DE2231972C2 - Anordnung zum Lüften eines Aufenthaltsraumes - Google Patents

Anordnung zum Lüften eines Aufenthaltsraumes

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Description

einen Verteiler (7) mit oberen Teil des Zwi- )5 schenraumes (3), mit dem die in den Zwischenraum (3) aufsteigende Warmluft wahlweise entweder in den Aufenthallcraum (1) oder in die Umgebung geleitet werden kann, und
durch einen räumlich getrennt von dem Verteiler (7) angeordneten, mit Absperrmitteln (10) versehenen Lufteinlaß (9).
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b5 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Lüften eines Aufenthaltsraumes mit mindestens einer Außenwand, der mit geringem Abstand ein Fassadenelement mit einem großen Strahlungskoeffizienten vorgesetzt ist, wobei der Unterteil des Zwischenraumes zwischen Außenwand und Fassadenelement ständig mit dem Unterteil des Aufenthaltsraumes verbunden ist, und der Oberteil dieses Zwischenraumes mit dem Oberteil des Aufenthaltsraumes verbindbar ist
Bei einer derartigen bekannten Anordnung (FR-PS 1152 129) dient die im Zwischenraum zwischen der Außenwand und dem Fassadenelement durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Luft als Motor für die Umwälzung der erwärmten Luft entweder entlang der mit einer entsprechenden Rückführleitung versehenen kühleren Innenseite der Außenwand oder aber durch den Aufenthaltsraum. Dieser Aufenthaltsraum wird im letzteren Fall durch die im Zwischenraum durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft beheizt
In den Jahreszeiten, in denen im wesentlichen keine Heizung erforderlich ist, nämlich im Frühjahr, Sommer und Herbst, wird die in der Anordnung zirkulierende Luft vom Aufenthaltsraum abgesperrt Es müssen daher im Raum noch weitere Belüftungseinrichtungen zur Frischluftversorgung und Kühlung vorgesehen sein.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die bekannte Anordnung so zu ergänzen, daß mit ihrer Hilfe wahlweise auch kühle Außenluft in den Raum eingeführt werden kann.
Dies wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art erreicht durch einen Verteiler im oberen Teil des Zwischenraums, durch den die in dem Zwischenraum aufsteigende Warmluft wahlweise entweder in den Aufenthaltsraum oder in die Umgebung geleitet werden kann und durch einen räumlich getrennt vom Verteiler angeordneten, mit Absperrmitteln versehenen Außenlufteinlaß.
Gemäß der Erfindung wird die Solarwärme also nicht nur zur Wärmezuführung in den Wohnraum ausgenutzt, sondern im Gegensatz zum Stand der Technik auch als Motor für eine Kaltluftzuführung herangezogen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung können also Räume ständig gelüftet werden, ohne daß zusätzliche Lüftungseinrichtungen od. dgl. vorgesehen werden müssen.
Um die Antriebswirkung der durch Sonneneinstrahlung erwärmten Luft im Zwischenraum zu verstärken, und um die Möglichkeit zu schaffen, im Wandelement Fenster oder ähnliche Bauelemente anzuordnen, ist der Zwischenraum vorzugsweise nach oben mit wenigstens einem Steigkanal verlängert, welcher die Warmluft in den oberen Teil des Wandelementes leitet, wobei der Verteiler im oberen Teil dieses Steigkanals angeordnet ist.
Um einen Antriebsmotor für die Luftumwälzung auch bei Unterbrechungen der Sonneneinstrahlung zu erhalten, kann das Fassadenelement einen Sammelspeicher mit einer Speichermasse einschließen, die die aufgenommene Wärmeenergie speichert.
Der im Zwischenraum zwischen Außenmauer und Fassadenelement liegende Sammelspeicher kann eine Flüssigkeit als Speichermasse enthalten und mit einem Reservespeicher in Verbindung stehen, der mit Abstand von der Außenwand im Aufenthaltsraum angeordnet ist.
Es kann auch im Zwischenraum eine dünne, leichte Aufnahmeplatte mit einer schwarzen Oberläche vorgesehen sein, mit der die Wirksamkeit der Aufnahme von Strahlungswärme verbessert wird, wobei im oberen Teil des Zwischenraumes bzw. der Steigleitung eine zweite
Verteileranordnung vorgesehen ist, durch weiche Warmluft in den Aufenthaltsraum und/oder zu einem Sekundärspeicher leitbar ist, der wenigstens einen Teil der durch Solarenergie gewonnenen Wärmeenergie an einer von der Außenwand in Abstand liegt nden Stelle abgibt
Bei der Verwendung eines Reserve- und/oder Sekundärspeichers kann die erste Verteileranordnung so schaltbar sein, daß ein Austritt von Warmluft aus dem Zwischenraum verhindert ist Dadurch kann bei ausreichender Temperatur in dem im Bereich der Außenwand liegenden Teil der Aufenthaltsräume die gesamte Wärme in einen von der Außenwand entfernt liegenden Teil der Aufenthaltsräume überführt werden.
Um einen selbsttätigen Umlauf des Speichermediums durch Thermosiphonwirkung zu erreichen, liegt vorzugsweise der Reservespeicher höher als der Sammelspeicher. Die im Sammelspeicher bzw. im Aufnahmespeicher enthaltene Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser oder eine Mischung von Wasser und Frostschutzmittel.
Der Reservespeicher bzw. der Sekundärspeicher kann in einem Teil der Aufenthaltsräume angeordnet sein, der nicht der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Dadurch wird eine Beheizung durch Solarenergie auch in entfernt liegenden, nicht mit einer sonnenbestrahlten Außenwand in direkter Verbindung stehenden Bereichen der Aufenthaltsräume möglich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen
F i g. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Aufenthaltsraum, bei Heizbetrieb,
F i g. 2 eine Ansicht ähnlich F i g. 1, bei Kühlbetrieb,
F i g. 3 eine Frontansicht der in F i g. 1 und 2 dargestellten Anordnung,
F i g. 4 eine Schrägansicht auf die in F i g. 2 dargestellte Anordnung,
Fig. 5 eine Teildraufsicht auf ein Fassadenelement für Kleinwohnungen,
F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 5,
F i g. 7 eine Schnittansicht ähnlich F i g. 6 auf eine weitere Ausführungsform,
F i g. 8 eine Teilschnittansicht aus F i g. 7 auf eine abgewandelte Anordnung des Reservespeichers, und
Fig. 9 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 6 auf eine weitere Ausführungsform.
Wie in F i g. 1 bis 7 und 9 gezeigt, ist der Aufenthaltsraum 1 durch eine Anordnung temperiert, in der die Luft in einem Zwischenraum 3 erwärmt wird, der begrenzt ist durch einerseits eine Außenwand 2 und andererseits ein Fassadenelement 4 mit einem großen Strahlungskoeffizienten, das parallel zur Außenwand 2 in geringem Abstand vor dieser angeordnet ist.
Das Fassadenelement 4 kann aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen, das für Strahlen .nit einer Wellenlänge unterhalb von 3 μ durchlässig und für Wellenlängen oberhalb 3 μ undurchlässig ist. Die Außenwand 2 kann eine Oberfläche aufweisen, die einen erhöhten Absorptionsfaktor für Sonnenstrahlen mit einer Wellenlänge von 0,3 bis 3 μ und einen erhöhten Abstrahiiungsfaktor für Wellenlängen von 3 bis 50 μ aufweist.
Dieser Zwischenraum 3 wird durch Verbindungswände zwischen der Außenwand 2 und dem Fassadenelement 4 vervollständigt.
Oberteil und Unterteil dieses Zwischenraumes 3 stehen mit dem Aufenthaltsraum 1 über einen unteren Durchlaß 5 und einen oberen Durchlaß 6 in Verbindung.
Gemäß einer ersten Ausführungsform, wie in den F i g. 1 bis 4 und 5 bis 9 dargestellt ist, umfaßt der Zwischenraum 3 im oberen Teil einen Verteiler 7, durch den die warme Luft über den Durchlaß 6 in den Aufenthaltsraum 1 oder durch einen Auslaß 8 nach außen oder teilweise in den Aufenthaltsraum und teilweise nach außen geleitet wird
Der Aufenthaltsraum 1 weist einen Einlaß 9 für Kaltluft auf, der mit Absperrmitteln 10 versehen ist
ι u Der Kaltlufteinlaß 9 ist an einer Außenwand vorgesehen, die nicht der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Er kann ein einfacher Luftkanal sein oder einen Riesel-Kaltwasserkühler 9a oder eine andere Art von Kühler enthalten.
Bei dem Verteiler 7 können gleichzeitig der Durchlaß 6 und der Auslaß 8 geschlossen werden. Die warme Luft bleibt in diesem Falle in dem Zwischenraum eingeschlossen, so daß eine bessere thermische Speicherung in der Außenwand 2 ermöglicht wird.
Zu diesem Zweck kann der Verteiler 7 durch Klappen Ta und Tb gebildet sein, die gegebenenfalls beide geschlossen sein können.
In F i g. 1 befindet sich der Verteiler 7 in der Stellung ,Heizung« (die Klappe Ta ist geöffnet und die Klappe Tb ist geschlossen), und die Luftzirkulation erfolgt entsprechend den Pfeilen Fi. Der Verschluß 10 ist geschlossen.
In der F i g. 2 befindet sich der Verteiler 7 in der Stellung »Kühlung« (die Klappe Ta ist geschlossen und die Klappe Tb ist geöffnet), und die Zirkulation der Warmluft erfolgt entsprechend den Pfeilen F2. Der Verschluß 10 ist geöffnet und die Strömung der Kaltluft erfolgt entsprechend den Pfeilen F3.
Die Außenwand 2 hat auf der inneren, dem Aufenthaltsraum zugewandten Seite eine thermische Isolation
Nach einer Abwandlungsform, die in F i g. 1 bis 4 und 5 bis 9 dargestellt ist, ist dem Zwischenraum 3 wenigstens ein Steigkanal 11 zugeordnet, der die warme Luft in den oberen Teil der Fassade leitet, von wo aus sie über den Verteiler 7 durch den Durchlaß 6 und/oder 8 verteilt wird.
Bei Fertigbauweise kann jedes Element einen Zwischenraum 3 umfassen, der mit zwei Steigkanälen 11 verbunden ist, die jeweils an beiden Seiten einer öffnung 12 im oberen Bereich des Elementes vorgesehen sind (F i g. 3 und 4).
In F i g. 1 und 2 ist ein Kellerraum 13 gezeigt, der keine Öffnung auf der den Sonnenstrahlen zugewandten Seite aufweist, so daß der Zwischenraum 3 nach unten über das Niveau des Aufenthaltsraumes verlängert sein kann.
Wenn, wie die F i g. 5 bis 7 und 9 zeigen, der Aufenthaltsraum 1 in einer Skelettkonstruktion liegt, die Träger 50 umfaßt, kann zum Ausgleich der geringen Wärmespeicherfähigkeit eine dritte Ausführungsform gemäß F i g. 5 und 6 angewendet werden, bei der im Zwischenraum 3 ein Sammelspeicher 51 liegt, der eine Flüssigkeit enthält.
Vorzugsweise kann diese Flüssigkeit Wasser oder
bo eine Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel sein.
Nach einer vierten Ausführungsform, die sich in F i g. 7 als Kombination mit der ersten und zweiten Ausf jhrungsform entnehmen läßt, weist die Außenwand
0·) 2 einen Sammelspeicher 52 auf, der eine Flüssigkeit enthält, und der über eine Steigleitung 53 und eine Falleitung 54 mit einem Reservespeicher 55 in Verbindung steht, der höher als der Sammelspeicher 52 angeordnet
ist. Dieser Reservespeicher 55 kann zumindest einen Teil der gesammelten Wärme zur Beheizung des Aufenthaltsraumes 1 abgeben.
Dieser Reservespeicher 55 kann in einem Teil des Aufenthaltsraumes 1 angeordnet sein, der nicht den ■> Sonnenstrahlen ausgesetzt ist.
Zur Rückgewinnung zumindest eines Teiles der in dem Reservespeicher 55 angesammelten Wärmeenergie kann dieser Speicher in einem Gehäuse 56 angeordnet sein, das aus isolierendem Material besteht und dessen unterer Bereich mit einem Verschluß 57, beispielsweise mit einem Klappenverschluß versehen ist.
Bei dem in F i g. 7 gezeigten Aufenthaltsraum wird die Wärmeenergie durch Zwangsumwälzung der Luft um den Reservespeicher 55 abgegeben, die durch einen ι·> Kanal 58 niii einem Ventilator 59 bewirkt wird.
Gemäß F i g. 8 wird die Wärmeenergie durch Strahlung abgegeben, wobei die Innenwand des Gehäuses 56 mit einem reflektierenden Material 60 ausgekleidet ist, beispielsweise mit einer Aluminiumfolie. Die innenwand des Gehäuses 56 hat eine gekrümmte Form, die eine Reflektion der Infrarotstrahlen in einem Maximalwinkelbereich ermöglicht.
Nach einer fünften Ausführungsform gemäß Fig.9 enthält der Zwischenraum 3 eine dünne und leichte Aufnahmeplatte 61, beispielsweise eine eloxierte oder mit einer absorbierenden, schwarzen Schicht überzogene Aluminiumplatte, mit der die Aufnahme der Strahlungswärme verbessert wird.
Der Zwischenraum 3 hat in seinem oberen Teil einen Jo zweiten Verteiler 62, der wenigstens einen Teil der warmen Luft in den Aufenthaltsraum 1 oder zu einem Sekundärspeicher 63 leitet, der die durch die Luft zugeführte Wärme Speichen und zur Beheizung des Aufenthaltsraumes 1 abgibt
Der Sekundärspeicher 63 kann in einem Aufenthaltsraum 1 vorgesehen sein, der nicht der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, und mit dem zweiten Verteiler 62 über einen Kanal 62b verbunden sein, der unterhalb der Sammeleinrichtung 63 mündet. Der Sekundärspeicher 63 weist eine große Speichermasse auf.
Zur Abgabe zumindest eines Teiles der gespeicherten Wärmeenergie kann dieser Sekundärspeicher 63 in einem Isoliergehäuse 64 liegen, dessen Mündung in Richtung des Raumes einen Verschluß 65 hat 4S
Bei der in F i g. 9 gezeigten Anordnung wird die Wärmeenergie durch Zwangsumwälzung von Luft um die Sammeleinrichtung 63 abgegeben, die durch einen Kanal 66 bewirkt wird, der einen Ventilator 67 aufweist.
Die warme Luft, die in Richtung der Sammeleinrichtung Öj geieitei wilCi, kann nach Abgabe CiHCS * CIiCS ihrer Wärmeenergie an den Sekundärspeicher 63 über eine verschließbare Öffnung 68 nach außen abgeleitet werden. Dadurch entsteht eine Zirkulation, aufgrund deren es möglich ist, in den Aufenthaltsraum 1 frische Luft einzulassen, die von außerhalb durch eine Öffnung
69 in einer Wand eintritt, die nicht den Sonnenstrahler, ausgesetzt ist Diese Öffnung 69 ist mit einem Verschluß
70 versehen, und gestattet es. mit Hilfe eines Kanals 71 &o frische Luft z. B. in einen zu kühlenden Raum einzulassen, der der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist.
Ferner ist es möglich, die Luft, die einen Teil ihrer Wärmeenergie an den Sekundärspeicher 63 abgegeben hat, zur Beheizung in einen Raum zu leiten.
Der erste Verteiler 7 ist mit dem zweiten Verteiler 62 kombiniert, wobei diese Verteileranordnung im oberen Bereich des Steigkanals 11 Verteilerklappen 7a und Tb umfaßt, die es gestatten, die Luft jeweils in den Aufenthaltsraum 1 oder nach außen zu leiten, und durch weitere Klappen 62a die Luft in Richtung des Speichers zu lenken.
Im folgenden sollen einige Erläuterungen zu den Vorteilen der dritten, vierten und fünften Ausführungsform der Erfindung gegeben werden.
Der mittlere Gesamtwirkungsgrad aufgrund des durch den thermischen Raum gebildeten abgeschlossenen Behälters beträgt 60% und ergibt etwa 3,5 kWh/ m2/Tag bis 0,93 kWh/m2/Tag.
Wenn man berücksichtigt, daß ein Element von 1,8 m Breite und 3 m Höhe, wie in F i g. 5 gezeigt, eine wirksame Aufnahmeoberfläche von 2 m2 aufweist, so erhält man entsprechend 7 kWh/Tag/Element bis 1.86 kWh/ Tag/Element
Geht man von der dritten Ausführungsform aus, bei der die Anordnung einen Reservespeicher 51 aufweist, so kann man annehmen, daß die Flüssigkeit anfangs eine Temperatur von 20° C und am Ende der Sonnenstrahlung 80°C aufweist. Wenn der Zwischenraum 3 geschlossen ist, so sind 10 1 der Flüssigkeit erforderlich, um 7 kWh/Tag anzusammeln.
Unter dem konstruktiven Gesichtspunkt kann der Sammelspeicher 51 folgende Abmessungen aufweisen: Breite: 150 cm; Höhe: 120 cm; Dicke: 6 cm.
Bei der vierten Ausführungsform, die einen Sammelspeicher 52 aufweist, kann man, wie zuvor, annehmen, daß die Flüssigkeit ursprünglich eine Temperatur von 20°C aufweist und wegen der geringen in dem Aufnahmespeicher enthaltenen Masse bei Sonnenstrahlung schnell auf eine Temperatur von 80° C ansteigt.
Zwischen der Flüssigkeit, die aus diesem Sammelspeicher 52 durch die Leitung 53 ansteigt, und derjenigen Flüssigkeit, die in diesen Sammelspeicher 52 durch die Leitung 54 zurückströmt, besteht eine Temperaturdifferenz von 6O0C, die eine theoretische Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 60cm/Sek bedingt, dabei kann man aufgrund verschiedener Verluste mit einer praktischen Umlaufgeschwindigkeit in der Größenordnung von 10 cm/Sek rechnen.
Nimmt man einen Durchmesser von 1 cm für die Steig- und Falleitung 53, 54 an, so liegt der thermische Energietransport in der Größenordnung von 2,3 kW/h. Dies reicht bei weitem aus, um die Sonnenstrahlungsenergie abzuführen, die bei 5 Stunden Einstrahlung maximal 700 W/m2 beträgt und beispielsweise 1,4 kW bei Abmessungen von 2 m2 des Sammelspeichers 52 betragen würde.
Bei der fünften Ausführungsform, bei der eine Auf-".^hrrie^lstte 61 vorgesehen ist, wird die in df?rp Zwischenraum 3 enthaltene Luft praktisch augenblicklich erwärmt und auf einem Temperaturniveau gehalten, das im wesentlichen von dem Strahlungswert der aufgenommenen Sonnenstrahlen abhängt.
Die Abmessungen der Anordnung können etwa die folgenden sein:
Die innere Isolation 2a kann eine Dicke von 6 cm bis 10 cm,
die Außenwand 2 eine maximale Dicke von 6 cm.
der Zwischenraum 3 eine Dicke von etwa 10 cm, und
das Fassadenelement 4 beispielsweise aus Dreifachglas eine Dicke mit Zubehör in der Größenordnung von 4 cm haben.
Damit beträgt die Dicke des Bauelementes 26 bis 30 cm.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (3) nach oben mit wenigstens einem Steigkanal (11) verlängert ist, welcher Warmluft in den oberen Teil des Wandelementes leitet, wobei der Verteiler (7) im oberen Teil dieses Steigkanals (11) angeordnet ist (Fig. 5). 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (3) einen geschlossenen Sammelspeicher (51) mit einer Speichermasse umschließt, die die aufgenommene Wärmeenergie speichert (F i g. 6). 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassadenelement (2) einen eine Flüssigkeit enthaltenden Sammelspeicher (52) aufnimmt, der mit einem Reservespeicher (55) in Verbindung steht, der mit Abstand von der Außenwand im Aufenthaltsraum angeordnet ist und Wärme in diesen abgibt (F i g. 7). 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (3) eine dünne und leichte Aufnahmeplatte (61) mit einer schwarzen Oberfläche und in seinem oberen Teil einen zweiten Verteiler (62) einschließt, durch den Warmluft in den Aufenthaltsraum (1) und/oder zu einem Sekundärspeicher (63) leitbar ist, welcher wenigstens einen Teil der für die Beheizung des Aufenthaltsraumes (1) erforderlichen Wärmeenergie abgibt (F i g. 9). 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den ersten Verteiler (7) der Austritt von Warmluft aus dem Zwischenraum (3) absperrbar ist. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reservespeicher (55) höher als der Sammelspeicher (52) liegt. 8. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sammelspeicher (51) bzw. im Aufnahmespeicher (52) enthaltene Flüssigkeit Wasser oder eine Mischung von Wasser und Frostschutzmittel ist. 9. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reservespeicher (55) bzw. der Sekundärspeicher (63) in einem Teil des Aufenthaltsraumes (1) angeordnet ist, der nicht der Sonnenstrahlung ausgesetzt ;st. 10 Patentansprüche:
1. Anordnung zum Lüften eines Aufenthaltsraumes mit mindestens einer Außenwand, der mit geringem Abstand ein Fassadenelement mit einem großen Strahlungskoeffizienten vorgesetzt ist, wobei der Unterteil des Zwischenraumes zwischen Außenwand und Fassadenelement ständig mit dem Unterteil des Aufenthaltsraumes verbunden ist, und der Oberteil dieses Zwischenraumes mit dem Oberteil des Aufenthaltsraumes verbindbar ist, gekennzeichnet durch,
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