – im Inneren des Gebäudes – in der Umgebung des Gebäudes, – und/oder im Luftmischer (111).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Wärmequelle ist ein Warmluft-Solarkollektor.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Wärmequelle ist eine Wärmepumpe.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Wärmequelle ist ein Klimagerät.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Luftfördereinrichtungen (12.1, 12.2) sind in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen gesteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Luftauslassventile (7) sind in Abhängigkeit von den Luftfördereinrichtungen gesteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Luftauslassventile (7) sind bei Überdruck selbstöffnend und -schließend.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Luftauslassventile (7) sind elektromechanisch betätigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal: – eine Luftabsaugeinrichtung (14) mit Luftfördereinrichtung (15,16) fördert Gebäudeinnenluft zur Wärmequelle (10).
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in der Luftabsaugeinrichtung (14) ist eine Umschaltklappe vorgesehen, die die Gebäudeinnenluft entweder zur Wärmequelle (10) oder direkt in das Luftleitsystem (11) leitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal: – im Luftleitsystem (11) und/oder in der Luftabsaugeinrichtung (14) sind Rückschlagklappen vorgesehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Rohre des Luftleitsystems (11) und/oder der Luftabsaugeinrichtung (14) bestehen aus Kunststoff.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Rohre des Luftleitsystems (11) und/oder der Luftabsaugeinrichtung (14) bestehen aus Metall.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch das Merkmal: – der Warmluft-Solarkollektor (10) besitzt eine Notauslassklappe, die bei Überhitzungsgefahr öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Notauslassklappe (10.1) ist mittels Bimetall oder elektrisch betätigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch das Merkmal: – eine elektronische Steuereinheit steuert die Ventile (7), Klappen und/oder Luftfördereinrichtungen (12.1, 12.2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch das Merkmal: – als Wärmequelle dienen Luft-Wasser-Kombinationskollektoren.
Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch das Merkmal: – eine Vorrangschaltung schaltet zwischen Luft- und Brauchwassererwärmung um.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch die Merkmale: – in das Luftleitsystem (11) ist eine Luftmischereinheit (111) eingefügt, enthaltend – die Luftfördereinrichtungen (12.1, 12.2), – Anschlüsse für Luftleitungen – zu bzw. von der Wärmequelle (10), – für die Außenluft – von der Gebäudeentlüftung – und/oder zum belüfteten Zwischenraum (5) – und Klappen (13.1, 13.2, 13.4, 13.5, 13.6) zur Steuerung der Luftströme und/oder zur Verhinderung von Konvektionsströmungen.