DE3102308C2 - Energiezelle zur Erzeugung von Wärme für die Gebäudeheizung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energiezelle zur

Erzeugung von Wärme für die Gebäudeheizung, mit einer Raumhülle, in der zahlreiche Baukomponenten, einschließlich Regeleinrichtungen mit verbindenden Leitungen und Außenanschlüssen betriebsfertig enthalten sind.

Eine derartige Energiezelle ist durch die europäische Patentanmeldung 0 019 820 bekanntgeworden. Diese enthält eine Raumhülle, in welcher als Wärmeerzeuger eine Wärmepumpe mit zugeordneter Regeleinrichtung eingebaut ist, um sowohl aus Umweltwärme eine Wärmegewinnung als auch aus Transmissionswärror eine Wärmerückgewinnung zu erreichen. Dieser be kannten Energiezelle liegt der Gedanke zugrunde, daß es für die handwerklich orientierten Heizungsbaufirmen praktisch unmöglich ist, die große Zahl von Bauteilen zusammenzufügen, welche für eine komplizierte Anlage zur Gewinnung von Umweltwärme und zur RüJkgewin nung von Transmissionswärme benötigt werden. Selbst für größere Heizungsbaufirmen, die über genügend qualifiziertes Personal verfugen, ist der handswerksmäßige Zusammenbau der zahlreichen Bauteile für eine solche Anlage derart zeitraubend, daß zunächst die Unkosten der planerischen Vorbereitungsarbeit und dann der Zusammenbau der Komponenten vor Ort so hoch werden, daß dadurch die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage gestellt wird. Hinzu kommt, daß diese Schwierigkeiten nicht nur ein erhöhtes Risiko zur Folge haben, sondern auch auf Bauherren und Architekten psychologisch abschreckend wirken und infolgedessen die volkswirtschaftlich dringend notwendige Massenanwendung derartiger Anlagen nicht in dem Maße fortschreitet, wie dies vom Standpunkt der Primärener gie-Einsparung aus dringend notwendig ist Wenn dann eine solche Anlage mehrere unterschiedliche Wärmeerzeuger, Wärmespeicher, -Austauscher usw. enthalten soll, vergrößern sich obige Probleme entsprechend. Zu diesen allgemeinen Schwierigkeiten kommt aber noch ein spezielles Problem hinzu: Häuser aller Art, insbesondere aber Wohnhäuser, werden bekanntlich in der Regel individuell entworfen oder zumindest individuell so gestaltet, daß eine Vielzahl räumlicher Anordnungen zu berücksichtigen sind. Dies bezieht sich nicht nur auf die verschiedenartige Größe und die Anordnung der Räume innerhalb des Gebäudes, sondern auch auf die verschiedenartigen räumlichen Anforderungen der Heizungsanlage, im einzelnen z. B. des Abgaskamins, der Luft-Kanäle der Wärmeerzeuger

■»ο usw. Hinzu kommt schließlich, daß der hohe Spezialisierungsgrad der Industrie im allgemeinen und auf diesem Gebiet im besonderen eine weitgehende Aufsplitterung der Fertigung zur Folge gehabt hat. Dies bedeutet, daß die zahlreichen Baukomponenten für Heizungsanlagen,

*5 wie z. B. Heizkessel, Wärmepumpen, Wärmespeicher, Armaturen, Rohrleitungen, Meß- und Regelgeräte usw. von einer Vielzahl unterschiedlich spezialisierter Herstellerfirmen entwickelt, angeboten und verkauft werden.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Energiezelle zur Erzeugung von Wärme für die Gebäudeheizung zu schaffen, welche die für den jeweiligen Anwendungsfall wichtigsten Bau-Komponenten neuzeitlicher Energieanlagen enthält und als Fertigkonstruktion in variabler Weise, entsprechend den unterschiedlichen örtlichen Anforderungen bzw. Gebäudegestaltungen serienmäßig hergestellt werden kann, so daß sie als Ganzes an die einzelnen Heizungsbaufirmen geliefert und von diesen mit äußerst geringem Arbeitsaufwand montiert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Baukomponenten z. B. mindestens zwei durch unterschiedliche Energiearten zu betreibende Wärmeerzeuger und wenigstens ein Wärmespeicher und Wärmeaustauscher mit ihren zugeordneten Förderund Regeleinrichtungen jeweils schaltungsmäöig und räumlich zu Funktionsgruppen zusammengefaßt sind, und diese Funktionsgruppen zur räumlich wandelbaren

Positionierung innerhalb der Raumhülle in ihren Baumaßen auf ein Grundmaß (Grund-Modul) abgestimmt sind.

Erfindungsgemäß werden folglich eine Reihe von Baukomponenten, die einer Aufgabe dienen, schaltungsmäßig und räumlich zu Funktionsgruppen zusammengefaßt, und diese Funktionsgruppen können dann vorteilhaft innerhalb der Raumhüüe verschieden positioniert bzw. in verschiedener Reihenfolge kombiniert werden, und zwar alles fabrikmäßig. Nach der Variationsrechnung ergeben sich z.B. bei drei Funktionsgruppen 1x2x3 = 6 mögliche Reihenfolgen bzw. Positionierungsmögüchkeiten, nämlich 1—2—3, 1—3—2, 2-3-1, 2-1—3, 3-1-2,3-2-1. Die für die am Gebrauchsort vorliegenden Anforderungen eingestellte bzw. angepaßte Energiezelle wird dann funktionsbereit an die jeweilige Heizungsbaufirma geliefert und kann von dieser einfach und kostensparend an die gebäudeseitigen Leitungen, Schächte, Kanäle usw. für Energiezufuhr und Wärmenutzung angeschlossen werden. Die unterschiedliche Kombination der Funktionsgruppen in der Fabrik kann vorteilhaft unter Verwendung der EDV-Technik erfolgen, wodurch eine weitere Rationalisierung und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Die Energiezellen können, je nach Zahl und Anordnung ihrer Funktionsgruppen, an verschiedenen Stellen der zu beheizenden Gebäude aufgestellt bzw. in diese eingebaut werden und vor allem auch, z. B. bei der Altbau-Modernisierung, von außen einem bestehenden Gebäude zugefügt werden. Vorteilhaft können femer auch die Verbindungsleitungen unter den Funktionsgruppen standardisiert werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht wird. Die Aufstellung der Energie/eile in einem Neubau oder auch απ einem bereits bestehenden Gebäude kann z. B. mit Hilfe eines mobilen Krans erfolgen. Auf Grund der räumlich wandelbaren Positionierung sind die Funktionsgruppen, z. B. für Reparaturzwecke oder für eine Erneuerung auch leicht austauschbar.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Wenn z. B. die Außenanschlüsse sowie die verbindenden Leitungen zwischen den Funktionsgruppen in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Positionierung der Funktionsgruppen in ihrer Lage in der Raumzelle veränderbar sind, wird der Ein- oder Anbau der Energiezelle an verschiedenen Stellen eines Gebäudes weiter erleichtert Die Außenanschlüsse können dann jeweils an der montagemäßig günstigsten Seite der Energiezelle vorgesehen sein bzw. die für die Wärmeversorgung des Gebäudes erforderlichen Leitungen sowie die Leitungen für die Energiezufuhr können an verschiedenen Seiten der Energiezelle angeschlossen werden.

Die räumlich verschiedene Positionierung der Funktionsgruppen wird vereinfacht, wenn nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Raumhülle drei horizontal übereinander und/oder nebeneinander liegende Einbauzonen aufweist, wobei ζ. Β die ttiittleret Einbauzone im wesentlichen die Baukomponenten für Wärmeerzeugung* -Speicherung, -Austausch sowie -Transport (Pumpen) und die obere und untere Einbauzonen Leitungen. Schächte. Kanäle od. dgl. aufnehmen.

Eine weitere Vereinfachung in obiger Hinsicht sowie insbesondere eine crie'chtertc Verlegung der Leitungen in der unleren Einbauzone erreicht man, wenn zwei horizontale Einbauzonen uurch einen aufgeständerten Boden voneinander getrennt sind.

Vorteilhaft ist ferner die Energiezelle mittels als Schnellkupplungen ausgebildeten Außenanschlössen mit den gebäudeseitigen Teilen eines Heiz- und ggf. Wärmegewinnungssystems zu verbinden.

Die Raumhülle kann z. B, ein Teil einer Fertiggarage bilden. Die Raumhülle kann aber auch aus Einzelelementen zusammengesetzt sein. Schließlich kann die Raumhülle auch aus einem einteiligen Hohlkörper mit

ίο einer abnehmbaren Verkleidungsplatte an einer Seite bestehen.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer beispielhaft drei Funktionsgruppen enthaltenden Energiezelle mit aufgeschnittener Raumhülle,

Fig.2 eine Vorderansicht der Energiezelle der Fig. 1, jedoch mit einem aufgeständerten Boden; die Raumhülle ist hier gleichfalls ohne Vorderwand gezeigt, Fig.3 eine der Fig.2 ähnliche Vorderansicht einer

Energiezeiie, in der jedoch die drei Funktic nsgruppen in einer unterschiedlichen Reihenfolge positioniert sind und die Kompakt-Raumzelle kein Bodenelement besitzt,

Fig.4—8 unterschiedliche Energiezellen in verschiedenen räumlichen Zuordnungen zu Gebäuden und

Fig.6a—8a die entsprechenden Grundrisse zu den Gebäudeanordnungen der F ig. 6—8.

die Ausführungsbeispiele sind für eine Gebäudeheizung ausgelegt, weiche »bivalent« arbeitet, was bedeutet, daß die Deckung des größten Teils des Heizenergiebedarfs mit Hilfe einer Wärmepumpe und diejenige des Spitzenbedarfs unter ungünstigen Außentemperaturen mittels eines Heizkessels erfolgt, der mit Öl, Gas oder festen Brennstoffen befeuert werden kann. Die Wärmepumpe soll die Energie lediglich beispielhaft aus der Umgebungsluft entnehmen. In den dargestellten Ausführungsbeispielen werden folglich als wesentliche Baukomponenten zwei durch unterschiedliche Energiearten betriebene Wärmeerzeuger und außerdem ein Wärmespeicher vorgesehen. Die Baukomponenten sind dementsprechend in drei Funktionsgruppen schaltungsmäßig und räumlich zusammengefaßt, nämlich in einer Funktionsgruppe 1 mit der Wärmepumpe 10, einer Funktionsgruppe 2 mit dem Heizkessel 11 und einer Funktionsgruppe 3 mit dem Wärmespeicher 12. Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2 sind die Funktionsgruppen in einer ihren Bezugszahlen 1—2—3

so entsprechenden Reihenfolge angeordnet. Die Funktionsgruppe 1 umfaßt neben der Wärmepumpe 10 einen mit dieser durch Leitungen verbundenen Wärmeaustauscher oder Verdampfer 3P sowie nicht gezeigte Regel- und Fri^ereinrichtungen (Geblöse) für das Wärme* transportmedium »Luft«. In der Funktionsgruppe 2 sind im wesentlichen cter Heizkessel 11 mit seinem zugeordneten Gas- oder Ölbrenner 37 zusammengefaßt, während die Funktionsgruppe 3, wie schon oben erwähnt, als wesentliche Baukomponente den Wärmespeicher 12 enthält.

Fig, 1 zei|t im einzelnen eine Energiezelle mit den Funktionsgruppen 1, 2, 3 innerhalb einer als Kompakt-Raumzelle 14 ausgeführten Raumhülle, die beispielsweise aus drei einstückig miteinander verbundenen

*" WandelemTiten 14a— 14c, je einem einstückig mit letzterem verbundenen Bodenelemcnt 14c/und Deckenelement 14c besteht und auf der sechsten Seite (im abgebildeten Ausführungsbeispiel nach vorn) durch eine

abnehmbare Verkleidungsplatte I4A abgeschlossen ist. Diese Verkleidungsplatte 14/ weist Ausschnitte für Bedienungselenicnte 30 der Funktionsgruppen I, 2, 3 auf und kann durch wenige Handgriffe, /.. B. im Falle einer notwendigen Revision oder Reparatur, abgenommen werden. An Stelle einer solchen Verkleidungsplatte kann auch z. B. eine Tür mit zwei Flügeln vorgesehen sein. Diese Ausführungsform der Kompakt-Raumzelle 14 ist speziell von Vorteil in der Kombination mit einer fertiggarage 18 nach den Fig. 6-8. Der hintere Teil dieses Bauwerks wird dabei für die Energiezelle, der vordere Teil als eigentliche Ciarage genutzt. Dabei kann der hintere, die Energiezelle darstellende Teil als Anbaiiteil oder alternativ auch einstückig mit dem Ciaragen-Körpcr ausgeführt sein.

Ein weiteres, für den praktischen Erfolg entscheidendes Merkmal der hier beschriebenen Ausführiingsbeispiele von Energiezellen besteht in der Bildung von drei horizontal übereinanderliegenden Einbauzonen in der Raumhüllc bzw. Kompakt-Raiimzelle 14, wobei die nii ι tiere Einbauzone 34b im wesentlichen die Wärmepumpe 10. den Verdampfer 38. Heizkessel 11 und Wärmespeicher 12 aufnimmt, die untere Einbauzone 34c oberhalb des Bodenelements 14c/ die zur Verbindung der Haukomponenten untereinander und für den Anschluß am Gebrauchsort notwendigen Leitungen und die obere Einbauzonc 34,? (unterhalb des Deckenelcments der Kompaki-Raumzelle gelegen) im vorliegenden Fall die aus standardisierten Fertigteilen zusammengesetzten Luftkanäle.

Die Wärmepumpe 10. der Heizkessel 11 und der Wärmespeicher 12 sind im Ausführungsbeispicl der Fi g. 1 auf gleich hohen Füßen 11 abgestützt, wodurch man die untere Einbauzone 34cerhält. Im einzelnen sind in dieser Finbauzone 34c (vgl. Fig. 2!) Leitungen 33.J und ΐϊί>—33c geführt, die für die Koppelung der Wirniepumpe, des Heizkessels und Wärmespeichers übereinander bzw. tür den Anschluß an die gcbäudeseitiairn Leitungen für die Energiezufuhr erforderlich sind. Die obere Einbauzone 34a gestattet im Ausführungsbeispicl der F i g. 1 und 2 einen Luftkanal 353 anzuordnen. Fig. 2 zeigt in weitgehender Übereinstimmung mit Fig. I ein Ausführungsbeispiel mit der gleichen Anordnung der Funktionsgruppen 1, 2, 3, jedoch mit einigen zusätzlichen, für den praktischen Erfolg wesentlichen Merkmalen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 (und auch bei demjenigen nach Fig. 3) ist die unterste Einbauzone 34c für die Leitungen 33a. 33b, 33c. TJc/ und 33c gebildet durch einen atifgeständerten Hoden 36 (Doppelboden). Dieser in den F i g. 2 und 3 vereinfacht dargestellte aufgeständerte Boden 36 trägt die Funktionsgruppen 1, 2, 3. Der Vorteil dieser Ausführung besteht unter anderem darin, daß die Baukomponenten der Funktionsgruppen I, 2, 3 zunächst außerhalb der Kompakt-Raumzelle 14 auf dem aufgeständerten Boden 36 aufgestellt und die Verlegung der verbindenden Leitungen und Anschluß-Leitungen 33a—33e unterhalb des Bodens 36 durchgeführt werden kann, wobei dann anschließend das komplette Gebilde von vorne bei abgenommener Verkleidungsplatte in die Kompakt-Raumzelle 14 z. B. mittels Rollen eingebracht werden kann. Man braucht dann nur noch die Luft-Kanäle 35a und 356 und den Abgaskamin 21 anzuordnen und die Anschluß-Leitungen nach außen zu führen.

Alternativ ist es aber auch möglich, die Raumzelle

>hne Bodenelement 14c/auszuführen (Fig.3) oder mit einem abnehmbaren Bodenelement unterhalb des aufgeständerten Bodens 36 zu versehen, um die Verlegung der Leitungen unterhalb des aufgeständerten Bodens 36 sowie das Einbringen des Gesamt-Gebildes in die Raumzelle zu vereinfachen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann die Raumzelle 14 von oben über die auf dem Boden 36 ruhenden Funktionsgruppen 3, I. 2 auf einem Rohboden (oder nicht gezeigten individuellen Bodenelementen) aufgesetzt werden.

Oberhalb der Wärmepumpe 10 ist. wie bereits erwähnt, in der mittleren Einbauzone 34b der Verdampfer 38 der Funktionsgruppe 1 dargestellt, an den je ein Luftkanal 35;) und 35b angeschlossen sind und der durch Veril.irnpfungsflüssigkeit führenden Leitungen 60 mit der Wärmepumpe 10 verbunden ist. Der Luftkanal 35.1 dient im Ausfiihrungsbeispiel der Zuleitung von Außenluft zwecks Entnahme von Energie, während über den Luftkanal 356 die im Verdampfer 38 abgekühlte Luft als Abluft wieder 7iirni.>k in Hip Aiiftpnalniin.pharp cpjpilpl wird. Ei

' auch möglich, in der oberen Einbauzone 34.7 über der Funktionsgruppe 3 bzw. dem Wärmespeicher 12 einen abzweigenden Luftkanal (nicht gezeigt) anzuordnen, der beispielsweise im Sommer bei hohen Temperaturen die im Verdampfer 38 abgekühlte Luft einem gebäudeseiti- ^: gen Leitungssystem zur Raumklimatisierung zuführt. Mit anderen Worten, beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 können in der oberen Einbauzone 34.i weite¹ \ vorzugsweise baukastenförmige Kanal- oder Schachtelemente zur Erweiterung der Energiezelle für die Ausnutzung der in der Wärmepumpe 10 anfallenden Kälteleistung angeordnet werden. Es ist ferner möglich, zur Einsparung der Luft-Kanäle den Verdampfer in einer entsprechenden Freiluftausführung auch auf dem Deckender,,ent 14c aufzusetzen und die Leitungen 60 durch das Deckenelement 14ezu führen.

In den Fig. 1 und 2 ist, wie schon erwähnt, mit der Bezugszahl 21 ein Abgaskamin für den Heizkessel Il angedeutet, der sich durch einen Durchbruch im Deckenelement I4e nach oben erstreckt, wobei die Achse des Abgaskamins 2! mit der Achse der Funktionsgruppe 2 zusammenfällt. Diese Anordnung ist beispielsweise geeignet für einen Gebäude-Grundriß entsprechend den F i g. 8 und 8a.

Das Ausfiihrungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt eine Energiezelle, welche als RaumhüMe die Kompakt-Raumzelle 14 ohne Bodenelement 14c/, jedoch die gleichen Funktionsgruppen des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 enthält. Der Unterschied liegt darin, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Funktionsgruppe 2 mit zugehörigem Abgaskamin 21 nach rechts und die Funktionsgruppe 3 nach links verlegt ist, wähl .nd die Funktionsgruppe 1 im wesentlichen mittig angeordnet ist, um beispielsweise diese Energiezelle für einen Gebäudegrundriß nach Fig.6 anwendbar zu machen, bei dem die Kompakt-Raumzelle 14 und der Abgaskamin 21 an der linken Giebelseite des Gebäudes 27 angeordnet sind. Die Funktionsgruppen nehmen folglich in der Kompakt-Raumzelle 14 die Reihenfolge 3-1-2 ein.

Ein weiterer Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 besteht darin, daß der Verdampfer 38 der in der Mitte angeordneten Funktionsgruppe 1 etwas nach rechts versetzt ist, um die auch in diesem Fall vorzugsweise aus standardisierten Bauelementen zusammengesetzten Luft-Kanäle 35c und 35c/ unterbringen zu können. Dem Verdampfer 38 kann wahlweise gemäß F i g. 3 von links her Außenluft über den Luft-Kanal 35c oder Umluft aus einem

gebäucleseiligen Uniluftsystem Ober den Kanal 35c/ zugeleitet werden. Die im Verdampfer 38 abgekühlte Luft kann wahlweise über den Luft-Kanal 35f\m Freie ausgeblasen oder über den Luft-Kanal 35e wieder dem gebäudeseitigen Umluftsystem zugeführt werden. Es ist somit ersichtlich, daß die Wärmepumpe 10 wahlweise mit reiner AuBenluft oder mit reiner Umluft, z. B. in VerbinHung mit einem tnergiedach 25 und/oder einer Energiefissade 26 (F i g. 5) oder sogar im Mischbetrieb betrieben werden kann. Derartige Energiedächer und -Fassaden sind bekannt und bilden keinen Teil der F.rfindung.

Fs wird bemerkt, daß bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 die die Raumhülle der Fnergiezelle darstellende Kompakt-Raumzelle 14 für die Durchführung der Luft-Kanäle 35a—35A passende öffnungen 50, 51, 52, 53 und 54 in den Wandelementen 14a, 14c aufweist. Diese fünf Öffnungen werden entsprechend den am Gebrauchsorf herrschenden Verhältnissen entweder zur Durchführung der LuIt-Kanäle benutzt oder durch Blindstücke (aus standardisierten Fertigteilen) 55, 56 (Fig. 2) bzw. 57 (Fig. J) abgeschlossen. Ähnlich weist der in den F i g. 2 und J schematisch gezeigte aufgeständerte Boden 36 zahlreiche Durchbrüche für die Leitungen 33a—33e auf, die je nach Anordnung der Funktionsgruppen freigelegt oder durch Stöpsel (nicht gezeigt) verschlossen werden. Damit werden größere handwerkliche Arbeiten auch für die Durchführung der Leitungen durch den Boden 36 vermieden, d. h., daß die Energiezelle als funktionsbereites Fertigteil zur Montage am Gebrauchsort angeliefert werden kann.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen auch die Variabilität der Energiezelle in bezug auf die Energieversorgung. So ist z. B. bei der Funktionsgruppe 2 jederzeit, ohne Änderung der restlichen Gesamtanlage die Umrüstung von Gas- auf ölbetrieb oder umgekehrt möglich, indem lediglich die Leitung 336 für die Brennstoffzufuhr und der Brenner 37 ausgetauscht werden.

An Stelle eines Heizkessels zur Verbrennung fossiler Energie kann auch ein solcher mit einer Elektroheizung eingesetzt werden, der den Wärmespeicher 12 der Funktionsgruppe 3 speist, und zwar zum Ausgleich von Spitzenbelastungen für die Fälle, in denen die Leistung der Funktionsgruppe 1 mit der Wärmepumpe 10 nicht ausreicht.

Zur Vereinfachung sind in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1—3 gewisse Einzelheiten fortgelassen, die jedoch für den Betrieb der Energiezelle gleichwohl Bedeutung haben. So ist beispielsweise die automatische Temperaturregelung nicht dargestellt, die in Abhängigkeit von der Außentemperatur und den Temperaturverhältnissen in dem zu beheizenden Gebäude oder in Abhängigkeit vom Verbrauch an erwärmtem Gebrauchswasser die Wärmepumpe 10 und den Brenner 37 am Heizkessel 11 einerseits und den Wärmespeicher 12 andererseits schaltet. In Fig. 1 ist nur schematisch dargestellt, wie die zur Überwachung der Energiezelle und zur Schaltung von Hand notwendigen Bedienungselemente 30 an den einzelnen Funktionsgruppen 1, 2,3 angeordnet und durch die Verkleidungsplatte 14/ hindurchgeführt sind

Die Fig.4—8 und 6a—8a zeigen unterschiedliche Energiezellen in unterschiedlicher Zuordnung zu einem Gebäude 27 bzw. 27'. Beim Aissführungsbeispic! nach F i g. 4 ist die Energiezelle als »Dachzentrale« auf einem Flachdach 22 des Gebäudes 27' und beim Ausführungs

beispiel nach F i g. 5 unter einem Satteldach aufgestellt, das ein Energiedach 25 sein kann. Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 6 und 7 ist die Energiezelle an der einen oder anderen Giebelseite des Gebäudes 27 bei verschiedener Anordnung des Abgaskamins 21 vorgesehen, während bei der Ausführungsform nach F i g. 8 und 8a die Energiezelle als »Kellerzentrale« mit einem durch das Gebäude 27 geführten Abgaskamin 21 und angebauter Garage 18 vorgesehen ist.

In vielen Fällen ist es mit Vorteil möglich, die Raumhülle für die Funktionsgruppen 1, 2 und 3 als »Kompakt-Raumzelle« 14 im Sinne der Ausführungsform nach den Fig. 1—2 auszuführen und die gesamte Energiezelle als einstückige Konstruktion auf die Baustelle zu bringen und dort z. B. mit Hilfe eines Autokrans aufzustellen und anzuschließen. In bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch erforderlich sein, die Raumhülle erst ...n Gebrauchsort aus Einzelelementen zusammenzusetzen. Die Funktionsgruopen können in diesem Kail betriebsfertig z. B. auf dem Boden 36 oder einem individuellen Bodenelement 14c/ montiert sein, der bzw. das als Palette benutzt werden kann, auf welcher die Funktionsgruppen zur Baustelle transportiert und dort aulgestellt werden können.

In den F i g. 4 und 5 ist die Möglichkeit angedeutet, die Energiezelle mit einem Energiedach 25 und/oder einer Energiefassade 26 zu kombinieren. Solche Energiedacher bzw. Energijfassaden enthalten bekanntlich sogenannte Wärmelangelemente, die sowohl Energie aus der Umgebungs.uft als auch Transmissionswärme aus dem Gebäude auffangen können, wobei diese aufgefangene Wärme durch die Wärmepumpe der Energiezelle hochtransformiert werden kann. Wie schon erwähnt, ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Energif.zelle als sogenannte »Dachzentrale« auf dem Flachdach 22 des Gebäudes 27' aufgesetzt, und sie weist eine Kompakt-Raumzelle J4 auf, welche in Übereinstimmung mit dem Ausfiihrungsbeispiel nach F i g. 2 öffnungen 50 und 51 zum Ansaugen von Frischluft und zur Abgabe von Abluft enthält. Damit wird Energie aus der Atmosphäre gewonnen, andererseits besitzt diese Energiezelle aber auch den mit Gas oder Öl befeuerten Heizkessel 11 der Funktionsgruppe 2, dessen Abgase über den Abgaskamin 21 nach außen abgeleitet werden. Auch in diesem Fall besteht die Möglichkeit, das Flachdach 22 als sogenanntes Energiedach auszuführen und mit der Energiezelle bzw. der Funktionsgruppe 1 zu koppeln.

Fig. 5 zeigt eine unter dem sattelförmigen Energiedach 25 des Gebäudes 27 angeordnete Energiezelle entsprechend im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 2 mit Abgaskamin 21 und zwei Luft-Kanälen 23 und 24, die nur schematisch angedeutet an der öffnung 50 der Kompakt-Raumzelle 14 angeschlossen sind und von denen der eine der Einführung von Umgebungsluft zur Energiegewinnung dient und der andere mit den Wärmefangelementen des Energiedaches 25 zusammenwirkt.

Die Fig.6 und 6a zeigen die Zuordnung der Energiezelle zu einem Gebäude 27, wobei in diesem Fall die Kompakt-Raumzelle 14 etwa derjenigen nach Fig.3 entspricht und mit einer Fertiggarage 18 kombiniert ist Im einzelnen bildet die Kompakt-Raumzelle 14, weiche die Funktionsgruppen 3,1,2 enthält, den hinteren Teil der Fertiggarage 18. Aus baulichen und architektonischen Gninden ist der Abgaskamin 21 an die Giebelseite des Gebäudes 27 angelehnt und die Ableitung der in der Energiezelle nutzbar gemachten

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Energie für die Beheizung des Gebäudes 27 und dessen Warmwasserversorgung erfolgt in Pfeilrichtung nach rechts. Der Luft-Kanal 35f für die Abluft aus dem Verdampfer kann in Abweichung von Fig. 3 in diesem Fall durch eine nicht gezeigte Öffnung in dem Wandelement 146 (rückseitiges Wandelement) nach außen geführt sein.

Beim Aiis^fMhrungsbeispiel nach den F i g. 7 und 7a ist die räumliche Situation gerade umgekehrt. Da die Fertiggarage 18 mit der Kompakt-Raumzclle 14 hier an μ der rechten Giebelseite des Gebäudes 27 angebaut ist, erfolgt hier die Ableitung der in der Energiezelle nutzbar gemachten Energie für die Beheizung cies Gebäudes und dessen Warmwasserversorgung in Pfeilrichtung nach links. In diesem Fall könnten die <-, Funktionsgruppen in der Reihenfolge 2, 1, 3 oder 2, 3, 1 in der Kompakt-Raumzelle 14 angeordnet sein. Weitere Varianten sind möglich. So kann z. B. bei den Grundrißlösungen der Fig. 7a und 8a ein direkter Zugang vom Gebäude 27 zur Fertiggarage 18 und damit je auch zur Energiezelle bzw. Kompakt-Raumzelle 14 geschaffen werden, während im Fall der Grundrißlösung nach F i g. 6a der Zugang zur Energiezellc nur von vorne durch die Fertiggarage 18 möglich ist.

Bei der Grundrißlösung nach den Fig. 8 und 8a r befindet sich die Energiezelle bzw. ihre Raumzelle 14 mit den einzelnen Funktionsgruppen im Keller des Gebäudes 27, wobei der Abgaskamin 21 im Innern des Gebäudes nach oben durch das Satteldach geführt ist. Die Raumzelle 14 für die Funktionsgruppen könnte in ü diesem Fall aus Einzelelementen zusammengesetzt sein. Selbst wenn es sich bei dem Gebäude 27 in den F i g. 8 und 8a um einen Altbau mit vorhandener Garage 18 handeln sollte, kann die Lnergiezelle in der ζ Ii. in I·" i g. I gezeif'en Ausführung nachträglich in den hinteren Teil der Garage eingebaut werden, sofern deren Bauhöh" und -lange hierfür ausreichend ist. Sollte der Garagenraum dann dadurch /u kurz werden, kann die Garage in traditioneller Weise auch nach vorne erweitert werden, und es läßt sich auf diese Weise insgesamt gesehen eine günstige Modernisierung erzielen.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die Energiezellc als Fertiganlage (also ohne Kombination mit einer Garage) an oder in ein bestehendes Gebäude an- b/w. einzubauen.

Um den Positionswechsel der Gruppenclemente zu ermöglichen, sind die räumlich zum Zweck der Anpassung an die Grundriß-Verhältnisse am Gebrauchsort auswechselbaren Gruppen in ihren Baumaßen auf ein Grund-Maß (Grund-Modul) abgestimmt.

Wenngleich bei den vorstehend beschriebenen Austührungsbeispielen eine mit Auljeniutt arbeitende Wärmepumpe erläutert ist. kann auch eine solche Anwendung finden, die dem Grundwasser oder dem Erdboden Wärme entzieht. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Prinzip der »Energiezelle« mit Funktionsgruppcn in variabler Grundrißgestaltung ist nicht auf Luft-Wärmepumpen beschränkt. Ferner kann an Stelle eines mit öl oder Gas betriebenen Heizkessels auch ein solcher verwendet werden, der mit festen Brennstoffen befeuert wird. Die vordere Verkleidungsplatte 14/" der Raumzelle muß in diesem Fall eine entsprechende öffnung für die Brennstoffbeschickung des Heizkessels aufweisen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Energiezelle zur Erzeugung von Wärme für die Gebäudeheizung, mit einer Raumhülle, in der zahlreiche Baukomponenten, einschließlich Regeleinrichtungen mit verbindenden Leitungen und Außenanschlüssen betriebsfertig enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Baukomponenten, z. B. mindestens zwei durch unterschiedliehe Energiearten zu betreibende Wärmeerzeuger (10,11) und wenigstens ein Wärmespeicher (12) und Wärmeaustauscher (38) mit ihren zugeordneten Förder- und Regeleinrichtungen jeweils schaltungsmäßig und räumlich zu Funktionsgruppen (1, 2, 3) zusammengefaßt sind, und diese Funktionsgruppen (1, 2, 3) zur räumlich wandelbaren Positionierung innerhalb der Raumhülle (14) in ihren Baumaßen auf ein Grundmaß (Grund-Modul) abgestimmt sind.

2. Enefgiezelle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenanschlüsse sowie die verbindenden Leitungen (33a; zwischen den Funktionsgruppen (1, 2, 3) in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Positionierung der Funktionsgruppen (1,2,3) in ihrer Lage in der Raumzelle (14) veränderbar sind.

3. Energiezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumhülle (14) drei horizontal übereinander und/oder nebeneinander liegende Einbauzonen (34a, 346,34c) aufweist, wobei z. B. die mittlere Ehbauzone (34b) im wesentlichen die Baukomponenten für Wärmeerzeugung (10, U), -Speicherung (12), -Austausen sowie -Transport und die obere und untere Einbauzonen (34a, Mc) Leitungen (33), Schächte, Kanäle (35) od. dgl. aufnehmen.

4. Energiezelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei horizontale Einbauzonen (34c, 34b) durch einen aufgeständerten Boden (36) voneinander getrennt sind.

5. Energiezelle nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezelle mittels als Schnellkupplungen ausgebildeten Außenanschlüssen mit den gebäudeseitigen Teilen eines Heiz- und ggf. Wärmegewinnungssystems zu verbinden ist.

6. Energiezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumhülle (14) Teil einer Fertiggarage (18) ist.

7. Energiezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumhülle aus Einzelelementen zusammengesetzt ist.

8. Energiezelle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumhüllc (14) aus einem einteiligen Hohlkörper mit abnehmbarer Verkleidungsplatte (14/7an einer Seite besteht.