DE2547387C2 - Device for heating or cooling rooms in a building - Google Patents

Device for heating or cooling rooms in a building

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Heizen bzw. Kühlen von Räumen eines Gebäudes mit einem außerhalb der Räume angeordneten und mittels eines eine Wärme- bzw. Kältequelle durchströmenden Wärmeträgermediums erwärmbaren bzw. abkühlbaren Wärmespeicher, der gegenüber den Räumen eine größere Wärmekapazität aufweist.The invention relates to a device for heating or cooling rooms of a building with a arranged outside the rooms and by means of a heat transfer medium flowing through a heat or cold source heatable or coolable heat accumulator, which has a greater heat capacity than the rooms.

Die Summe der auf die Außenflächen eines Gebäudes im Jahresablauf einstrahlenden Sonnenwärme ist in unseren Breiten größer als jene Wärmemenge, welche für das gleiche Gebäude zum Heizen im Winterhalbjahr erforderlich wäre. Daß es derzeit noch nicht möglich ist, die Sonnenenergie erfolgreich zum Heizen von Wohnräumen einzusetzen, beruht auf der Tatsache, daß etwa 75% der gesamten Jahreseinstrahlung auf die Sommerhälfte entfällt und daß es bisher nicht gelungen ist, diese großen Wärmemengen im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen zu sammeln, auf längere Zeit zu speichern und anschließend zu nutzen.The sum of the solar heat radiated onto the exterior surfaces of a building over the course of the year is in in our latitudes greater than the amount of heat required for heating the same building in the winter half-year would be required. That it is currently not yet possible to successfully use solar energy for heating Using living spaces is based on the fact that about 75% of the total annual irradiation is on the Summer half is omitted and that so far it has not been possible to use these large amounts of heat economically to collect reasonable limits, to save for a longer period of time and then to use.

Bei bekannten Einrichtungen der beschriebenen Art (vgl. US 32 95 591 und US 34 12 728) ist der Wärmespeicher in einem unteren Raum des Gebäudes oder in einem Kellerraum angeordnet. Der WärmespeicherIn known devices of the type described (see. US 32 95 591 and US 34 12 728) is the heat storage arranged in a lower room of the building or in a basement room. The heat storage

besitzt hier nur eine verhältnismäßig geringe Größe und folglich geringe Wärmekapazität. Folglich müssen zwischen dem Wärmespeicher und den Räumen beträchtliche Temperaturunterschiede aufrecht erhalten werden, damit für wenige Tage eine hinreichende Heizung bzw. Kühlung gewährleistet ist. Der Wärmeaustausch erfolgt dabei im Bedarfsfall dadurch, daß Luft durch den Wärmespeicher hindurch in die Räume geblasen wird. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einer anderen Ausführungsform (vgl. CH 2 34 555), bei der der Wärmespeicher in einer im Erdboden erstellten Speicherkammer abseits des Gebäudes angeordnet ist. Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt (vgl. US 26 04 268), bei der von einem Sonnenkollektor erwärmtes Wasser mittels einer Rohrschlange durch den unter dern Gebäude liegenden Erdboden geführt wird, so daß dieser Bereich des Bodens als Wärmespeicher wirkt. Dadurch sollen die unterhalb des Erdbodens befindlichen Gebäudewäiide so weit angewärmt werden, daß keine Kondensation auftritt. Bei dieser Ausführungsform kann die Heizung eines ebenerdigen Gebäudes mit Sonnenenergie fallweise für wenige Tage ausreichen.has here only a relatively small size and consequently low heat capacity. Consequently, there must be between the heat accumulator and the rooms considerable temperature differences can be maintained so that sufficient for a few days Heating or cooling is guaranteed. If necessary, the heat exchange takes place in that air is blown through the heat accumulator into the rooms. The situation is similar with one Another embodiment (see. CH 2 34 555), in which the heat storage is created in the ground Storage chamber is arranged away from the building. Furthermore, a device is known (see. US 26 04 268), in which water heated by a solar collector is passed through the under dern building lying ground is performed, so that this area of the ground acts as a heat store. As a result, the building valleys located below the ground are to be warmed up to such an extent that no condensation occurs. In this embodiment, the heating of a building at ground level can be used In some cases, solar energy is sufficient for a few days.

Die natürlichen Wärme- bzw. Kältequellen (Sonneneinstrahlung, Temperaturschwankungen der Atmosphäre) sind zwar ergiebig, ihre Temperatur weicht jedoch im allgemeinen nur wenig von der in den Räumen angestrebten Temperatur ab. Das bedeutet, daß die für die bekannten Einrichtungen notwendigen erheblichen Temperaturunterschiede zwischen dem Wärmespeicher und den Räumen nicht ohne weiteres erreicht werden können. Diese Temperaturunterschiede führen außerdem zu erheblichen Wärme- bzw. Kälteverlusten aus dem Wärmespeicher. Beides hat zur Folge, daß die Ausnutzung der natürlichen Wärme- bzw. Kältequellcn unbelnedigend bleibt.The natural sources of heat or cold (solar radiation, temperature fluctuations in the atmosphere) are productive, but their temperature generally deviates only slightly from that in the rooms target temperature. This means that the necessary for the known facilities considerable Temperature differences between the heat accumulator and the rooms cannot be easily achieved can. These temperature differences also lead to considerable heat and cold losses the heat storage. Both have the consequence that the utilization of the natural heat or cold sources remains unsavory.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzubilden, daß unter optimaler Ausnutzung der natürlichen Wärme- bzw. Kältequellen, mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand, eine gleichmäßige und langfristige Temperierung der Räume erreicht wird.In contrast, the invention is based on the object of providing a device of the type described at the outset To develop the genus in such a way that, with optimal use of natural heat or cold sources, with an economically justifiable effort, an even and long-term temperature control of the rooms is achieved.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe alternativ durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. Patentanspruches 2 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is alternatively achieved by what is stated in the characterizing part of the patent claim 1 or claim 2 specified features solved.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei unterkellerten oder mehrgeschossigen Bauten der Wärmespeicher als an die Begrenzungswände der zu temperierenden Räume großflächig anliegender Speicherkern aus einer Masse von Erde, Gesteinen oder dgl. ausgebildet ist. Mit dieser Ausführungsform kann ein Gebäude mit beliebig großem Wärmespeicher errichtet werden, wobei die gespeicherte Wärme nahezu vollständig genutzt wird. Bei ebenerdigen Bauten wird der Wärmespeicher als an die Fußböden der zu temperierenden Räume großflächig anliegender Unterbau im natürlich vorhandenen Bereich des Erdbodens ausgebildet. Das erforderliche Volumen wird dadurch sichergestellt, daß um das Gebäude im entsprechend entfernten Abstand der Bereich des Wärmespeichers vom übrigen Erdreich durch eine seitlich eingebrachte Wärme- und Feuchtigkeitsisolierung getrennt wird. Diese Ausführungsform kann bei bestehenden Gebäuden auch nachträglich eingebaut werden.An advantage of the invention is that in buildings with a basement or several storeys Heat storage as a large area adjacent to the boundary walls of the rooms to be tempered Storage core from a mass of earth, rocks or the like. Is formed. With this embodiment can a building can be erected with heat storage of any size, with the stored heat is almost completely used. In the case of buildings at ground level, the heat accumulator is used as being on the floors the rooms to be tempered large area adjacent substructure in the naturally existing area of the Formed on the ground. The required volume is ensured by the fact that around the building in correspondingly distant distance of the area of the heat storage from the rest of the ground by a laterally introduced heat and moisture insulation is separated. This embodiment can be used in existing buildings can also be retrofitted.

Beide Ausführungsformen haben zur Folge, daß die Räume mit dem Wärmespeicher eine Einheit vonBoth embodiments have the consequence that the rooms with the heat accumulator are a unit of

großer thermischer Trägheit darstellen, die sich beständig im thermischen Gleichgewicht befindet, so daß zwischen den Räumen und dem Wärmespeicher in der Regel nur geringe Temperaturabweichungen bestehen.represent great thermal inertia, which is constantly in thermal equilibrium, so that between the rooms and the heat storage in there are usually only minor temperature deviations.

Die Temperierung aller Räume, auch bei mehrgeschossigen Gebäuden, wird dadurch erreicht, daß der Wärmespeicher als an die Begrenzungswände bzw. Fußböden der zu temperierenden Räume großflächig anliegender Speicherkern oder Unterbau ausgebildet ist und folglich mit allen in Betracht kommenden Räumen im Strahlungsaustausch steht, so daß besondere Maßnahmen für den Wärmeübergang nicht notwendig sind. Die für einen bestimmten Zeitraum erforderliche Wärmekapazität läßt sich mit einem entsprechend großen Wärmespeicher von praktisch ohne weiteres realisierbaren Abmessungen und — auf Grund der besonderen Ausführung aus Erde, Gesteinen oder dgl. — mit geringem Aufwand erreichen. Für jede Jahreszeit läßt sich die erforderliche Anhebung oder Absenkung der Speichertemperatur durch Vorprogrammieren bestimmen.The temperature control of all rooms, even in multi-storey buildings, is achieved by the Heat storage as on the boundary walls or floors of the rooms to be tempered over a large area adjacent storage core or substructure is formed and consequently with all of the spaces in question is in the radiation exchange, so that special measures for the heat transfer are not necessary are. The heat capacity required for a certain period of time can be adjusted with a corresponding large heat storage of practically easily realizable dimensions and - due to the special execution made of earth, rocks or the like. - achieve with little effort. For every season the required increase or decrease in the storage tank temperature can be programmed in advance determine.

Um eine Steuerung des Wärmeaustausches zu ermöglichen, empfiehlt es sich, den den Räumen zugewandten Begrenzungsflächen des Wärmespeichers verstellbare Isolierwände bzw. Isolierböden zuzuordnen. To enable control of the heat exchange, it is recommended that the rooms to assign facing boundary surfaces of the heat accumulator adjustable insulating walls or insulating floors.

Als Wärmeträgermedium sind Luft oder Wasser bzw. andere Flüssigkeiten anwendbar. Wird Luft eingesetzt, so besteht für die Wärmeaufnahme des Speichers eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß zur Führung der Luft im Wärmespeicher gitterwandige Luftkanäle mit umliegenden Grob· und Mittelkornschichten in das als Speichernlasse dienende Erdreich eingebettet sind.Air or water or other liquids can be used as the heat transfer medium. If air is used, so there is an advantageous embodiment for the heat absorption of the memory that for guidance the air in the heat accumulator has lattice-walled air channels with surrounding coarse and medium-grain layers into the Soil serving as a storage tank are embedded.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen also darin, daß unter optimaler Ausnutzung der natürlichen Wärme- bzw. Kältequellen eine Heizung und Kühlung umfassende gleichmäßige Temperierung — insbesondere für in Leichtbauweise erstellte Gebäude — erreicht wird, und zwar auch bei Räumen üblicher Wohnbauten, die in der Regel zumindest unterkellert, wenn nicht sogar mehrgeschossig ausgeführt sind. Die dazu erforderliche Wärmekapazität des Wärmespeichers läßt sich ohne weiteres mit geringem Aufwand realisieren. Die vorzugsweise mittels der atmosphärischen Tecnperaturschwankungen und des Sonnenkollektors auszunutzenden natürlichen Energiequellen können — was bisher nicht möglich schien — auch bei Großbauten bis zu einemThe advantages achieved by the invention consist essentially in the fact that under optimal Utilization of the natural heat or cold sources a heating and cooling comprehensive uniform Temperature control - especially for lightweight buildings - is achieved, even with Rooms in common residential buildings, which as a rule at least have a basement, if not even multi-storey are executed. The heat capacity of the heat accumulator required for this can easily be added Realize with little effort. The preferably by means of the atmospheric temperature fluctuations and the solar collector can use natural energy sources - which was previously not possible seemed - even with large buildings up to one

ι Ganzjahresbetrieb ohne weitere Maßnahmen ausreichen. Für kleinere Bauten kann eine zusätzliche Heizung erforderlich werden; der dafür notwendige Aufwand für Brennstoffe bzw. elektrische Energie ist jedoch gering, da die erfindungsgemäße Einrichtungι Year-round operation is sufficient without further measures. Additional heating may be required for smaller buildings; the one necessary for it However, the cost of fuel or electrical energy is low because the device according to the invention

ίο zumindest eine wirkungsvolle Grundtemperierung sichert. ίο at least ensures effective basic temperature control.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels, bei dem beide erfindungsgemäßen Lösungen in einer Zeichnung zusammengefaßt sind, näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den Aufriß undThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in which both solutions according to the invention are summarized in a drawing. It shows
Fig. 1 the front view and

F i g. 2 den Grundriß eines Gebäudes mit einer Einrichtung zum Heizen bzw. Kühlen der Räume gemäß der Erfindung.F i g. FIG. 2 shows the floor plan of a building with a device for heating or cooling the rooms according to FIG the invention.

Die Einrichtung besteht aus einem zwischen die Räume einüezogenen Speicherkern 3 in Form einer Masse aus Erde, Gesteinen oder dgl. Zwischen den Räumen 10 und dem Speicherkern 3 sind verstellbare Isolierwände 6 angeordnet. Der Speicherkern 3 und der Umerbau 4 sind von Kanälen 5 durchzogen, die über Ein- bzw. Auslaßöffnungen 1, 9 mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen. Der im natürlich vorhandenen Boden als Unterbau erstellte Wärmespeicher 4 ist seitlich gegen das angrenzende Erdreich sowieThe device consists of a storage core 3 inserted between the rooms in the form of a Mass of earth, rocks or the like. Between the spaces 10 and the storage core 3 are adjustable Insulating walls 6 arranged. The memory core 3 and the conversion 4 are traversed by channels 5, which over Inlet and outlet openings 1, 9 are in communication with the free atmosphere. The im of course existing soil created as a substructure heat storage 4 is laterally against the adjacent soil as well

jo nach oben gegen die freie Atmosphäre mit einer Wärme- und Feuchtigkeitsisolierung 7 versehen. Im Ausführungsbeispiel, in dem als Wärmeträgermedium Luft vorgesehen ist, sind die Kanäle 5 als gitterwandige Kanäle mit umliegenden Grob- und Mittelkornschich-jo up against the free atmosphere with a Heat and moisture insulation 7 provided. In the exemplary embodiment in which as the heat transfer medium Air is provided, the channels 5 are grid-walled channels with surrounding coarse and medium grain layers

i'i ten ausgeführt. Der Luftdurchsatz wird durch einen umsteuerbaren Ventilator 8 oder durch natürlichen Auftrieb bewirkt. Zur Ausnutzung der Sonneneinstrahlung zur Erwärmung der Luft ist ein Sonnenkollektor 2 vorgesehen. A.ußerdem läßt sich im Bedarfsfall mittelsi'i th executed. The air throughput is controlled by a reversible fan 8 or caused by natural buoyancy. To take advantage of the sun's rays A solar collector 2 is provided for heating the air. A. In addition, if necessary, you can use

·«> im einzelnen nicht erläuterter Ventilklappen ein Zusatzerhitzer 11 parallelschalten.· «> Valve flaps not explained in detail Connect additional heater 11 in parallel.

Ausgezogene Pfeile zeigen den Heizbetrieb über Sonnenkollektor, Zusatzerhitzer oder warmer Außenluft an, gestrichelte Pfeile den Kühlbetrieb zur NachtzeitSolid arrows show heating via solar collectors, additional heaters or warm outside air on, dashed arrows indicate cooling mode at night

'j im Sommer.'j in summer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zum Heizen bzw. Kühlen von Räumen eines Gebäudes mit einem außerhalb der Räume angeordneten und mittels eines eine Wärmebzw. Kältequelle durchströmenden Wärmeträgermediums erwärmbaren bzw. abkühlbaren Wärmespeicher, der gegenüber den Räumen eine größere Wärmekapazität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher als an die Begrenzungswände der zu temperierenden Räume großflächig anliegender Speicherkern aus einer Masse von Erde, Gesteinen oder dgl. ausgebildet ist und daß der Wärmeübergang zwischen dem Wärmespeicher und den Räumen durch Strahlungsaustausch erfolgt. 1. Device for heating or cooling rooms of a building with an outside of the Rooms arranged and by means of a heat or. Cold source flowing through the heat transfer medium heatable or coolable heat storage, which is larger than the rooms Has heat capacity, characterized in that the heat accumulator as to the Boundary walls of the rooms to be tempered, large-area adjacent storage core from one Mass of earth, rocks or the like. Is formed and that the heat transfer between the Heat storage and the rooms takes place through radiation exchange. 2. Einrichtung zum Heizen bzw. Kühlen von Räumer, eines Gebäudes mit einem außerhalb der Käume angeordneten und mittels eines eine Wärmebzw. Kältequelle durchströmenden Wärmeträgermediums erwärmbaren bzw. abkühlbaren Wärmespeicher, der gegenüber den Räumen eine größere Wärmekapazität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher als an die Fußböden der zu temperierenden Räume großflächig anliegender Unterbau mit einer größeren Grundfläche als das Gebäude im natürlich vorhandenen Bereich des Erdbodens (4) ausgebildet ist und daß der im Freien liegende Teil des Wärmespeichers zumindest seitlich und nach oben mit einer Wärme- und Feuchtigkeitsisolierung versehen ist.2. Device for heating or cooling of scrapers, a building with an outside of the Käum arranged and by means of a Wärmebzw. Cold source flowing through the heat transfer medium heatable or coolable heat storage, which is larger than the rooms Has heat capacity, characterized in that the heat accumulator than to the floors of the temperature-regulating rooms large-area adjacent substructure with a larger base area than that Building in the naturally existing area of the ground (4) is formed and that the outdoors lying part of the heat accumulator at least laterally and at the top with heat and moisture insulation is provided. 3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gckennzcichncl, daß den den Räumen zugewandten Begrenzungsflächer des Wärmespeichers (3, 4) verstellbare Isolierwände (6) bzw. Isolierböden zugeordnet sind.3. Device according to claim I or 2. gckennzcichncl characterized in that the facing the rooms Boundary surfaces of the heat accumulator (3, 4) adjustable insulating walls (6) or insulating floors assigned. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmespeicher (3, 4) gittcrwandigc Luftkanal«-· (5) mit umliegenden Grob- und Mittelkornschichten in das als .Speichermasse dienende Erdreich eingebettet sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat accumulator (3, 4) Lattice-walled air duct «- · (5) with surrounding Coarse and medium-grain layers are embedded in the soil serving as storage mass.
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EP0637722A1 (en) * 1993-08-05 1995-02-08 Johannes Dr.-Ing. Schmitz Method for controlling the temperature of rooms in buildings and implementing device for the method

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