DE202004013555U1

DE202004013555U1 - Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden

Info

Publication number: DE202004013555U1
Application number: DE202004013555U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2014-09-01

Abstract

Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren von Gebäuden, wenigstens umfassend
– eine vorgesetzte Fassade (4) mit
– außen liegender Wärmedämmschicht,
– und Luftraum (5) zum Gebäude,
– wenigstens eine Wärmequelle (10),
– ein Luftleitsystem (11),
– und wenigstens eine Fördereinrichtung (12.1, 12.2, 12.3) für Luft
gekennzeichnet durch die Merkmale:
– die Fassade (4) ist an dem Gebäude luftdicht befestigt,
– das Luftleitsystem (11) mündet im Dachbereich des Gebäudes in den Luftraum (5),
– im Bodenbereich der Fassade wird die abgekühlte Luft durch ein weiteres Luftleitsystem (16) aus dem Zwischenraum (5) abgesaugt und einer Wärmepumpe (15) zugeführt.

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 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, isolierte und hinterlüftete 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 langsam laufende Luftfördereinrichtungen verwendet werden müssen, ist der Stromverbrauch gering. Die Vorrichtung ist preisgünstig zu erstellen und hat ein hohes Kosten-Nutzen-Verhältnis.
Die Luft kann allen Fassadenseiten parallel oder individuell zugeführt werden. Der Warmluft-Solarkollektor muss der Sonne zugewandt sein.
Die abgekühlte Luft wird im Bodenbereich des Gebäudes mit Hilfe eines weiteren Luftleitsystems aus dem Luftzwischenraum abgesaugt und einer Wärmepumpe zugeführt. Die Wärmepumpe entzieht der Luft die restliche Wärme, die im Gebäude wieder verwendet wird, beispielsweise zur Erwärmung der dem Luftzwischenraum zuzuführenden Luft oder auch zur Erwärmung von Brauchwasser. Die abgekühlte feuchte Abluft wird in die Umgebung ausgeblasen. Die Wände wirken als Wärmespeicher.
Dank der Wiederverwendung der Wärme ist das System auch in kritischen Zeiten sehr effektiv. Dadurch wird sichergestellt, dass die Luft im Zwischenraum nicht den Taupunkt unterschreitet, was unweigerlich zu Gebäudeschäden führen würde.
Es versteht sich, dass die Wärmepumpe abgeschaltet werden kann, wenn genügend Solarwärme zur Verfügung steht.
Darüber hinaus bietet eine Wärmepumpe die Möglichkeit, durch Umkehrung des Wärmepumpvorgangs die aus dem Luftzwischenraum abgesaugte Luft abzukühlen, bevor sie dem Luftzwischenraum wieder zugeführt wird. Dies ermöglicht eine wirksame Gebäudekühlung während der heißen Jahreszeit.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sollen anhand der Zeichnung in Form von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematisch
1 ein Gebäude mit einer Vorrichtung zum Isolieren und Temperieren und
2 einen Luftmischer, wie er in dem Gebäude der 1 verwendet ist.
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 ein Rohr 11.4 in einen Luftmischer 111 gefördert, in dem Luftfördereinrichtungen 12.1, 12.2, 12.3 integriert sind und anschließend 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. Um eine Überhitzung des Systems bei starker Sonneneinstrahlung bzw. Stromausfall zu vermeiden, ist im Bereich des Warmluftauslasses ein Notauslass 10.1 vorgesehen.
Im Bodenbereich des Luftzwischenraums 5 wird die Luft, die ihre Wärme teilweise an die Gebäudewände 1 abgegeben hat, mit Hilfe eines Luftleitsystems 16 abgesaugt und einer beispielsweise im Dachbereich angeordneten Wärmepumpe 15 zugeführt. Die Wärmepumpe 15 entzieht der abgesaugten Luft die restliche Wärme. Die abgekühlte, feuchte Luft wird über ein Abrohr 15.2 in die Umgebung abgegeben. Die Wärme wird über ein Rohrleitungssystem einem Wärmetauscher 15.1 zugeführt, der in dem Luftmischer 111 untergebracht ist. Einzelheiten des Luftmischers 111 sollen anhand der 2 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 1 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.
Das erfindungsgemäße Isolier- und Temperiersystem ist mit einer Luftabsaugeinrichtung als Gebäudeentlüftung 14 ergänzt, die die verbrauchte Innenluft des Gebäudes absaugt und über eine Leitung 11.5 zu dem Luftmischer 111 fördert. Hier wird die Raumluft zusätzlich nacherwärmt und dadurch getrocknet, um anschließend wie schon beschrieben in den Luftzwischenraum gefördert zu werden. Ein leichter Unterdruck im Wohnbereich erzeugt bekanntlich eine gute Wohnatmosphäre.
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 11 eingespeist werden. Auf diese Weise gelangt die erwärmte Raumabluft in den Luftzwischenraum 5, wo sie ihre Wärme an die Gebäudewand abgibt, ohne dass es eines besonderen Wärmetauschers bedarf. Schließlich verlässt die rekuperierte Raumabluft den Luftzwischenraum 5 über das Luftleitsystem 16.
2 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 und temperierte Luft verlässt diesen durch die Rohre 11.1, 11.2 zu den Luftzwischenräumen 5 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 dem Luftzwischenraum 5 in den Luftmischer 111 zurückfließen kann.
Schließlich erkennt man im Luftmischer 111 den Kondensator 15.1 der Wärmepumpe 15, der die der abgesaugten Zwischenraumluft entnommene Wärme wieder abgibt.
Wird als Wärmequelle ein Warmwasser-Solarkollektor verwendet, so wird dessen Wärme über einen eigenen Wärmetauscher im Luftmischer auf die Luft übertragen.
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 – außen liegender Wärmedämmschicht, – und Luftraum (5) zum Gebäude, – wenigstens eine Wärmequelle (10), – ein Luftleitsystem (11), – und wenigstens eine Fördereinrichtung (12.1, 12.2, 12.3) für Luft gekennzeichnet durch die Merkmale: – die Fassade (4) ist an dem Gebäude luftdicht befestigt, – das Luftleitsystem (11) mündet im Dachbereich des Gebäudes in den Luftraum (5), – im Bodenbereich der Fassade wird die abgekühlte Luft durch ein weiteres Luftleitsystem (16) aus dem Zwischenraum (5) abgesaugt und einer Wärmepumpe (15) zugeführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale: – in das Luftleitsystem (11) ist eine Luftmischereinheit (111) eingefügt, enthaltend – die Luftfördereinrichtungen (12.1, 12.2, 12.3), – Anschlüsse für Luftleitungen (11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6), – 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, – und einen Wärmetauscher (15.1) der Wärmepumpe (15).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – eine Abluftleitung (15.2) leitet die in der Wärmepumpe (15) abgekühlte Luft in die Umgebung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Wärmepumpe (15) ist eine Luft-Luft-Wärmepumpe.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Wärmepumpe (15) ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Erwärmung von Brauchwasser.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die luftdichte Fassade (4) und die Luftführung schließen auch den Spalt zwischen den Brandmauern von Doppel- und Reihenhäusern ein.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die luftdichte Fassade (4) und die Luftführung schließen auch den Raum zwischen einem massiven Flachdach und einer unterlüfteten Dachisolierung ein.