DE3132773C2

DE3132773C2 - Vorgefertigtes Bauelement zur Aufnahme und Speicherung von Umweltwärme

Info

Publication number: DE3132773C2
Application number: DE3132773A
Authority: DE
Inventors: Bernhard 7730 Villingen-Schwenningen Seemann; Karl Bauing. Seemann (Grad.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Betonbau GmbH
Priority date: 1981-08-19
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1991-02-14
Anticipated expiration: 2001-08-20
Also published as: DE3132773A1; CH659693A5; AT387845B; ATA276682A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Bauelement aus zementgebundenen Baustoffen in monolithischer Form oder in Modulbauweise. In die Elemente sind Rohre (19, 21) eingegossen, welche von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger durchströmt sind. Die Bauelemente besitzen zwei Teile (10, 20) mit unterschiedlichen Funktionen. Der erste, bestimmungsgemäß im Freien befindliche Teil (10) arbeitet als Absorber und entzieht der Umwelt Wärmeenergie, die er kurzfristig zwischenspeichert. Der zweite Teil (20), der als Kaltspeicher arbeitet, speichert die aufgenommene Wärme bei einem Überangebot derart, daß sie zeitverschoben wieder an den Kreislauf abgegeben werden kann. Mittels einer Wärmepumpe wird die bei niedrigem Temperaturniveau aufgenommene bzw. gespeicherte Energie auf ein für Heizzwecke und die Brauchwasserbereitung geeignetes Temperaturniveau angehoben.

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Bauelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Bauelemente aus zementgebundenen Materialien zur Aufnahme und Speicherung von Umweltwärme sind z. B. in der älteren Patentanmeldung P 30 35 538.5 derselben Anmelder beschrieben.

Nach diesem Vorschlag sind die Bauelemente in das Bauwerk integriert, wobei die im Freien befindlichen Bauteile, also z. B. Außenwände, Balkonplatten oder Brüstungen, Anikas, Lisencn 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 Energie sparenden 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 vorgefertiges Bauelement für diesen Zweck 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.

Die Erfindung geht hierbei von einem mehrteiligen Baueiement aus zementgebundenen Materialien aus, wie es aus der DE-OS 27 52 494 bekannt ist, das hier im Erdreich als Wärmetauscher für eine Wärmepumpenanordnung vorgesehen ist

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Hiernach ist zum einen das der Wärmeaufnahme dienende Teil im Freien angeordnet, so daß es aus der vorbeistreichenden Außenluft, aus der Sonneneinstrahlung sowie aus Niederschlagen Wärme aufnimmt.

Das Wärme speichernde Teil ist zum andern im oder in unmittelbarer Berührung mit dem Erdreich angeordnet, so daß es bei einem Überangebot von Umweltenergie in seinem Innern und im angrenzenden Erdreich Wärme speichern und diese im Bedarfsfall zeitverschoben an das Heizsystem wieder abgeben kann. Es handelt sich hierbei um einen sogenannten Kaltspeicher.

Nach einem weiteren Merkmal weist jedes der beiden Bauelemententeile einen eigenen, unabhängig von dem anderen steuerbaren Trägermittelkreislauf auf. Dieser kann in an sich bekannter Weise aus Rohrschlangen oder Rohrmatten aus Kunststoff oder Metall bestehen, welche in die Bauelemententeile eingebettet und mit Hilfe von Ventilen steuerbar sind. Die Schaltungs- und Steuermöglichkeiten dieser Kreisläufe sind anhand des weiter un'en beschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert.

Das erfindungsgemäße vorgefertigte Bauelement kann nach dem Vorschlag einteilig ausgebildet sein. Nach einem anderen Vorschlag kann es aus zwei Bauelementen 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 einteilig 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 Umfriebo dungsmauern Reihungen vornehmen, wobei zwischen den ßauelcmenttcilcn ein gegenseitiger Versatz zur Überbrückung, ^r Stoßfuge möglich ist.

Weilcrc Merkmale der Erfindung sind Gegenstund der Unierunsprüehe.

b^r> In der nachfolgenden Beschreibung werden an Hand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt schematisch Fig. I perspektivische Darstellung eines Bauelemen-

tcs nach einem ersten Ausfühmngsbcispicl,

F i g. 2 perspektivische Darstellung eines Bauelementes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

F i g. 3 perspektivischer Ausschnitt eines der Wärmeaufnahme dienenden Bauteiles mit Oberflächenstruktur und

Fig.4—6 verschiedene Schaltungsmöglichkeiten der Kreisläufe.

Das im Querschnitt »L«-förmige Bauelement gemäß F i g. 1, ist e-nteilig ausgebildet, wobei in seime senkrecht zueinander stehende Schenkelteile 10 und 20 gestrichelt angedeutete Rohrschlangen 11 und 21 eingebettet sind. Dieses Bauelement kann bei Nachrüstung des Heizsystems z. B. zur Böschungsabstützung, zur Bildung von Begrenzungsmauern und dgl. verwendet werden. Das Bauelement ist so anzuordnen, daß sein horizontales Schenkelteil 20 im Erdreich unterhalb der strichpunktiert angedeuteten Erdoberfläche 40 gelegen ist.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in F i g. 2 veranschaulicht ist, ist zunächst zweiteilig hergestellt. Es bildet im Querschnitt ein auf dem Kopf stehendes »T«. Sein horizontales, der Wärmespeicherung dienendes Teil 20' ist in der Mitte mit einer durchlaufenden Rinne 22' versehen, in welche das der Wärmeaufnahme dienende Schenkelteil 10' nachträglich eingesetzt wird. Diese Vereinigung kann schon im Herstellerwerk, jedoch auch auf der Baustelle, erfolgen. Auch dieses Bauelement ist so zu montieren, daß das horizontale Teil 20' unterhalb der Erdoberfläche 40' gelegen ist. Es läßt sich in gleicher Weise wie das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 anwenden.

Die Oberfläche der der Wärmeaufnahme dienenden Teile kann, wie Fig.3 zeigt, strukturiert sein, um hierdurch den Wärmeabsorptionsgrad zu erhöhen. Fig.3 zeigt einen Bauelemcntenabsehnill 10" mii einer Würfelstruktur 12", die zu einer mehr als 4fachen Oberflächenvergrößerung, verglichen mit einer ebenen Oberfläche, führt Andere Strukturen wie Riefelungen sind jedoch auch geeigneL Ferner kann es zweckmäßig sein, die oberfläche mit einer Beschichtung zu versehen, die einen hohen Absorptionsgrad für kurzwellige Strahlung, nämlich für Sonnenstrahlung, besitzt. Diese Beschichtung kann im einfachsten Fall ein Farbanstrich

ίο sein.

Die nur schematisch angedeuteten, von den Rohrschlangen gebildeten Kreisläufe 11, W sowie 21, 2Γ werden je nach Wärmeangebot, Wärmebedarf bzw. Speicherzustand mit der Wärmepumpe 30 oder miteinander verbunden. Hierbei sind drei Schaltstellungen möglich.

Bei der Schaltstellung gemäß F i g. 4 entzieht die Wärmepumpe 30 dem der Wärmeaufnahme dienenden Teil 10 über den Kreislauf M die Wärme, wobei sie in bekannter Weise das Temperaturniveau anhebt und dem nicht dargestellten Heizkreislauf zur Raumheizung oder Brauchwasserbereiiung zuführt.

Bei der Schaltstellung gemäß Fig. 5 übernimmt die Wärmepumpe 30 die in dem der Wärmespeicherung dienenden Teil 20 gespeicherte Wärmeenergie, die in gleicher Weise nutzbar gemacht wird.

Bei der Schaltstellung gemäß F i g. 6 dagegen sind die Kreisläufe U und 21 der Teile 10 und 20 über das Umwälzaggregat in der Wärmepumpe 30 in Reihe geschaltet, wobei die Wärmepumpe 30 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorgefertigtes Bauelement aus zementgebundenen Materialien zur Aufnahme und Speicherung von Umweltwärme, mit in das Bauelement eingebetteten, von einem flüssigen oder gasförmigen Trägermittel durchströmten Rohrschlangen zum Beheizen von Gebäuden mittels einer Wärmepumpe, wobei das Bauelement aus zwei fest miteinander verbundenen Teilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Wärme aufnehmende Teil (10, 10') im Freien und das andere Wärme speichernde Teil (20,20') im oder in unmittelbarer Berührung mit dem Erdreich angeordnet ist, wobei jedes der beiden Teile (10,10': 20,20') einen eigenen, unabhängig von dem anderen steuerbaren Trägermittelkreislauf (11, 21 ;1 Γ, 21') aufweist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einteilig ist (F i g. 1).

3. Baukörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (10', 20') nach Fertigung fest miteinander verbunden werden.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es im Querschnitt »L«- oder »T«-förmig ausgebildet ist, wobei der vertikale Schenkel (10,10') des »L« bzw. »T« den der Wärmeaufnahme dienenden und der horizontale (20, 20') den 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') einsetzbar ist.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem ganz oder teilweise geschlossenen Baukörper, z. B. einer vorgefertigten Garage, besteht, deren Bodenplatte den der Wärmespeicherung und deren Wand- bzw. Dachbauteile 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 aufweisen.