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Die Erfindung betrifft ein Niedrigenergie- oder Passiv-Haus mit einem Wärmespeicher, der über einen Brennerkreislauf mit einem in einem Innenraum des Hauses angeordneten Gasbrenner verbunden ist, wobei der Wärmespeicher an eine Warmwasserversorgungseinrichtung des Hauses und/oder zur Beheizung des Hauses an einen Heizmittelkreislauf angeschlossen ist. Das Haus hat weiterhin eine Lüftungsanlage, die zumindest einen Zuluftkanal oder eine Zuluftöffnung und wenigstens einen Fortluftkanal aufweist, über die der Innenraum direkt oder indirekt über wenigstens einen weiteren Innenraum jeweils mit der Umgebung des Hauses verbunden ist, wobei dem wenigstens einen Fortluftkanal mindestens ein Lüfter zum Abführen eines Fortluftvolumenstroms aus dem Innenraum in die Umgebung des Hauses zugeordnet ist.
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Ein derartiges Niedrigenergie- oder Passiv-Haus ist aus der Praxis bekannt. Zur Vorsorgung des Hauses mit Wärmeenergie ist z. B. auf dem Dach des Hauses ein Sonnenkollektor angeordnet, der über einen ein geeignetes Wärmeträger-Fluid führenden Solarkreislauf mit einem im Inneren des Hauses angeordneten Wärmespeicher verbunden ist. Zur Warmwasserversorgung des Hauses ist in dem Wärmespeicher ein Wärmetauscher angeordnet, über den eine Kaltwasserzuleitung mit Warmwasser-Entnahmestellen, wie um Beispiel einer Dusche und/oder einem Wasserhahn verbunden ist. Zur Beheizung der Innenräume des Hauses sind Heizkörper, bevorzugt aber Flächenheizsysteme, wie zum Beispiel eine Fußbodenheizung vorgesehen, die über einen Heizmittelkreislauf an dem Wärmespeicher angeschlossen sind. In dem Wärmespeicher kann in Zeiten, in denen der Sonnenkollektor mehr Wärmeenergie liefert als für den Betrieb der Heizung und/oder der Warmwasserversorgung benötigt wird, Wärmeenergie zwischengespeichert werden.
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Damit in der kalten Jahreszeit möglichst wenig der in dem Haus befindlichen Wärmeenergie über die Außenhaut ins Freie gelangen kann, sind die Außenwände des Hauses vor allem in Breitengeraden mit kälterem Winter mit einer Wärmedämmschicht isoliert. In der warmen Jahreszeit verhindert die Wärmedämmschicht außerdem, dass sich die Innenräume des Hauses zu stark aufwärmen.
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Zur kontrollierten Belüftung der Innenräume hat das Haus eine Lüftungsanlage, die einen Außenluftkanal zum Ansaugen von Frischluft aus der Umgebung des Hauses und einen Fortluftkanal aufweist. Dem Außenluftkanal und dem Fortluftkanal ist jeweils ein Lüfter zugeordnet. Der Außenluft- und der Abluftstrom der Lüftungsanlage wird über einen Wärmetauscher geleitet, welcher der Abluft Wärmeenergie entzieht, bevor sie als Fortluft das Haus verlässt und auf die Außenluft überträgt, die dann als erwärmte Zuluft dem Haus zugeführt wird.
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Da sich die Erfindung auf kontrollierte Belüftungssysteme sowohl mit als auch ohne Wärmerückgewinnung bezieht, wird im Folgenden mit „Zuluftstrom” verallgemeinernd sowohl der Außenluft- als auch der Zuluftstrom bezeichnet und mit Fortluftstrom sowohl der Abluft- als auch der Fortluftstrom.
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Obwohl der Wärmespeicher eine gewisse Menge Wärmeenergie zwischenspeichern kann, kann es in der kalten Jahreszeit vorkommen, dass die von dem Sonnenkollektor bereitgestellte Energie und die im Wärmespeicher gepufferte Energie nicht ausreichen, um die in dem Haus benötigte Wärmemenge bereitzustellen. Zusätzlich zu dem Sonnenkollektor ist deshalb an dem Wärmespeicher als weitere Wärmeenergiequelle ein Gasbrenner angeschlossen, der in einem als Technikraum dienenden Innenraum des Hauses untergebracht ist. Das Gas wird i. d. R. aus einem öffentlichen Gasversorgungsnetz bezogen.
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Bei dem in dem Gasbrenner stattfindenden Verbrennungsprozess wird Wärmeenergie erzeugt, die über einen Wärmetauscher einem mit dem Wärmespeicher verbundenen Brennerkreislauf zugeführt wird. Die Abgase des Gasbrenners werden über einen Kamin nach außen geleitet. In dem Abgas ist jedoch noch eine gewisse Restenergie enthalten, die über den Kamin ungenutzt ins Freie geleitet wird. Ungünstig ist außerdem, dass der Kamin nur schlecht wärmeisoliert werden kann, wodurch zusätzliche Wärmeverluste auftreten können. Außerdem können durch den Kamin Wärmeverluste durch ausströmende Luft des Innenraums oder einströmende Außenluft entstehen. Der Gasbrenner hat außerdem den Nachteil, dass er – gemessen an der geringen in Niedrigenergiehäusern oder Passivhäusern benötigten Wärmeenergie – einen relativ großen Aufwand erfordert. Aus diesem Grund wird insbesondere in Passivhäusern oft die benötigte Restenergie durch elektrische Energie bereitgestellt. Dies hat wiederum den Nachteil des mit Stromerzeugung verbundenen hohen Primärenergieverbrauchs und der hohen Verbrauchskosten.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Niedrigenergie- oder Passiv-Haus der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zur Verfügung stehende Wärmeenergie besser genutzt werden kann und Wärmeverluste weitestgehend vermieden werden, und bei der trotz Verwendung von Gas als Heizenergiequelle der Aufwand für Anschaffung und Installation der Gasheizung geringer ist als bei einer herkömmlichen Gasheizung.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Gasbrenner derart kaminlos ausgestaltet ist, dass das bei der Gasverbrennung entstehende Abgas in den Innenraum des Hauses abgegeben wird, und dass der Gasbrenner und die Lüftungsanlage derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Fortluftvolumenstrom mindestens so groß ist wie der vom Gasbrenner abgegebenen Abgasstrom.
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Die Heizleistung des Gasbrenners ist also so gering, dass der Gasbrenner – ähnlich wie ein Gasherd – ohne einen Kamin betrieben werden kann. In vorteilhafter Weise werden dadurch Wärmeverluste am und über den Kamin von vorneherein vermieden, so dass praktisch die gesamte Heizleistung des Gasbrenners zur Wärmeversorgung (Heizung und/oder Warmwasser) genutzt werden kann. Außerdem können beim Errichten des Hauses die Kosten für den Kamin eingespart werden. Unter der Heizleistung wird die gesamte, beim Verbrennungsprozess in dem Gasbrenner freigesetzte Wärmeenergie verstanden. Diese beträgt bevorzugt bis zu ca. 5 kW, damit in dem Haus die Größe der Lüftungsanlage begrenzt bleibt. In einem Niedrigenergie- oder Passiv-Haus sind im Bereich Einfamilienhaus kaum größere Leistungen erforderlich.
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Geringere Heizleistungen des Gasbrenners werden unter anderem durch folgende Konfigurationen erreicht:
- – sehr gute Wärmedämmung des Hauses, wie z. B. Passivhausstandard,
- – Errichten oder Bewohnen des Hauses in Klimaregionen/Jahreszeiten mit geringem Heizwärmebedarf (z. B. Ferienhaus),
- – Dimensionierung der Solaranlage für einen deutlichen Anteil an der Deckung des Wärmebedarfs,
- – Ausrüstung des Hauses mit einer in der Heizleistung begrenzten Wärmepumpenheizung, insbesondere ein Solar-Wärmepumpensystem oder eine Luftwärmepumpe (s. u.).
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Größere Brennerleistungen sind jedoch bei Erfüllung entsprechender nationaler oder regionaler Vorschriften bzgl. kaminloser Ausführung von Gasbrennern möglich.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmespeicher über einen ein Fluid führenden Solarkreislauf mit einem Sonnenkollektor und/oder mit einem Kondensator einer Wärmepumpe verbundnen. Für die Wärmeenergieversorgung des Hauses wird dann noch weniger Primärenergie benötigt. Der Gasbrenner kann mit entsprechend geringer Nennheizleistung und somit sehr kompakt ausgestaltet werden, und die Solar- bzw. Wärmepumpenanlage kann ebenfalls kompakt und wirtschaftlich dimensioniert werden. Die Kombination derart dimensionierten bi- oder trivalenter Versorgungssysteme ist wirtschaftlich günstiger als die Dimensionierung entweder der Solar- bzw. Wärmepumpenanlage oder eines Gaskessels alleine zur monovalenten Wärmeversorgung. Das liegt daran, dass die Abdeckung der im Jahr nur an wenigen Tagen bzw. Stunden auftretende max. Heizleistung bei sehr tiefen Außentemperaturen insbes. bei Luftwärmepumpen und Solar-Wärmepumpensystemen wie z. B. in der
DE 103 00 427 beschrieben oder bei reinen Solarheizungen die Anlagengröße und damit die Investitionskosten extrem in die Höhe treibt, oder nur mit schlechter Effizienz (hohem Energieverbrauch, insbesondere bei Luft-Wärmepumpen) möglich ist. Aus diesem Grund werden solche Heizsysteme oft nicht monovalent, sondern bivalent betrieben, wobei das ergänzende Heizsystem i. d. R. ein Elektroheizstab (Nachteil: teuerer Strom mit hohem Primärenergieverbrauch), ein Gasbrenner mit Kamin (Nachteil: hoher Aufwand) oder ein Stückholz- oder Pellets-Kessel oder Kaminofen (Nachteil: hoher Aufwand) ist.
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Bevorzugt ist der maximale durch den Gasbrenner zu deckende Wärmebedarf des Hauses so gering, dass der Volumenstrom des Abgases kleiner oder ungefähr so groß ist wie der Frischluftvolumenstrom, der ohne den Gasbrenner für den Luftwechsel im gesamten Innenraum des Hauses nötig wäre. Auf diese Weise kann statt einer Abgasanlage mit Kamin die Lüftungsanlage des Hauses verwendet werden, ohne dass diese (deutlich) größer dimensioniert werden muss.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lüftungsanlage zusätzlich zu dem mindestens einen, dem Fortluftkanal zugeordneten ersten Lüfter wenigstens einen dem Zuluftkanal zugeordneten zweiten Lüfter auf, wobei der Gasbrenner und die Lüftungsanlage derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Fortluftvolumenstrom im Wesentlichen der Summe aus dem über den mindestens einen Zuluftkanal zugeführten Zuluftstrom und dem vom Gasbrenner abgegebenen Abgasstrom entspricht.
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Vorteilhaft ist, wenn das Haus zumindest einen als Technikraum dienenden, den Gasbrenner aufweisenden ersten Innenraum und einen zweiten als Wohnraum dienenden Innenraum aufweist, wenn der erste Innenraum über den Fortluftkanal und der zweite Innenraum über den Zuluftkanal mit der Umgebung des Hauses verbunden ist, und wenn der zweite Innenraum mit dem ersten Innenraum über mindestens einen Überströmkanal bzw. eine Überströmöffnung verbunden ist. Es wird also die Abluft aus den Innenräumen (d. h., insbes. den Wohnräumen) dem Gasbrenner als Brennluft zugeführt, bevor sie als Abgas über den Abluftkanal aus dem Innenraum abgeführt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die besonders bei einem Gasbrenner mit kleiner Heizleistung zur Anwendung kommen kann, ist der Gasbrenner mittels einer Ansteuervorrichtung ein- und ausschaltbar, wobei die Lüftungsanlage mindestens ein Stellglied aufweist, mittels dem der Förtluftvolumenstrom verstellbar ist, und wobei die Ansteuervorrichtung derart mit der Lüftungsanlage in Steuerverbindung steht, dass der Fortluftvolumenstrom beim Einschalten des Gasbrenners vergrößert und beim Ausschalten des Gasbrenners reduziert wird. So kann beispielsweise die Drehzahl des dem Fortluftkanals zugeordneten Lüfters beim Einschalten des Gasbrenners vergrößert und/oder beim Ausschalten des Gasbrenners reduziert werden. Es ist aber auch denkbar, das beim Einschalten des Gasbrenners ein zusätzlicher, dem Fortluftkanal zugeordneter Lüfter zugeschaltet und/oder beim Ausschalten des Gasbrenners abgeschaltet wird. Der zusätzliche Lüfter kann in ein bestehendes Gebäude, das mit dem Gasbrenner nachgerüstet wird, auf einfache Weise nachträglich eingebaut und an den Fortluftkanal angeschlossen werden. Somit können i. d. R. die vorhandenen Lüfter der Lüftungsanlage und die Ansteuereinrichtung für diese Lüfter unverändert weiterbenutzt werden. Eine evtl. vorhandene Volumenkonstantregelung der Lüftungsanlage muss in diesem Fall deaktiviert oder modifiziert werden.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn an dem Gasbrenner eine Abgashaube angeordnet ist, die eine Verteilung des Abgases im Innenraum verhindert, und wenn die Austrittsöffnung dieser Haube an den Fortluftkanal angeschlossen ist.
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Eine besonders kompakte und montagefreundliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der oben beschriebene zusätzliche, dem Fortluftkanal zugeordnete Lüfter direkt mit der Abgashaube des Gasbrenners verbunden ist, so dass bei Nachrüstung des Gasbrenners in ein bestehendes Gebäude nur diese Einheit bestehend aus Gasbrenner, Abgashaube und Zusatzlüfter montiert, d. h., mit Wärmespeicher und Fortluftkanal verbunden werden muss. Auch hier steht die Ansteuervorrichtung derart mit der Lüftungsanlage in Steuerverbindung, dass der an der Abgashaube angeordnete erste Lüfter in Abhängigkeit von dem Ein- und Ausschalten des Gasbrenners steuerbar und insbesondere zu- oder abschaltbar ist.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasbrenner mittels einer Ansteuervorrichtung ein- und ausschaltbar, wobei die Lüftungsanlage mindestens eine Stelleinrichtung aufweist, mittels der der Zuluftvolumenstrom verstellbar ist, und wobei die Ansteuervorrichtung derart mit der Stelleinrichtung in Steuerverbindung steht, dass der Zuluftvolumenstrom beim Einschalten des Gasbrenners reduziert und beim Ausschalten des Gasbrenners vergrößert wird. So kann beispielsweise die Drehzahl des dem Zuluftkanals zugeordneten Lüfters beim Einschalten des Gasbrenners reduziert und/oder beim Ausschalten des Gasbrenners vergrößert werden. Es ist aber auch denkbar, dass beim Abschalten des Gasbrenners ein zusätzlicher, dem Zuluftkanal zugeordneter Lüfter zugeschaltet und/oder beim Einschalten des Gasbrenners abgeschaltet wird. Der zusätzliche Lüfter kann in ein bestehendes Gebäude, das mit dem Gasbrenner nachgerüstet wird, auf einfache Weise nachträglich eingebaut und an den Zuluftkanal angeschlossen werden. Somit können i. d. R. die vorhandenen Lüfter der Lüftungsanlage und die Ansteuereinrichtung für diese Lüfter unverändert weiterbenutzt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gasbrenner derart ausgestaltet, dass bei der Gasverbrennung entstehendes Kondenswasser auf einen Schwamm oder dergleichen poröses, wasserdurchlässiges Medium abgeleitet wird. Das Kondenswasser kann dadurch auf einfache Weise über eine relativ große Oberfläche verdunstet und in Form von Luftfeuchtigkeit der Raumluft zugeführt werden. Auf diese Weise entfällt der für Gas-Brennwertkessel nötige Aufwand für die Abführung des Kondenswassers.
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Vorteilhaft ist, wenn der Brennerkreislauf ein flüssiges oder fließfähiges Wärmeträgermedium führt, und wenn der Brennerkreislauf derart ausgestaltet ist, dass das Wärmeträgermedium beim Betrieb des Gasbrenners thermosiphonisch in dem Brennerkreislauf zirkuliert. Dadurch kann eine Umwälzpumpe in dem Brennerkreislauf eingespart werden und das Haus ermöglicht eine noch günstigere Energiebilanz. Weiterhin entfallen der Aufwand für die Umwälzpumpe selbst sowie deren Anschluss und deren Ansteuerung.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Brennerkreislauf eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung auf, über die der Wärmespeicher mit dem Gasbrenner verbunden ist, wobei die Vorlaufleitung und/oder die Rücklaufleitung, ausgehend von dem Gasbrenner zum Wärmespeicher, einen ansteigenden Verlauf aufweist. Durch den vorzugsweise schräg, insbesondere unter einem Steigungswinkel von 45° zum Wärmespeicher hin ansteigenden Verlauf der Vorlauf- und/oder Rücklaufleitung wird nach dem Einschalten des Gasbrenners ein leichteres Anspringen der thermosiphonischen Strömung im Brennerkreislauf ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise ist zum Einstellen einer vorbestimmten Vorlauftemperatur in der Vorlaufleitung in dem Brennerkreislauf ein Thermostatventil angeordnet. Dadurch wird beim Laden von Wärmeenergie von dem Gasbrenner in den Wärmespeicher durch Laden mit der für Warmwasserbereitung und Heizung tatsächlich benötigten Temperatur ein größerer energetischer Wirkungsgrad ermöglicht: Zu hohe Temperaturen hätten unnötige Wärmeverluste zur Folge und würden den Solarertrag reduzieren, zu geringe Temperaturen hätten zur Folge, dass Warmwasser bzw. Heizung nicht zeitnah zur Verfügung stehen, weil das gesamte nachgeheizte Speichervolumen mehrfach durch den Brenner strömen muss. Das Thermostatventil ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass es ohne Hilfsenergie betrieben werden kann. Systemeffizienz und Anlagenkosten sind somit optimiert. Das Thermostatventil kann zum Beispiel ein Dehnstoffelement mit von der Temperatur abhängiger Ausdehnung aufweisen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Thermostatventil einen Temperaturfühler auf, der an einer über dem Gasbrenner befindlichen Stelle des Brennerkreislaufs vorzugsweise in dem Wärmeträgermedium angeordnet ist, wobei an einer von dem Gasbrenner beabstandeten Stelle des Brennerkreislaufs ein Stellglied angeordnet ist, das mit dem Temperaturfühler in Steuerverbindung steht. Das Thermostatventil kann dann ein kostengünstig verfügbares, handelsübliches Thermostatventil sein, wie es beispielsweise auch für Fußbodenheizungen, industrielle Anlagen, Boiler, Gegenstromapparate usw. verwendet wird.
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Um die in Abgas und Innenraum enthaltene Abwärme nahezu vollständig zurück zu gewinnen, wird der Fortluftkanal über einen Wärmetauscher mit dem Zuluftkanal gekoppelt, wobei der Wärmetauscher derart ausgestaltet ist, dass der Abluft Wärmeenergie entzogen und der Außenluft zugeführt wird. Der Wärmetauscher ist dabei bevorzugt als Gegenstrom-Kanal-Wärmetauscher mit großem Gesamtquerschnitt bei kleinem Kanalquerschnitt und möglichst großer Länge ausgestaltet, was eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung ermöglicht. Durch die Wärmerückgewinnung kondensiert die in dem Abgas enthaltene Luftfeuchtigkeit zum größten Teil in dem Wärmetauscher und kann dort aufgefangen und abgeführt werden.
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Derartige Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind in Deutschland im Neubau praktisch Pflicht und stellen daher keinen Zusatzaufwand zur Nutzung der vollständigen Abgaswärme dar – im Gegensatz zu herkömmlichen Brennwertkesseln, bei denen die Abgaswärmerückgewinnung mit einem erheblichen Zusatzaufwand verbunden ist.
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Bevorzugt ist in dem Innenraum ein Feuchtigkeitssensor angeordnet, dessen Messsignalausgang derart über einen Regler mit dem mindestens einen Lüfter der Lüftungsanlage verbunden ist, dass der Zuluftstrom und der Fortluftstrom bei einer Zunahme der Luftfeuchtigkeit vergrößert und/oder bei einer Abnahme der Luftfeuchtigkeit reduziert wird. Dabei kann die Regelung entweder beim Überschreiten eines zulässigen Maximalwertes einsetzen (z. B. Stoßlüftungseingang in der Lüftungsregelung) oder die Luftfeuchtigkeit wird auf einen Sollwert geregelt. Durch die Regelung kann auch nach einer längeren Betriebsphase des Gasbrenners die Bildung von Kondenswasser im Innenraum bzw. Technikraum des Hauses und eine damit einhergehende Gefahr der Schimmelbildung sicher vermieden werden.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Messsignalausgang mit einer Ansteuereinrichtung für den mindestens einen ersten Lüfter und den wenigstens einen zweiten Lüfter verbunden, wobei die Ansteuereinrichtung eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der gemessenen Luftfeuchtigkeit mit einem vorbestimmten Grenzwert aufweist, und wobei die Ansteuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Betrieb des Gasbrenners gesperrt ist, wenn die Luftfeuchtigkeit den Grenzwert erreicht oder überschreitet. Durch diese Maßnahme wird die Abgaskonzentration im Innenraum durch Abschalten des Gasbrenners begrenzt, wenn die Lüftungsanlage einmal ausfallen sollte.
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Bevorzugt weist der Gasbrenner einen Gasanschluss auf, der mit einer Gasflasche verbunden ist, die mit einem Brenngas befüllt ist, vorzugsweise einem durch Vergärung von Biomasse hergestellten Biogas. Auf diese Weise können neben dem Kamin auch die Kosten für den Gasanschluss des Hauses am öffentlichen Gasnetz eingespart werden. Durch die Verwendung von Biogas kann mit geringem Aufwand eine CO2 neutrale Beheizung des Hauses realisiert werden.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Niedrigenergie- oder Passiv-Hauses, das eine Solaranlage mit einem Wärmespeicher und einem damit zusammenwirkenden Gasbrenner hat,
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2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Niedrigenergie- oder Passiv-Hauses, und
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3 eine Seitenansicht eines Gasbrenner, der eine Abgashaube mit einem daran angeordneten Lüfter zum Abführen der Abgase aufweist, wobei die Abgashaube teilweise im Querschnitt dargestellt ist.
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Ein in 1 und 2 im Ganzen mit 1 bezeichnetes Niedrigenergie- oder Passiv-Haus hat eine wärmeisolierte Außenhaut, die Innräume 3a, 3b umgrenzt. Die Innenräume 3a, 3b sind über mindestens eine in der Außenhaut angeordnete, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Türe und/oder im Inneren des Hauses 1 befindliche Verbindungstüren zugänglich.
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Zur Vorsorgung des Hauses 1 mit Wärmeenergie hat das Haus 1 eine Solaranlage, die mindestens einen Sonnenkollektor 4 aufweist, der beispielsweise auf dem Dach des Hauses 1 angeordnet sein kann. Der Sonnenkollektor 4 hat mindestens eine der Sonnenstrahlung zugewandte, Wärmestrahlung absorbierende Wandung, die wärmeleitend mit einem ersten Wärmeträger-Fluid eines Solarkreislaufs verbunden ist. Die Wandung kann die Außenfläche des Sonnenkollektors 4 bilden oder in einem Kollektorgehäuse hinter einer für die Sonnenstrahlung durchlässigen Gehäusewand 5 angeordnet und durch einen Zwischenraum 6 von dieser beabstandet sein. Andere Kollektorbauformen wie z. B. Vakuumröhrenkollektoren sind ebenfalls möglich. Das Wärmeträger-Fluid kann beispielsweise eine Sole oder ein Wasser-Glykol-Gemisch sein.
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In einem als Technikraum dienenden ersten Innenraum 3a des Hauses 1 ist ein Wärmespeicher 7 angeordnet, der einen mit einem zweiten Wärmeträger-Fluid befüllten Speicherbehälter aufweist. In dem Wärmespeicher 7 ist ein erster Wärmetauscher 8 angeordnet, über den das erste Wärmeträger-Fluid gut wärmeleitend mit dem zweiten Wärmeträger-Fluid verbunden ist. Als zweites Wärmeträger-Fluid kommt bevorzugt Wasser zum Einsatz. Es sind aber andere Ausgestaltungen denkbar, bei denen der Solarkreislauf ohne Zwischenschaltung eines Wärmetausches direkt durch das Innere des Speicherbehälters geleitet wird.
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Zur Warmwasserversorgung des Hauses ist in dem Wärmespeicher 7 ein zweiter Wärmetauscher 9 angeordnet, über den eine Kaltwasserzuleitung 10 mit einer in einem zweiten Innenraum 3b des Hauses 1 angeordneten Warmwasser-Entnahmestelle 11 verbunden ist. Über den zweiten Wärmetauscher 9 ist das von der Kaltwasserzuleitung 10 zu der Warmwasser-Entnahmestelle 11 fließende Wasser wärmeleitend mit dem in dem Speicherbehälter befindlichen zweiten Wärmeträger-Fluid verbunden.
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Zur Beheizung der Innenräume des Hauses 1 weist dieses mindestens eine, in dem zweiten Innenraum 3b angeordnete Heizfläche 12 auf. Die Heizfläche 12 kann auch als Fußboden- und/oder Wandheizung ausgestaltet sein.
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In dem Wärmespeicher 7 kann in Zeiten, in denen der Sonnenkollektor 4 mehr Wärmeenergie liefert als zum Beheizen des Hauses 1 und ggf. zum Erwärmen des an der Warmwasser-Entnahmestelle 11 entnommenen Wassers benötigt wird, die überschüssige Wärmeenergie zwischengespeichert werden.
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Als zusätzliche Wärmeenergiequelle ist ein Gasbrenner 13 über einen Brennerkreislauf mit dem Speicherbehälter wärmeleitend verbunden. Der Brennerkreislauf hat eine Vorlaufleitung 14, über die das in dem Gasbrenner 13 erwärmte zweite Wärmeträger-Fluid in den Speicherbehälter strömen kann. Von dort gelangt das zweite Wärmeträger-Fluid über eine Rücklaufleitung 15 zurück zum Gasbrenner 13.
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Der Gasbrenner 13 weist ein etwa kugelkalottenförmiges Gasbrennerteil 16 auf, das an seiner Unterseite mit einer Gasleitung 17 verbunden ist, über die dem Gasbrennerteil 16 ein brennbares Gas zugeführt werden kann. Die Zuführung der Verbrennungsluft erfolgt aus der Umgebungsluft. An seiner Oberseite hat das Gasbrennerteil 16 eine flächige Gasaustrittsstelle, die an eine etwa kuppelförmige Brennkammer 18 angrenzt, in der das Gas-Luftgemisch beim Betrieb des Gasbrenners 13 unter Freisetzung von Wärme verbrannt wird. Die beim Verbrennungsprozess entstehenden Abgase werden über eine Brenneröffnung 19 in den ersten Innenraum 3a des Hauses abgeführt.
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Der das zweite Wärmeträger-Fluid führende Brennerkreislauf ist gut wärmeleitend mit der Brennkammer 18 verbunden. In 1 ist erkennbar, dass ein zwischen der Vorlaufleitung 14 und der Rücklaufleitung 15 befindlicher Abschnitt 36 des Brennerkreislaufes direkt über der Brennkammer 18 angeordnet ist und dass eine Innenwand dieses Abschnitts flächig an die Brennkammer 18 angrenzt. Eine der Brennkammer 18 abgewandte Außenwand des Brennerkreislauf-Abschnitts ist mit einer wärmeisolierenden Schicht 20 beschichtet, welche die Brennkammer 18 mit Ausnahme der Stellen, an denen die Brenneröffnung 19, die Vorlaufleitung 14 und die Rücklaufleitung 15 angeordnet sind, umkapselt. Die Schicht 20 besteht bevorzugt aus aluminiumkaschierter Steinwolle. Die Dicke der Schicht 20 beträgt in radialer Richtung etwa 50 mm. An dem Wärmespeicher 7, der Vorlaufleitung 14 und der Rücklaufleitung 15 ist eine entsprechende Wärmeisolierung vorhanden, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
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Zur Be- und Entlüftung der Innenräume 3a, 3b hat das Haus 1 eine Lüftungsanlage mit einem Zuluftkanal 21 und einem Fortluftkanal 22, die jeweils eine Außenwand des Hauses 1 durchsetzen.
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In dem Fortluftkanal 22 ist ein erster Lüfter 28 angeordnet, mit dessen Hilfe verbrauchte Luft aus den Innenräumen 3a, 3b und die Abgase des Gasbrenners 13 angesaugt und in die Umgebung des Hauses 1 abgeführt werden. Der Fortluftkanal 22 hat eine erste Fortluftleitung 25a, welche den ersten Innenraum 3a mit einer ersten Verzweigungsstelle verbindet. Die erste Verzweigungsstelle ist außerdem über eine zweite Fortluftleitung 25b mit dem zweiten Innenraum 3b und über eine dritte Fortluftleitung 25c mit einem Fortlufteinlass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 verbunden. Ein Fortluftauslass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 ist über eine vierte Fortluftleitung 25d mit einer an der Außenseite des Hauses 1 angeordnete Fortluftöffnung verbunden.
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In dem Zuluftkanal 21 ist ein zweiter Lüfter 27 angeordnet, mit dessen Hilfe frische Außenluft angesaugt und in die Innenräume 3a, 3b gefördert wird. Der Zuluftkanal 21 hat eine an der Außenseite des Hauses 1 angeordnete Zuluftöffnung, die über eine erste Zuluftleitung 23a mit einem Zulufteinlass eines im Inneren des Hauses 1 angeordneten Gegenstrom-Wärmetauschers 24 verbunden ist. Ein Zuluftauslass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 ist über eine zweite Zuluftleitung 23b mit einer zweiten Verzweigungsstelle verbunden, von der aus eine dritte Zuluftleitung 23c in den ersten Innenraum 3a und eine vierte Zuluftleitung 23d in den zweiten Innenraum 3b führt.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Zuluftkanal 21 eine an der Außenseite des Hauses 1 angeordnete Zuluftöffnung, die über eine erste Zuluftleitung 23a' mit einem Zulufteinlass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 verbunden ist. Von einem Zuluftauslass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 führt eine zweite Zuluftleitung 23b' in den zweiten Innenraum 3b. Dieser ist über einen Überströmkanal bzw. eine Öffnung 26 derart mit dem ersten Innenraum 3a verbunden, dass die Zuluft zunächst den zweiten Innenraum 3b durchströmt und dann über den Überströmkanal/die Öffnung 26 in den ersten Innenraum 3a gelangt.
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Der Fortluftkanal 22 hat eine erste Fortluftleitung 25a', welche den ersten Innenraum 3a mit einem Fortlufteinlass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 verbindet. Ein Fortluftauslass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 ist über eine zweite Fortluftleitung 25b' mit der an der Außenseite des Hauses 1 angeordneten Fortluftöffnung verbunden. Über die erste Fortluftleitung 25a' werden die verbrauchte Luft aus dem ersten Innenraum 3a und die Abgase des Gasbrenners 13 aus dem ersten Innenraum 3a zu dem Gegenstrom-Wärmetauscher 24 gefördert. Von dort gelangt die Luft über die zweite Fortluftleitung 25b' ins Freie.
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In dem den Gasbrenner 13 aufweisenden ersten Innenraum ist ein Feuchtigkeitssensor 29 angeordnet ist, dessen Messsignalausgang derart über einen Regler 30 mit den Lüftern 27, 28 der Lüftungsanlage verbunden ist, dass der Zuluftstrom auf einen vorbestimmten Sollwert geregelt wird. Bei einer Zunahme der Luftfeuchtigkeit wird der Zuluftstrom vergrößert und bei einer Abnahme der Luftfeuchtigkeit reduziert. Der Abluftstrom wird so eingestellt, dass er etwa der Summe aus dem Zuluftstrom und – im Falle der Brennerfunktion – dem beim Verbrennungsvorgang vom Gasbrenner 13 verbrannten Gassstroms entspricht. Der Zuluftstrom wird so eingestellt, dass er mindestens dem für den normalen Luftwechsel benötigten Luftstrom entspricht, bzw. – falls dieser größer ist – mindestens dem für die Verbrennung benötigten Luftstrom entspricht.
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Bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen wird der Fördervolumenstrom des ersten Lüfters 28 derart eingestellt, dass sie bei eingeschaltetem Gasbrenner 13 größer ist als bei ausgeschaltetem Gasbrenner 13.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Gasbrenner 13 eine Abgashaube 37 auf. Das von dem Gasbrenner 13 erzeugte Abgas wird über einen Lüftungskanal 38, 39 dem Fortlufteinlass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 zugeführt. Weiterhin ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich zum ersten Lüfter 28 der zweiten Abluftlüfter 28' angebracht. Dieser Lüfter 28' ist an einer an dem Gasbrenner 13 vorgesehenen Abgashaube 37 angeordnet und saugt das von dem Gasbrenner 13 erzeugte Abgas direkt oder über ein kurzes Lüftungskanalstück 38 an. Das angesaugte Abgas wird über ein weiteres Lüftungskanalstück 39 dem Fortlufteinlass des Gegenstrom-Wärmetauschers 24 zugeführt.
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Der andere Abluft-Lüfter 28 ist weiter von dem Gasbrenner 13 beabstandet. Der zu dem Gasbrenner 13 benachbarte Abluft-Lüfter 28' ist bei eingeschaltetem Gasbrenner 13 eingeschaltet und bei abgeschaltetem Gasbrenner 13 ausgeschaltet. Eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Ansteuervorrichtung für den Gasbrenner 13 steht dazu mit dem zu dem Gasbrenner 13 benachbarten ersten Lüfter 28' in Steuerverbindung, beispielsweise über ein Relais. Der Fördervolumenstrom des von dem Gasbrenner 13 entfernten ersten Lüfters 28 ist im Wesentlichen davon unabhängig, ob der Gasbrenner 13 ein- oder ausgeschaltet ist.
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Die Seitenwände der Brennkammer 18 sind nach unten hin durch die Aluminiumkaschierung der wärmeisolierenden Schicht 20 verlängert. Diese weist an ihrem von der Brennkammer 18 entfernten unteren Randbereich eine Tropfkante 31 für bei der Verbrennung entstehendes Kondenswasser auf. Unterhalb der Tropfkante 31 ist ein Schwamm 32 angeordnet, auf den das Kondenswasser abtropft und dann verdunstet.
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In dem Brennerkreislauf zirkuliert das zweite Wärmeträger-Fluid thermosiphonisch. Die Vorlaufleitung 14 und die Rücklaufleitung 15 verlaufen zu diesem Zweck – jeweils ausgehend von dem Gasbrenner 13 zum Wärmespeicher 7 – unter einem Winkel von etwa 45° zu einer Horizontalebene schräg nach oben.
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Zum Einstellen einer vorbestimmten Vorlauftemperatur ist ein Thermostatventil 33 vorgesehen, das in der Vorlaufleitung 14 ein Stellglied 34 zum Regulieren der Durchflussmenge aufweist. Mit dem Stellglied 34 steht ein Temperaturfühler 35 in Antriebverbindung, der an einer über dem Gasbrennerteil 16 befindlichen Stelle angeordnet und gut wärmeleitend mit dem in dem Brennerkreislauf befindlichen Wärmeträger-Fluid verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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