DE3132773A1

DE3132773A1 - Vorgefertigtes bauelement zur aufnahme und speicherung von umweltwaerme

Info

Publication number: DE3132773A1
Application number: DE19813132773
Authority: DE
Inventors: Bernhard 7730 Villingen-Schwenningen Seemann; Karl Seemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Betonbau GmbH
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1983-04-07
Anticipated expiration: 2001-08-20
Also published as: AT387845B; DE3132773C2; ATA276682A; CH659693A5

Description

Vorgefertigtes Bauelement zur Aufnahme und Speicherung
von Umweltwärme Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Bauelement der im Oberbegriff bezeichneten Art.
Derartige Bauelemente sind z.B. in der älteren Patentanmeldung P 30 35 538.5 der-selben Anmelder beschrieben.
Nach dem Vorschlag der älteren Patentanmeldung werden die Bauelemente in das Bauwerk integriert, wobei die im Freien befindlichen Bauteile, also z.B. Außenwände, Balkonplatten oder Brüstungen, Attikas, Lisenen und dgl. im wesentlichen der Wärmeaufnahme und die erdberührenden Bauteile, z.B. Boden-und Fundamentplatten, der Wärmespeicherung dienen.
Die mit der älteren Patentanmeldung vorgeschlagenen Maßnahmen sind im wesentlichen jedoch nur unmittelbar bei Konzipierung und Errichtung von Neubauten realisierbar.
Es besteht jedoch im Zuge von energiesparenden Maßnahmen auch ein erhebliches Bedürfnis für die nachträgliche Ausstattung von Gebäuden mit Heizsystemen, welche ihre Energie der Umweltwärme entnehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgefertigtes Bauelement der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, mit welchem ein mit einer Wärmepumpenanordnung arbeitendes Heizsystem ausgestattet werden kann, ohne daß das Bauelement in den zu beheizenden Baukörper unmittelbar integriert werden muß.
Gelöst wird diese Aufgahe erfindungsgemäß mit einem vorgefertigten Bauelement, das gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, von welchen ein Teil der Wärmeaufnahme und der andere Teil der Wärmespeicherung dient. Zu diesem Zweck ist das Bauelement so ausgebildet, daß sich der der Wärmeaufnahme dienende Teil bestimmungsgemäß im Freien befindet, so daß er aus der vorbeistreichenden Außenluft, aus der Sonneneinstrahlung sowie aus Niederschlägen Wärme aufnimmt. Derartige Flächenwärmetauscher werden als Wärmeabsorber bezeichnet.
Der zweite Teil, der bestimmungsgemäß im Erdreich oder in unmittelbarer Berührung mit dem Erdreich angeordnet ist, speichert bei einem Überangebot von Umweltenergie im Innern des Speicherbauteils und im angrenzenden Erdreich Wärme und kann diese im Bedarfsfall zeitverschoben an das Heizsystem wieder abgeben. Es handelt sich hierbei um einen sogenannten Kaltspeicher.
In an sich bekannter Weise sind in die genannten Teile der Bauelemente Rohrschlangen oder auch Rohrmatten, die aus Kunststoff oder Metall bestehen können, eingebettet und mit Hilfe von Ventilen steuerbare eigene Kreisläufe bilden. Die Schaltungs- und Steuermöglichkeiten dieser Kreisläufe sind anhand des weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert.
Das erfindungsgemäße vorgefertigte Bauelement kann nach einem Vorschlag monolithisch ausgebildet sein. Nach einem anderen Vorschlag kann es aus zwei Bauteilen bestehen, die nachträglich zur Bildung des Bauelementes zusammengefügt werden. Solche Bauelemente sind empfehlenswert, wenn sie z.B. über größere Strecken transportiert werden müssen.
Für die Anwendung als Böschungswinkel eignen sich monolithisch ausgebildete Bauelemente z.B. in "L"-Form, wobei der vertikale Schenkel des "L" der Wärmeaufnahme und der horizontale Schenkel der Wärmespeicherung dienen kann.
Für die zweiteilige Ausbildung ist die Form eines auf dem Kopf stehenden "T" besonders geeignet, wobei der horizontale Schenkel der Speicherung und der vertikale der Wärmeaufnahme dienen kann. Mit diesem Bauelement lassen sich z.B. bei der Herstellung von Umfriedungsmauern Reihungen vornehmen, wobei zwischen den Bauelementteilen ein gegenseitiger Versatz zur Überbrückung der Stoßfuge möglich ist.
Weitere Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, sind nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen schematisch Fig. 1 Perspektivische Darstellung eines Bauelementes nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 perspektivische Darstellung eines Bauelementes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 perspektivischer Ausschnitt eines der Wärme aufnahme dienenden Bauteiles mit Oberflächenstruktur und Fig. 4 - 6 verschiedene Schaltungsmöglichkeiten der Kreisläufe.
Für die Fertigung und nachträgliche Ausstattung besonders vorteilhaft ist das im Querschnitt "L"-förmige Bauelement gem. Fig. 1. Es ist monolithisch ausgebildet, wobei in seine senkrecht zu-einander stehende Schenkelteile 10 und 20 gestrichelt angedeutete Rohrschlangen 10 und 21 eingebettet sind. Dieses Bauelement kann bei Nachrüstung des Heizsystems z.B. zur Böschungsabstützungtzur Bildung von Begrenzungsmauern und dgl. verwendet werden. Das Bauelement ist so anzuordnen, daß sein horizontaler Schenkelteil 20 im Erdreich unterhalb der strichpunktiert angedeuteten Erdoberfläche 40 gelegen ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung , das in Fig. 2 veranschaulicht ist, ist zu-nächst zweiteilig hergestellt, was für Fertigung bzw. Transport vorteilhaft sein kann. Es bildet im Querschnitt ein auf dem Kopf stehendes "T". Sein horizontaler, der Wärmespeicherung dienender Teil 20' ist in der Mitte mit einer durchlaufenden Rinne 22' versehen, in welche der der Wärmeaufnahme dienende Schenkelteil 10' nachträglich eingesetzt wird. Diese Vereinigung kann schon im Herstellerwerk, jedoch auch auf der Baustelleferfolgen. Auch dieses Bauelement ist so zu montieren, daß der horizontale Teil 20' unterhalb der Erdoberfläche 40' gelegen ist. Es läßt sich in gleicher Weise wie das Ausführungsbeispiel.nach Fig. 1 anwenden.
Die Oberfläche der der Wärmeaufnahme dienenden Teile kann, wie mit Fig. 3 angedeutet ist, strukturiert sein, um hierdurch die Aufnahmefähigkeit, also den Wärmeabsorptionsgrad, zu erhöhen. Fig. 3 zeigt einen Bauelementenabschnitt 10" mit einer Würfelstruktur 12", die z.B. zu einer mehr als 4-fachen Oberflächenvergrößerung,verglichen mit einer ebenen Oberfläche, führen kann. Andere Strukturen wie Riefelungen sind jedoch auch geeignet. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Oberfläche mit einer Beschichtung zu versehen, die einen hohen Absorptionsgrad für kurzwellige Strahlung, nämlich für Wärmestrahlung, besitzt. Diese Beschichtung kann im einfachsten Fall ein Farbanstrich sein.
In zeichnerisch nicht dargestellter Weise kann das vorgefertigte Bauelement selbst aus einem ganz oder teilweise geschlossenen Baukörper, vorzugsweise einer vorgefertigten Garage, bestehen, deren Bodenplatte der Wärmespeicherung und deren Wand- und Deckenteile der Wärmeaufnahme dienen.
Die nur schematisch angedeuteten, von den Rohrschlangen gebildeten Kreisläufe 11, 11' sowie 21, 21' werden je nach Wärmeangebot,Wärmebedarf bzw. Speicherzustand mit der Wärmepumpe 30 oder miteinander verbunden. Hierbei sind drei Schaltstellungen möglich.
Bei der Schaltstellung gem. Fig. 4 entzieht die Wärmepumpe 30 dem der Wärmeaufnahme dienenden Teil 10 über den Kreislauf 11 die Wärme, wobei sie in bekannter Weise das Temperaturniveau anhebt und dem nicht dargestellten Heizkreislauf zur Raumheizung oder Brauchwasserbereitung zuführt.
Bei der Schaltstellung gem. Fig. 5 übernimmt die Wärmepumpe die in dem der Wärmespeicherung dienenden Teil 20 gespeicherte Wärmeenergie, die in gleicher Weise nutzbar gemacht wird.
Bei der Schaltstellung gem. Fig. 6 dagegen sind die Kreisläufe 11 und 21 der Teile 10 und 20 über das Umwälzaggregat in der Wärmepumpe 30 in Reihe geschaltet, wobei die Wärme pumpe selbst außer Betrieb ist. In dieser Schaltstellung wird die mit dem Bauteil 10 aufgenommene Wärme zur Wärmespeicherung in den innerhalb des Erdreichs gelegenen Teil 20 transportiert und dort sowie im Erdreich gespeichert.

Claims

Patentansprüche 1. Vorgefertigtes Bauelement aus zementgebundenen Materialien, insbesondere Beton, mit in das Element (10,20) eingebetteten, von einem flüssigen oder gasförmigen Trägermittel durchströmten Rohrschlangen (11,21) zur Aufnahme und Speicherung von Umweltwärme zwecks Beheizung von Gebäuden mittels einer Wärmepumpenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement aus zwei miteinander verbundenen Teilen (10,10';20,20') besteht, von welchen ein Teil (10,10') bestimmungsgemäß im Freien, das andere (20,20') in oder in unmittelbarer Berührung mit dem Erdreich angeordnet ist, wobei die beiden Teile (10,10';20,20') eigene, unabhängig voneinander mit Hilfe von Ventilen steuerbare, von den Rohrschlangen (11,11',21,21') gebildete Kreisläufe aufweisen.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es monolithisch ist (Fig. 1).
3. Baukörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (10',20') nach Fertigung fest miteinander verbunden werden.
4. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es im Querschnitt "L"-oder "T"-förmig ausgebildet ist, wobei der vertikale Schenkel (10, 10') des "L" bzw. "T" den im wesentlichen der Wärmeaufnahme dienenden und der horizontale (20,20') den im wesentlichen der Wärmespeicherung dienenden Teil bilden.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Schenkelteil (20') eine durchlaufende Rinne (22') aufweist, in welche der vertikale Schenkelteil (10') nach Fertigung der Bauelemententeile (10',20') vorzugsweise auf der Baustelle einsetzbar ist.
6. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem ganz oder teilweise geschlossenen Baukörper, z.B. einer vorgefertigten Garage, besteht, deren Bodenplatte den im wesentlichen der Wärmespeicherung und deren Wand-bzw. Dachbauteile im wesentlichen der Wärmeaufnahme dienende Teile bilden.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die außen gelegenen Flächen (12") der der Wärmeaufnahme dienenden Teile (10 ")zur Oberflächenvergrößerung strukturiert, vorzugsweise gerieft oder gewürfelt sind, und / oder eine Beschichtung mit hohem Absorptionsgrad für kurzwellige Strahlung besitzen.