DE2547214A1 - Anlage zur waermerueckgewinnung und zur gleichzeitigen ausnutzung von luft- und sonnenenergie - Google Patents

Anlage zur waermerueckgewinnung und zur gleichzeitigen ausnutzung von luft- und sonnenenergie

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DE2547214A1 DE19752547214 DE2547214A DE2547214A1 DE 2547214 A1 DE2547214 A1 DE 2547214A1 DE 19752547214 DE19752547214 DE 19752547214 DE 2547214 A DE2547214 A DE 2547214A DE 2547214 A1 DE2547214 A1 DE 2547214A1
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Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte
-Jh 25472U
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte:
46 526/RS1
43 Essen 1,Theaterplatz 3, Postf.789
17. Oktober 1975
Patentanmeldung
Energietechnik GmbH 4^ Essen - Kettwig
Freihofstraße
31
Anlage zur Wärmerückgewinnung und zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmerückgewinnung und zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie in Verbindung mit einem Gebäude, ζ. B. in Verbindung mit einem Wohn-, Büro- und/oder Geschäftshaus.
Die erkennbar gewordene Verknappung und die außerdem aufgetretene Verteuerung der Primärenergie hat dazu geführt, daß man sich ernsthaft mit der Wärmerückgewinnung, d. h. z. B. bei Gebäuden
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mit dem Ziel, eine Wärmeabgabe nach außen zu verhindern, und mit der Ausnutzung bislang ungenutzt gebliebener Energiequellen befaßt. Solche Energiequellen sind z. B. die uns umgebende Luft, deren Energieinhalt, d. h. Wärmeinhalt, ausgenutzt werden kann, und die Sonne. In die Praxis hat die Ausnutzung der Luftenergie und die Ausnutzung der Sonnenenergie bisher kaum Eingang gefunden. Das läßt sich möglicherweise ändern, wenn man das Problem der Wärmerückgewinnung und das Problem der Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie mit einer Anlage zu lösen versucht, so daß der Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, eine entsprechende Anlage, also eine Anlage zur Wärmerückgewinnung und zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie, und zwar in Verbindung mit einem Gebäude, anzugeben.
Die erfindungsgemäße Anlage ist zunächst und im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Zulufteinlaß, durch ein Gebläse zum Ansaugen der Luft, durch einen ersten Wärmetauscher, durch den die angesaugte Luft geführt wird und der zumindest einen Teil der rückzugewinnenden Abwärme des Gebäudes und/oder die auszunutzende Sonnenenergie aufnimmt und an die hindurchgeführte Luft abgibt, durch einen zweiten Wärmetauscher, durch den die im ersten Wärmetauscher erwärmte Luft geführt wird und in dem der erwärmten Luft ein Teil ihrer Wärme entzogen wird, durch einen Abluftauslaß und durch einen dem zweiten Wärmetauscher nachgeschalteten Wärmeverbraucher. Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird also einerseits ein Teil der (ohne die erfindungsgemäße Anlage nach außen abgegebenen) Abwärme rückgewonnen, andererseits gleichzeitig, d. h. mit ein und derselben Anlage, Luftenergie und Sonnenenergie ausgenutzt und schließlich die Ausnutzungsmöglichkeit der Luftenergie dadurch erhöht, daß die Luft, deren Wärmeinhalt ausgenutzt werden soll, mit Hilfe der Abwärme und/oder der gleichzeitig ausgenutzten Sonnenenergie auf eine höhere Temperatur gebracht wird.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Anlage auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, besteht der erste Wärmetauscher, also der Wärmetauscher, durch den die angesaugte Luft geführt wird und der zumindest einen Teil der rückzugewinnenden Abwärme des Gebäudes und/oder die auszunutzende Sonnenenergie aufnimmt und an die hindurchgeführte Luft abgibt, aus zumindest einem Teil der Außenhaut des entsprechenden Gebäudes und aus einem innerhalb des entsprechenden Gebäudes angeordneten, mit dem entsprechenden Teil der Außenhaut des Gebäudes den ersten Wärmetauscher bildenden Ergänzungskörper. Mit anderen Worten wird der erste Wärmetauscher gebildet einerseits aus einem Teil der ohnehin vorhandenen Außenhaut des entsprechenden Gebäudes, andererseits aus einem zusätzlich vorzusehenden Bauteil, nämlich dem Ergänzungskörper. Dieser Ergänzungskörper nimmt die vom Inneren des Gebäudes durch dessen Decken und Wände und deren Isolation dringende Abwärme auf und gibt sie an die vorbeiströmende Luft, deren Temperatur erhöhend, ab.
Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten, den ersten Wärmetauscher so zu gestalten, daß er in der Lage ist, zumindest einen Teil der rückzugewinnenden Abwärme des Gebäudes und die auszunutzende Sonnenenergie aufzunehmen. Eine erste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem ersten Wärmetauscher gehörende Teil der Außenhaut des Gebäudes, z. B. ein Teil des Daches und/oder ein Teil der Fassade, weitgehend wärmeabsorbierend ausgeführt ist, - so daß sich dieser Teil der Außenhaut des Gebäudes durch Sonneneinstrahlung erwärmt und die
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aufgenommene Sonnenenergie an die vorbeigeführte Luft abgibt. Eine andere Ausfuhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem ersten Wärmetauscher gehörende Teil der Außenhaut des Gebäudes, z. B. ein Teil des Daches und/oder ein Teil der Passade, weitgehend warmedurchlassig und der Ergänzungskörper weitgehend wärmeabsorbierend ausgeführt sind. Bei dieser Ausführungsform gelangt also die Sonnenenergie durch den zu dem ersten Wärmetauscher gehörenden Teil der Außenhaut des Gebäudes auf den Ergänzungskörper, wo sie absorbiert wird und zu einer Erwärmung des Ergänzungskörpers führt.
Um gleichsam den "Wirkungsgrad" der erfindungsgemäßen Anlage zu erhöhen, können verschiedene Maßnahmen verwirklicht werden. Zunächst empfiehlt es sich, die Wärmeabsorptionsfähigkeit des zu dem ersten Wärmetauscher gehörenden Teils der Außenhaut des Gebäudes bzw. die Wärmeabsorptionsfähigkeit des Ergänzungskörpers durch eine Schwärzung seiner der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Aufnahmeseite zu erhöhen. Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung des "Wirkungsgrades" ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsfähigkeit des zu dem ersten Wärmetauscher gehörenden Teils der Außenhaut des Gebäudes und/oder die Wärmeübertragungsfähigkeit des Ergänzungskörpers durch auf der der vorbeigeführten Luft zugewandten Abgabeseite vorgesehene Rippen oder dergleichen erhöht wird. Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit der Erhöhung des "Wirkungsgrades" der erfindungsgemäßen Anlage darin, den zu dem ersten Wärmetauscher gehörenden Teil der Außenhaut des Gebäudes mit einer Reflexionsschicht zu versehen, die für Wärmestrahlen im wesentlichen nur von außen nach innen durchlässig ist, - so daß zwar Warmestrahlen eintreten, nicht jedoch austreten können.
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Im übrigen kann es zweckmäßig sein, Maßnahmen vorzusehen, um die Menge und/oder die Strömung der der erfindungsgemäßen Anlage zugeführten Luft zu beeinflussen. So kann z. B. der Querschnitt des Zulufteinlasses und/oder der Querschnitt des ersten Wärmetauschers veränderbar sein. Auch besteht die Möglichkeit, innerhalb des ersten Wärmetauschers vorzugsweise verstellbare Luftleiteinrichtungen vorzusehen.
Schließlich befaßt sich die Erfindung auch mit der weiteren "Verarbeitung" der rückgewonnenen Abwärme und/oder der gewonnenen Luft- und Sonnenenergie. Insoweit lehrt die Erfindung, den zweiten Wärmetauscher als Wärmepumpe auszuführen und/oder den Wärmeverbraucher als Warmwasserheizung auszuführen und/oder zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Wärmeverbraucher einen Wärmespeicher anzuordnen. .. _ . .
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert; die einzige Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anlage zur Wärmerückgewinnung und zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie.
Die in der Figur dargestellte Anlage dient zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie in Verbindung mit einem nur angedeuteten Gebäude 1, z. B. einem Wohn-, Büro- und/oder Geschäftshaus. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht diese Anlage aus zwei Zulufteinlässen 2, aus einem nicht dargestellten Gebläse zum Ansaugen der Luft, aus einem ersten Wärmetauscher 3* durch den die angesaugte Luft geführt wird und der zumindest einen Teil der rüekzugewinnenden Abwärme des Gebäudes 1 und/oder die auszunutzende Sonnenenergie aufnimmt und an die hindurchgeführte Luft abgibt, aus einem zweiten Wärmetauscher k, durch den
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die im ersten Wärmetauscher 3 erwärmte Luft geführt wird und in dem der erwärmten Luft ein Teil ihrer Wärme entzogen wird, aus einem Abluftauslaß 5 und aus einem dem zweiten Wärmetauscher 4 nachgeschalteten Wärmeverbraucher 6.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der erste Wärmetauscher 3 aus einem Teil der Außenhaut 7 des Gebäudes 1 und aus einem innerhalb des Gebäudes 1 angeordneten, mit dem entsprechenden Teil der Außenhaut 7 des Gebäudes 1 den ersten Wärmetauscher 3 bildenden Ergänzungskörper 8. Der zu dem ersten Wärmetauscher 3 gehörende Teil der Außenhaut 7 des Gebäudes 1, nämlich ein Teil des Daches 9 und ein Teil der Fassade 10, ist weitgehend wärmedurchlässig ausgeführt, während der Ergänzungskörper 8 weitgehend wärmeabsorbierend ausgeführt ist.
In der zu der einzigen Figur gehörenden Vergrößerung ist angedeutet, daß die Wärmeabsorptionsfähigkeit des Ergänzungskörpers durch eine Schwärzung seiner der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Aufnahmeseite 11 erhöht ist. Im übrigen sind die Wärmeübertragungsfähigkeit des zu dem ersten Wärmetauscher 3 gehörenden Teils der Außenhaut 7 des Gebäudes 1 und die Wärmeübertragungsfähigkeit des Ergänzungskörpers 8 durch auf den der vorbeigeführten Luft zugewandten Abgabeseiten 12 und 13 vorgesehene Rippen 14 oder dergleichen erhöht. Schließlich ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage der "Wirkungsgrad" noch dadurch erhöht, daß der zu dem ersten Warmetauscher 3 gehörende Teil der Außenhaut 7 des Gebäudes 1 mit einer Reflexionsschicht versehen ist, die für Wärmestrahlen im wesentlichen nur von außen nach innen durchlässig ist.
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. 40 .
In der einzigen Figur ist nicht dargestellt, daß der zweite Wärmetauscher 4 als Wärmepumpe ausgeführt sein kann, daß der Wärmeverbraucher 6 als Warmwasserheizung ausgeführt sein kann und daß zwischen dem zweiten Wärmetauscher 4 und dem Wärmeverbraucher 6 ein Wärmespeicher angeordnet sein kann.
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Claims (13)

  1. Andrejewslri, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    .«. 25472H
    Patentansprüche:
    ι. Anlage zur Wärmerückgewinnung und zur gleichzeitigen Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie in Verbindung mit einem Gebäude, z. B. in Verbindung mit einem Wohn-, Büro- und/oder Geschäftshaus, gekennzeichnet durch einen Zulufteinlaß (2), durch ein Gebläse zum Ansaugen der Luft, durch einen ersten Wärmetauscher (3), durch den die angesaugte Luft geführt wird und der zumindest einen Teil der rückzugewinnenden Abwärme des Gebäudes und/oder die auszunutzende Sonnenenergie aufnimmt und an die hindurchgeführte Luft abgibt, durch einen zweiten Wärmetauscher (4), durch den die im ersten Wärmetauscher (3) erwärmte Luft geführt wird und in dem tier erwärmten Luft ein Teil ihrer Wärme entzogen wird, durch einen Abluftauslaß (5) und durch einen dem zweiten Wärmetauscher (4) nachgeschalteten Wärmeverbraucher (6).
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Zulufteinlasses (2) veränderbar ist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (3) aus zumindest einem Teil der Außenhaut (7) des entsprechenden Gebäudes (1) und aus einem innerhalb des entsprechenden Gebäudes (1) angeordneten, mit dem entsprechenden Teil der Außenhaut (7) des Gebäudes (1) den ersten Wärmetauscher (3) bildenden Ergänzungskörper (8) besteht.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem ersten Wärmetauscher (3) gehörende Teil der Außenhaut (7) des Gebäudes (1), z. B. ein Teil des Daches (9) und/oder ein Teil der Fassade (10), weitgehend wärmeabsorbierend ausgeführt ist.
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  5. 5. Anlage nach Anspruch ~5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem ersten Wärmetauscher (3) gehörende Teil der Außenhaut (7) des Gebäudes (I), z. B. ein Teil des Daches (9) und/oder ein Teil der Passade (10), weitgehend wärmedurchlässig und der Ergänzungskörper (S) weitgehend wärmeabsorbierend ausgeführt sind.
  6. 6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabsorptionsfähigkeit des zu dem ersten Wärmetauscher (3) gehörenden Teils der Außenhaut (7) des Gebäudes (1) bzw. die Wärmeabsorptionsfähigkeit des Ergänzungskörpers (8) durch eine Schwärzung seiner der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Aufnahmeseite (11) erhöht ist.
  7. 7· Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsfähigkeit, des zu dem ersten Wärmetauscher (3) gehörenden Teils der Außenhaut (7) des Gebäudes (1) und/oder die Wärmeübertragungsfähigkeit des Ergänzungskörpers (δ) durch auf der der vorbeigeführten Luft zugewandten Abgabeseite (12, 13) vorgesehene Rippen (14) oder dergleichen erhöht ist.
  8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis Ί> dadurch gekennzeichnet, daß der zu dem ersten Wärmetauscher (3) gehörende Teil der Außenhaut (7) des Gebäudes (1) mit einer Reflexions schicht (15) versehen ist, die für Wärmestrahlen im wesentlichen nur von außen nach innen durchlässig ist.
  9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des ersten Wärmetauschers (3) veränderbar ist.
  10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ersten Wärmetauschers (3) vorzugsweise verstellbare Luftleiteinrichtungen vorgesehen sind.
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    κ». 25472H
  11. 11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (4) als Wärmepumpe ausgeführt ist.
  12. 12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverbraucher (6) als Warmwasserheizung ausgeführt ist.
  13. 13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Wärmetauscher (4) und dem V/ arme verbraucher (6) ein Wärmespeicher angeordnet ist.
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