-
Die Erfindung betrifft ein Gebäudeinnenraumkonditionierungssystem, insbesondere für Niedrigenergiehäuser.
-
Gebäude und deren Gebäudeinnenräume dienen dem Menschen in erster Linie zum Schutz vor Umwelteinwirkungen. Gleichzeitig sollen sie dem Menschen eine Umgebung schaffen, in welche er sich zur Entspannung und Erholung zurückziehen kann. Der Entspannungs- und Erholungseffekt hängt hierbei vorrangig von der Güte des Gebäudeinnenraums und dem in diesem herrschenden Gebäudeinnenraumklimas ab. Das Gebäudeinnenraumklima steht hierbei in insbesondere Abhängigkeit von der Temperatur der Raumluft und der raumumschließenden Flächen, den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Luft und des Temperaturverlaufes der raumumschließenden Flächen. Das Gebäudeinnenraumklima wird daher maßgeblich durch die Faktoren Temperatur, Wasserdampfgehalt, Bewegung und Reinheit der Luft sowie Temperatur der raumumschließenden Flächen bestimmt. Grundlegende Begriffe zur Beurteilung eines Gebäudeinnenraumklimas sind die Behaglichkeit beziehungsweise das Wohlfühlklima. Zum Erreichen dieser Behaglichkeit werden im gegenwärtigen Gebäudebau verschiedene Systeme eingesetzt. In der Regel sind das die klassischen Heizungssysteme wie Öl- und Gasheizung, Fernwärme, Wärmepumpen, Solarthermiekollektoren und Pelletheizung, bei welchen zumeist Wasser als Wärmeübertragungsmedium verwendet wird, wobei ein relativ hoher Energieaufwand zur Umwälzung des Wassers als Wärmeträgermedium anfällt. Mit derartigen Systemen werden insbesondere Fußbodenheizungen oder Radiatoren temperiert, welche die Wärme dann an die Innenräume abgeben.
-
Für die Gebäudehülle wird aufgrund der ständig steigenden Anforderungen der Energieverordnung ein hoher Grad der Luftdichtheit vorausgesetzt. Der selbsttätige Luftaustausch zwischen dem Gebäudeinneren und der Außenumgebung wird weitgehend verhindert.
-
Aufgrund dieser Dichtigkeit und hohen Wärmedämmung werden nach dem Stand der Technik kontrollierte Lüftungen zur Bereitstellung des erforderlichen Luftaustauschs eingesetzt, durch welche auch ein unkontrollierter Wärmeverlust durch manuelles Lüften vermieden werden soll. Die Funktionen der kontrollieren Lüftung übernehmen in der Regel zentrale Lüftungsanlagen mit einer Wärmerückgewinnung aus der Abluft. Ihrem Konstruktionsprinzip entsprechend sorgen herkömmliche Lüftungsanlagen jedoch lediglich für eine vortemperierte Belüftung des Gebäudeinneren. Zur Deckung des erforderlichen Wärmebedarfes müssen somit zusätzliche, konventionelle Wärmeerzeuger in Form der obenstehen beschriebenen Radiatoren oder Fußbodenheizungen mit herangezogen werden. Dabei ergibt sich insbesondere der Nachteil, dass die Heizungssysteme und die Lüftungsanlagen in der Regel solitär, also unabhängig voneinander gesteuert werden und arbeiten, sodass ein Wohlfühlklima mit derartigen Systemen nicht oder nur bedingt bereitstellbar ist.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein System zur Konditionierung eines Gebäudeinneren bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet, welches störunanfällig ist und eine hohe Energieeffizienz aufweist sowie eine hohe Behaglichkeit und ein gesundes Wohnklima im Gebäudeinneren gewährleistet.
-
Die Aufgabe wird durch ein System mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Ein erfindungsgemäßes Gebäudeinnenraumkonditonierungssystem weist eine Lüftungs- und Temperierungseinheit, eine Hypokausteneinheit, eine Abluftführung sowie eine Sensoreinheit auf.
-
Die Lüftungs- und Temperierungseinheit umfasst vorliegend eine KWL-Einheit (Kontrollierte Wohnraumlüftung) und einen Nachschaltwärmetauscher, wobei mittels der KWL-Einheit eine Zuluft für den Gebäudeinnenraum bereitstellbar und eine Abluft aus dem Gebäudeinnenraum abführbar ist. Die KWL-Einheit ist hierbei als zentrale Lüftungseinheit mit jeweils einem Eingang für Außenluft und Abluft, sowie mit jeweils einem Ausgang für Fortluft und Zuluft sowie mit einer Wärmerückgewinnung aus der Abluft ausgebildet. Die Wärmerückgewinnung erfolgt hierbei auf bekannte Art und Weise mittels eines Kreuzwärmetauschers. Die durch die KWL-Einheit bereitstellbare Zuluft ist erfindungsgemäß durch den Nachschaltwärmetauscher führbar und mittels diesem temperierbar. Der Nachschaltwärmetauscher ist hierfür beispielsweise mit einer Wärmepumpe verbunden, durch welche die notwendige Wärmeenergie zur Temperierung der Zuluft bereitstellbar ist. Optional ist in einem Kühlbetrieb Wärmeenergie der Zuluft zu deren Temperierung durch die Wärmepumpe entziehbar.
-
Die Lüftungs- und Temperierungseinheit ist darüber hinaus erfindungsgemäß mit der Hypokausteneinheit luftführend verbunden, sodass die bereitstellbare Zuluft von der Lüftungs- und Temperierungseinheit an die Hypokausteneinheit abgebbar ist.
-
Die Hypokausteneinheit wird erfindungsgemäß durch ein Bodenhypokaustenelement und ein Wandhypokaustenelement gebildet, welche nachfolgend auch zusammengefasst als Hypokaustenelemente bezeichnet werden und welche durch eine Mehrzahl miteinander verbundene Hypokausteneinzelelemente gebildet werden können. Die durch die Lüftungs- und Temperierungseinheit bereitstellbare Zuluft ist erfindungsgemäß durch das Bodenhypokaustenelement und anschließend durch das Wandhypokaustenelement führbar, wobei während der Zuluftführung ein Wärmeaustausch zwischen der Zuluft und dem Bodenhypokaustenelement sowie nachfolgend auch zwischen der Zuluft und dem Wandhypokaustenelement bereitstellbar ist.
-
Je nach Temperierung der Zuluft erfolgt der Wärmeaustausch hierbei in der Form, dass entweder in der Zuluft gespeicherte Wärme an die Hypokaustenelemente oder in den Hypokaustenelementen gespeicherte Wärme an die Zuluft abgegeben wird. Auf diese Weise kann den Hypokaustenelementen beispielsweise in einem Heizbetrieb Wärme zugeführt oder diesen in einem Kühlbetrieb Wärme entzogen werden. Soweit weder eine Heizung noch eine Kühlung gewünscht wird, kann auch ein thermisches Gleichgewicht ohne Wärmeaustausch vorliegen.
-
Gleichzeitig sind die Hypokaustenelemente so ausgebildet, dass zwischen diesen und einem Innenraum eines Gebäudes ein Wärmeaustausch bereitstellbar ist, wobei der Wärmeaustausch hierbei zumindest teilweise mittels Strahlungswärme erfolgt. So kann dem Innenraum über die Hypokaustenelemente in einem Heizbetrieb Wärme zugeführt werden. Umgekehrt kann in einem Kühlbetrieb Wärme aus dem Innenraum an die Hypokaustenelemente abgegeben werden.
-
Das Wandhypokaustenelement zeichnet sich vorliegend insbesondere dadurch aus, dass dieses einen Zuluftauslass aufweist, welcher in einem oberen Drittel der Raumhöhe des Innenraums angeordnet ist und über welchen die durch die Lüftungs- und Temperierungseinheit bereitgestellte und durch die Hypokaustenelemente geführte Zuluft in den Innenraum einbringbar ist.
-
Insbesondere in einem Heizbetrieb besteht ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems darin, dass ohne Zusatzmaßnahmen die Behaglichkeit verbessert wird. Dies wird durch das System dadurch ermöglicht, dass die erwärmte Zuluft während ihrer Führung durch die Hypokaustenelemente sukzessiv die Wärme an diese überträgt und dabei selbst sukessive abkühlt. Somit wird das Bodenhypokaustenelement und der untere Abschnitt des Wandhypokaustenelements etwas höher temperiert als der obere Abschnitt des Wandhypokaustenelements, was zu einer Verbesserung der Behaglichkeit beiträgt indem die Füße eines Nutzers werden angenehm warm gehalten, während der Kopf lediglich mit geringerer seitlicher Stahlungswärme baufschlagt wird. Zugleich wird die Luft relativ abgekühlt abgegeben. Auch dies trägt zur Verbesserung der Behaglichkeit bei, indem der Kopfbereich nicht mit zu warmer Luft angeblasen wird und zudem durch die Positionierung des Zuluftauslasses im oberen Drittel die frische Zuluft in der Nähe des Kopfes eines Nutzers zur Verfügung steht.
-
Die in dem Innenraum vorhandene Abluft wird erfindungsgemäß über die Abluftführung der Lüftungs- und Temperierungseinheit zugeführt. Die Abluftführung weist hierzu einen Abluftauslass auf, welcher in dem Innenraum in einem unteren Drittel dessen Raumhöhe angeordnet ist. Durch die gegensätzliche Anordnung des Abluftauslasses gegenüber dem Zuluftauslass wird als besonderer Vorteil der Erfindung eine besonders gute Lüftung des Innenraums bereitgestellt, da die Zuluft den Innenraum diagonal durchströmt. Zugleich wird eine thermische Zonierung von oben kühl nach unten warm unterstützt. Gleichzeitig wird durch die Anordnung des Abluftauslasses eine besonders gute Beruhigung der insbesondere durch die Zuluft verursachten Luftbewegung in dem Innenraum bewirkt, sodass ein Zugempfinden in dem Innenraum weitestgehend verhindert werden kann. Der Abluftauslass kann vorzugsweise durch eine Lüftungsöffnung in einer Zimmertür oder auch durch eine ausreichenden Luftspalt unter der Zimmertür gebildet sein. In diesem Fall ist dann beispielsweise ein angrenzender Flur als Überströmbereich sowie beispielweise ein Bad als Abzugsbereich Teil der Abluftführung. Es ist aber auch möglich, den Abluftauslass in einer Innenwand anzuordnen und die Ablauf direkt zu der Lüftungs- und Temperierungseinheit abzuführen.
-
Die Sensoreinheit des erfindungsgemäßen Systems ist vorliegend dazu in der Lage, Raumluftdaten des Innenraums zu erfassen und diese an die Lüftungs- und Temperierungseinheit zu übertragen. Als Raumluftdaten werden hierbei insbesondere die Raumlufttemperatur, die Raumluftfeuchte und der CO2-Gehalt der Raumluft erfasst.
-
Optional ist es darüber hinaus möglich, die Sensoreinheit gleichzeitig als Rauchgasmelder einzusetzen, sodass als besonderer Vorteil auf einen separaten Rauchgasmelder in dem Innenraum verzichtet werden kann.
-
Mittels der übertragenen Raumluftdaten sind erfindungsgemäß Betriebszustände der Lüftungs- und Temperierungseinheit steuerbar. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise die Temperatur des Nachschaltwärmetauschers in Abhängigkeit der Raumtemperatur oder die Intensität des Zuluftstroms in den Innenraum in Abhängigkeit der Raumluftfeuchte variabel anpassbar.
-
Das erfindungsgemäße System stellt mehrere Vorteile bereit.
-
Ein erster besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit einem einheitlichen System sowohl eine Innenraumtemperierung als auch eine aktive Luftführung bereitgestellt wird. Auf den Einsatz der sonst üblichen zusätzlichen Zuheizvorrichtungen, wie Radiatoren oder Fußbodenheizungen oder auf zusätzliche Klimageräte zur Temperierung des Innenraums, kann vorteilhaft verzichtet werden.
-
Damit in Verbindung steht der Vorteil, dass lediglich eine motorische Einheit zur Gewährleistung der Luftführung, als auch zur Realisierung der Bewegung des Wärmeträgermediums benötigt wird. Weiterhin besteht in Verbindung mit der Integration der Teilfunktionen der Lüftung und Temperierung ein Vorteil darin, dass regelungstechnisch beide Teilfunktionen einheitlich erfasst werden und nicht gegeneinander arbeiten können oder aufwändig koordiniert werden müssten.
-
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass als Wärmeträgermedium Luft verwandt wird, so dass ein störungssicherer, leckagenunempfindlicher Betrieb ermöglicht wird
-
Ferner besteht ein Vorteil darin, dass trotz der Verwendung von Luft als Wärmeträgermedium aber der typische Nachteil von Warmluftheizungen, dass lokal relativ hoch temperierte Luft eingeblasen wird, überwunden wird.
-
Dies ist verbunden mit dem Vorteil, dass eine Wärmeabgabe besonders großflächig und mittels Strahlungswärme erfolgt.
-
Zudem besteht ein Vorteil darin, der Temperierungs- und Lüftungsbetrieb des Systems auf die Physiologie und das Wohlbefinden des Menschen optimiert ist, indem im Bereich einer geringeren Raumhöhe des Innenraums der Großteil der Strahlungswärme und im Bereich einer größeren Raumhöhe die Zuluft in den Innenraum eingebracht werden. Auf diese Weise wird zudem vorteilhaft einer sonst üblichen und tendenziell als unangenehm empfundenen thermischen Zonierung in einem Innenraum von kalt in geringen Raumhöhen zu warm in großen Raumhöhen entgegen gewirkt wird.
-
Vorteilhaft im Hinblick auf die Behaglichkeit ist zudem die Herbeiführung einer Vergleichmäßigung der Boden- und Wandtemperaturen, aber auch der Raumlufttemperaturen durch die permanente Einbeziehung der hohen Wärmespeichermasse der Hypokausteneinheit.
-
Ein weiterer Vorteil besteht in der besonderen Energieeffizienz. Die besondere Energieeffizienz wird durch folgende vorteilhafte Faktoren bewirkt:
Durch die großflächige Temperierung von Boden und Wandflächen wird eine Behaglichkeit bereits bei relativ geringen Lufttemperaturen bereitgestellt. Die Transmissionswärmeverluste und die Verluste durch den Luftaustausch sind damit reduziert. Durch die großflächige Temperierung von Boden und Wandflächen muss die Zuluft als Wärmeträgermedium lediglich mit relativ geringen Temperaturen beaufschlagt werden; hierdurch steigt der Wirkungsgrad und es können zudem Wärmequellen niedrigen Temperatursniveaus effizient eingesetzt werden, wie beispielsweise Solarthermie auch bei geringer Sonneneinstrahlung. Mit der Hypokausteneinheit ist permanent eine hohe Wärmespeichermasse aktiv. Insbesondere bei großen Außentemperaturschwankungen bleibt die in den Innenraum abgegebene Zuluft längere Zeit auf einem noch als angenehm empfundenen Temperaturniveau, ohne dass unter Energieeinsatz über den Nachschaltwärmetauscher zugeheizt werden oder unter Energieeinsatz gekühlt werden müsste.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung des Systems weist die Lüftungs- und Temperierungseinheit ein Zustellelement, einen Bypass sowie mindestens eine Mischkammer auf.
-
Das Zuluftstellelement ist hierbei zwischen der KWL-Einheit und dem Nachschaltwärmetauscher angeordnet und dazu in der Lage, die durch die KWL-Anlage bereitstellbare Zuluft in den Bypass einzuleiten.
-
Der Bypass wiederum ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass dieser eine Vorbeiführung der Zuluft an dem Nachschaltwärmetauscher ermöglicht.
-
Ferner ist vorliegend die Mischkammer mit dem Bypass und dem Nachschaltwärmetauscher verbunden und dazu in der Lage, die Zuluft aus dem Nachschaltwärmetauscher und die Zuluft aus dem Bypass miteinander zu vermischen, wobei die Massenstromanteile der jeweiligen Zuluft durch die Mischkammer variabel anpassbar sind. Die so bereitstellbare Zuluft ist anschließend von der Mischkammer an die Hypokausteneinheit abgebbar, wobei durch die Anpassung der Zuluftmassenströme durch die Mischkammer die gewünschte Temperatur der an die Hypokausteneinheit abgegebenen Zuluft bereitgestellt werden kann. Hierbei ist es beispielsweise möglich, in einem Heizbetrieb durch die Mischkammer ausschließlich die Zuluft aus dem Nachschaltwärmetauscher der Hypokausteneinheit zuzuführen oder diese Zuluft, insbesondere bei einem fix eingestellten Betriebszustand des Nachschaltwärmetauschers, bei welchem dieser die Zuluft generell mit einer festgelegten Temperatur abgibt, mit der Zuluft aus dem Bypass zu mischen und so eine besonders schnelle Anpassung der Zulufttemperatur bereitzustellen.
-
Alternativ ist es vorliegend ebenfalls möglich, durch die Mischkammer nur die Zuluft aus dem Bypass an die Hypokausteneinheit abzugeben, um so insbesondere einen Betrieb des Systems ohne Heizung bereitzustellen. Hierbei besteht der besondere Vorteil der Anordnung des Bypasses vorliegend insbesondere in der direkten Zuführung der niedrigtemperierten Zuluft in die Hypokausteneinheit und in den Innenraum sowie in der so bereitstellbaren Abführung unerwünschter Wärme aus dem Innenraum.
-
Eine weitere vorteilhafte Variante des Systems vor, dass dieses mindestens eine weitere Hypokausteneinheit, mindestens einen weiteren Abluftauslass sowie mindestens eine weitere Sensoreinheit aufweist, welche einem weiteren Innenraum zugeordnet sind und dass die Lüftungs- und Temperierungseinheit zudem mindestens eine weitere Mischkammer aufweist.
-
Die mindestens eine weitere Mischkammer ist vorliegend ebenfalls mit dem Nachschaltwärmetauscher und dem Bypass verbunden und ermöglicht die Abgabe der Zuluft an die mindestens eine weitere Hypokausteneinheit, über welche die Zuluft anschließend an den weiteren Innenraum abgebbar ist.
-
Mittels der mindestens einen weiteren Sensoreinheit werden hierbei Raumluftdaten des weiteren Innenraums erfasst und zur Steuerung der Betriebszustände an die Lüftungs- und Temperierungseinheit übertragen. Anhand der Raumluftdaten ist die Lüftungs- und Temperierungseinheit insbesondere dazu in der Lage, den Betriebszustand der mindestens einen weiteren Mischkammer entsprechend so zu regeln, dass durch diese die Zuluft mit der entsprechend gewünschten Temperatur an die mindestens eine weitere Hypokausteneinheit abgegeben wird. Gegenüber herkömmlichen Lösungen zur Wohnraumlüftung weist das System in der hier aufgeführten Variante insbesondere den technologischen Vorteil auf, dass durch den variablen Betrieb der mindestens einen weiteren Mischkammer die Lüftung und Temperierung der mindestens zwei Innenräume unabhängig voneinander und somit eine variable Einzelraumlüftung und -temperierung bereitstellbar ist.
-
Vorzugsweise wird bei entsprechender Anzahl aller weiteren Komponenten für jeden Innenraum eine separate Regelung von Lüftung und Temperierung ermöglicht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Variante des Systems weist die Lüftungs- und Temperierungseinheit einen Erwärmetauscher und ein Außenluftstellelement auf, wobei mittels des Erdwärmetauschers eine Außenluft vortemperierbar und über das Außenluftstellelement an die KWL-Einheit abgebbar ist.
-
Das Außenluftstellelement ist hierbei dazu in der Lage, die durch den Erdwärmetauscher vortemperierte Außenluft entweder direkt an die KWL-Einheit abzugeben oder diese vor der Abgabe mit einer Umgebungsaußenluft zu vermischen. Hierbei sind die Massenströme der vortemperierten Außenluft und der Umgebungsaußenluft durch das Außenluftstellelement vorzugsweise stufenlos variabel anpassbar, sodass durch das Außenluftstellelement die Außenluft mit einer gewünschten Temperatur an die KWL-Einheit abgebbar ist.
-
Durch den Erdwärmetauscher wird die Energieeffizienz des Systems zusätzlich erhöht. In einem Kühlbetrieb kann relativ kühle Zuluft bereitgestellt werden, ohne dass die Temperierung unter Energieeinsatz erfolgt. In einem Heizbetrieb bei sehr geringen Außentemperaturen kann die zugeführte Luft vorgewärmt werden, so dass weniger Energie für ein Zuheizen mittels des Nachschaltwärmetauschers aufgewandt werden muss.
-
Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen anhand von
-
1 Prinzipdarstellung als Blockschaltbild mit einer Mischkammer
-
2 Prinzipdarstellung als Blockschaltbild mit zwei Mischkammern
-
3 Prinzipdarstellung Hypokausteneinheit näher erläutert.
-
Die 1 zeigt hierbei das erfindungsgemäße Gebäudeinnenraumkonditionierungssystem in einem ersten Ausführungsbeispiel anhand einer Prinzipdarstellung als Blockschaltbild.
-
Das System dient vorliegend zur Lüftung und Temperierung eines Innenraums 9 und weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lüftungs- und Temperierungseinheit 1, eine Hypokausteneinheit 2, eine Abluftführung 3 sowie eine Sensoreinheit 4 auf.
-
Die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 umfasst hierbei eine KWL-Einheit 5, welche mit der Abluftführung 3 verbunden ist und welche zudem eine Außenluftzuführung 19 und eine Fortluftabführung 17 aufweist. Die KWL-Einheit 5 ist vorliegend als zentrale Lüftungseinheit mit einem Kreuzwärmetauscher (nicht dargestellt) ausgebildet und ermöglicht auf bekannte Art und Weise eine Temperierung einer zugeführten Außenluft mittels einer durch die Abluftführung 3 zugeführten Abluft aus dem Innenraum 9. Die temperierte Außenluft wird durch die KWL-Einheit 5 als Zuluft bereitgestellt. Die generelle Funktionsweise einer KWL-Einheit wird vorliegend als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt und daher nicht detailliert erläutert.
-
Ferner umfasst die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 einen Nachschaltwärmetauscher 6, welchem die durch die KWL-Einheit 5 bereitstellbare Zuluft zuführbar ist. Der Nachschaltwärmetauscher 6 ist vorliegend mit einer Wärmepumpe 20 verbunden und mittels der durch die Wärmepumpe 20 bereitstellbaren Wärmeenergie dazu in der Lage, die zugeführte Zuluft auf ein für die Temperierung des Innenraums 9 notwendiges Temperaturniveau zu erwärmen. Im Ausführungsbeispiel kann die Wärmepumpe auch im Kühlbetrieb betrieben werden, so dass dann Wärmeenergie der Zuluft von dem Nachschaltwärmetauscher aufnehmbar und an die Wärmepumpe abführbar ist.
-
Die durch den Nachschaltwärmetauscher 6 temperierte Zuluft ist vorliegend aus der Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 an die Hypokausteneinheit 2 abgebbar, mittels derer die in der Zuluft enthaltene Wärmeenergie dem Innenraum 9 zuführbar ist.
-
Die Steuerung der Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 erfolgt vorliegend anhand von Raumluftdaten des Innenraums 9, welche durch die Sensoreinheit 4 vorzugsweise kontinuierlich erfasst und an die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 übertragen werden. Als Raumluftdaten werden hierbei insbesondere die Innenraumtemperatur, die Innenraumluftfeuchte sowie ein Sauerstoff- und/oder Kohlendioxidgehalt der Innenraumluft erfasst. Zur Verarbeitung der Raumluftdaten weist die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 vorliegend eine Steuerungs- und Auswerteeinheit (nicht dargestellt) auf, welche dazu in der Lage ist, auf Basis der Raumluftdaten entsprechende Steuerungssignale, insbesondere für die KWL-Einheit 5 und den Nachschaltwärmetauscher 6, beziehungsweise die Wärmepumpe 20 zu generieren und an diese Komponenten des Systems zu übermitteln.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel des Systems weist die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1, wie in den 1 und 2 dargestellt, ein Zuluftstellelement 12 sowie einen Bypass 13 auf. Das Zuluftstellelement 12 ist vorliegend dazu in der Lage, die durch die KWL-Einheit 5 bereitstellbare Zuluft zumindest teilweise in den Bypass 13 abzuleiten, mittels dessen die Zuluft anschließend an dem Nachschaltwärmetauscher 6 vorbeiführbar ist. Ferner weist das System in der hier dargestellten Ausführungsform eine Mischkammer 14 auf, welche dem Nachschaltwärmetauscher 6 nachgeschaltet und mit dem Bypass 13 verbunden ist. Die Mischkammer 14 ist vorliegend mit einem Dreiwegestellventil (nicht dargestellt) ausgestattet und dazu in der Lage, wahlweise entweder die durch den Nachschaltwärmetauscher 6 bereitstellbare Zuluft oder die durch den Bypass 13 führbare Zuluft direkt an die Hypokausteneinheit 2 abzugeben oder die beiden Zuluftströme vor der Abgabe an die Hypokausteneinheit 2 zu mischen. Auf diese Weise wird es durch den Bypass 13 und die Mischkammer 14 auf besonders vorteilhafte Weise bewirkt, dass zum einen, je nach Bedarf, die Zuluft ohne Temperierung durch den Nachschaltwärmetauscher 6 direkt für die Hypokausteneinheit 2 bereitgestellt werden kann und dass zum anderen durch die Vermischung der Zuluftströme in der Mischkammer 14 eine besonders schnelle Anpassung der Zulufttemperatur ermöglicht wird. Durch die so ermöglichte schnelle Anpassbarkeit können, insbesondere bei einer erforderlichen Senkung der Zulufttemperatur, systembedingte Trägheiten des Nachschaltwärmetauschers 6 überwunden werden.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Systems weist die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 einen Erdwärmetauscher 15 sowie ein Außenluftstellelement 16 auf. Mittels des Erdwärmetauschers 15 ist vorliegend eine Außenluft vortemperierbar, welche anschließend über das Außenluftstellelement 16 der KWL-Einheit 5 zuführbar ist. Das Außenluftstellelement 16 ist hierbei dazu in der Lage, je nach Bedarfsfall, die durch den Erdwärmetauscher 15 vortemperierte Außenluft direkt der KWL-Einheit 5 zuzuführen oder diese vorher mit einer, über eine Umgebungsaußenluftzuführung 18 zuführbare, Umgebungsaußenluft zu vermischen, um auf diese Weise ein gewünschtes Temperaturniveau der Außenluft bereitzustellen. Je nach Bedarf ist es hierbei auch möglich, dass das Außenluftstellelement 16 nur die Umgebungsaußenluft als Außenluft der KWL-Einheit 5 zuführt.
-
Die 2 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel das System mit zwei Mischkammern 14.1 und 14.2 sowie zwei Hypokausteneinheiten 2.1 und 2.2 und zwei Abluftauslässen 11.1 und 11.2, wobei jede dieser Komponenten jeweils einem Innenraum 9.1 und 9.2 zugeordnet ist.
-
Die Mischkammern 14.1, 14.2 sind vorliegend jeweils mit dem Nachschaltwärmetauscher 6 sowie mit dem Bypass 13 verbunden und ermöglichen vorliegend die Zuführung der Zuluft an die jeweils zugeordnete Hypokausteneinheit 2.1 oder 2.2. Auf diese Weise wird als besonderer Vorteil durch das System eine Einzelraumlüftung und -temperierung bereitgestellt, bei welcher, durch eine variable Anpassung der Zuluftströme des Nachschaltwärmetauschers 6 und des Bypasses 13 durch jede der Mischkammern 14.1 und 14.2, zwei Innenräume 9.1 und 9.2 unabhängig voneinander lüft- und temperierbar sind. Die für die unabhängige Lüftung und Temperierung erforderlichen Raumluftdaten werden hierbei durch zwei separate Sensoreinheiten 4.1 und 4.2 erfasst, wobei die Sensoreinheit 4.1 dem Innenraum 9.1 und die Sensoreinheit 4.2 dem Innenraum 9.2 zugeordnet ist und wobei die Sensoreinheiten 4.1 und 4.2 jeweils mit der Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 verbunden sind.
-
Die 3 zeigt eine Hypokausteneinheit 2 des erfindungsgemäßen Systems als Bestandteil eines Innenraums in einer geschnittenen Prinzipdarstellung.
-
Die Hypokausteneinheit 2 weist vorliegend ein Bodenhypokaustenelement 7 sowie ein Wandhypokaustenelement 8 auf. Die durch die Lüftungs- und Temperierungseinheit 1 bereitstellbare Zuluft ist vorliegend in das Bodenhypokaustenelement 7 einbringbar und durch dieses hindurch in das Wandhypokaustenelement 8 führbar. Während der Durchführung der Zuluft durch die Hypokausteneinheit 2 wird bei einem Heizbetrieb des Systems, die in der Zuluft enthaltene Wärmeenergie in Form von Strahlungswärme an den Innenraum abgegeben, wodurch sich die Zuluft auf dem Weg durch die Hypokausteneinheit 2 abkühlt. Die Abgabe der Wärmeenergie in Form der Strahlungswärme verringert sich hierbei mit zunehmendem Durchströmweg durch die Hypokaustenelemente 7 und 8, was vorliegend durch den größer werdenden Abstand der in den Innenraum gerichteten Pfeile veranschaulicht wird.
-
Das Wandhypokaustenelement 8 weist vorliegend einen Zuluftauslass 10 auf, durch welchen die abgekühlte Zuluft in den Innenraum strömt und somit die Funktion der Lüftung übernimmt. Der Zuluftauslass 10 ist vorliegend in einem oberen Drittel der Raumhöhe des Innenraums angeordnet, wodurch die abgekühlte Frischluft in diesem Bereich in den Innenraum eingebracht werden kann.
-
Gleichzeitig ist in einem, vorzugsweise dem Wandhypokaustenelement 8 gegenüberliegenden, Wandbereich des Innenraums ein Abluftauslass 11 angeordnet, über welchen die Innenraumluft als Abluft abführbar ist. In dem Ausführungsbeispiel ist der Abluftauslass in einer Innenwand in einem unteren Bereich angeordnet. In einer nicht dargestellten Variante dieses Ausführungsbeispiels ist der Abluftauslass als Lüftungsöffnung in einem unteren Bereich einer Zimmertür ausgebildet. Im Gegensatz zu dem Zuluftauslass 10 ist der Abluftauslass 11 in einem unteren Drittel der Raumhöhe des Innenraums angeordnet, sodass sich ein Luftstrom durch den Innenraum von oben nach unten einstellt und so eine besonders effektive Durchlüftung des Innenraums bereitstellbar ist. Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Zuluftauslasses 10 und des Abluftauslasses 11 besteht zudem darin, dass die Innenraumluft sehr gut beruhigt werden kann und sich auf diese Weise keine als unangenehm empfundenen Luftbewegungen in dem Innenraum einstellen.
-
Aufgrund der Ausbildung und Anordnung des Bodenhypokaustenelements 7 sowie des Wandhypokaustenelements 8 wird durch die Hypokausteneinheit 2 ein besonders vorteilhaftes Temperierungs- und Lüftungsverhalten realisiert, bei welchem der Großteil der Wärmeenergie im Bereich einer geringeren Raumhöhe in den Innenraum abgebbar ist und bei welchem gleichzeitig die für die Lüftung notwendige Zuluft im oberen Bereich der Raumhöhe in diesen eingebracht wird. Ein solches Temperierungs- und Lüftungsverhalten wird durch eine, sich in dem Innenraum aufhaltende, Person in der Regel als besonders angenehm empfunden, da der größte Eintrag der Wärmeenergie in den Innenraum im Fuß- und Beinbereich erfolgt und demgegenüber im Kopfbereich weniger Strahlungswärme und stattdessen der Zulufteintrag erfolgt. Insbesondere kann auf diese Weise auch bei sitzenden Tätigkeiten der Person das gewünschte Wohlfühlklima bereitgestellt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lüftungs- und Temperierungseinheit
- 2
- Hypokausteneinheit
- 3
- Abluftführung
- 4
- Sensoreinheit
- 5
- KWL-Einheit
- 6
- Nachschaltwärmetauscher
- 7
- Bodenhypokaustenelement
- 8
- Wandhypokaustenelement
- 9
- Innenraum
- 10
- Zuluftauslass
- 11
- Abluftauslass
- 12
- Zuluftstellelement
- 13
- Bypass
- 14
- Mischkammer
- 15
- Erdwärmetauscher
- 16
- Außenluftstellelement
- 17
- Fortluftabführung
- 18
- Umgebungsaußenluftzuführung
- 19
- Außenluftzuführung
- 20
- Wärmepumpe
