DE3219449A1

DE3219449A1 - Hinterlueftungs-anordnung

Info

Publication number: DE3219449A1
Application number: DE19823219449
Authority: DE
Inventors: Johann B. 6530 Bingen Pfeifer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-24
Filing date: 1982-05-24
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3219449C2

Description

Hinterlüftungs-Anordnung
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Hinterlüftungs-Anordnung für Gebäude-Außenflächen mit einer von dieser beabstandeten Verkleidung, wobei die Außenfläche vorzugsweise mit einer Dämmstoffschicht versehen und zwischen dieser und der Verkleidung ein Luftkanal gebildet ist, in dem sich der Verdampfer einer Wärmepumpe befindet.
Nach einem älteren Vorschlag soll einem geschlossenen Luftkreislauf in dem Zwischenraum zwischen einem Außen- und Innenmauerwerk eines Gebäudes Wärme entzogen werden, indem in diesen Luftkreislauf der Verdampfer einer Wärmepumpe integriert ist, mittels dem der Wärmeentzug erfolgt. Dabei wird streng darauf geachtet, daß der Luftkreislauf möglichst umwelt-unabhängig ist. Außenluft, Grundwasser, Erdreich oder andere Wärmemedien sollen auf den geschlossenen Luftkreislauf nicht störend einwirken. Zu diesem Zweck sind die einander zugekehrten Flächen von Außen- und Innenmauerwerk mit einer Wärmedämmschicht versehen. Ferner wird streng darauf geachtet, daß der Zwischenraum zwischen Aussen- und Innenmauerwerk keine Verbindung zur Außenatmosphäre aufweist.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Luft im geschlossenen Luftkreislauf nach bereits relativ kurzer Betriebs zeit sehr stark abkühlt, so daß der Luft praktisch keine Wärme mehr entzogen werden kann. Eine Wiedererwärmung der Luft wird durch die genannten Wärmeisolierungs-Maßnahmen praktisch unterbunden. Der Energiekreislauf kommt daher sehr schnell zum Stillstand. Eine monovalente Arbeitsweise ist nicht möglich.
Aus der DE-AS 2 702 939 ist eine als Wärmeaufnahmefläche wirkende Dacheindçeckung aus Blechtafeln bekannt, die einen abgebogenen Rand und im Abstand von diesem eine aufgebogene Verbindungsleiste aufweisen, welche in der Eindeckung vom abgebogenen Rand der Nachbartafel übergriffen ist. Auf diese Weise entsteht ein Hohlraum, der von einem hohlen Verbindungsprofil ausgefüllt wird. Dieses hohle Verbindungsprofil wird zur Führung eines Wärmetauschermediums verwendet, um so die über das Dach aus dem Innern des Gebäudes entweichende Wärme und die von der Sonne auf das Dach eingestrahlte Wärme ausnutzen zu können. Eine derart gestaltete Wärmeaufnahmefläche hat jedoch den Nachteil, daß sie im Winter leicht verschneien oder vereisen kann und somit dann nicht in der Lage ist, Wärme aufzunehmen.
Aufgrund der dargestellten Schwierigkeiten versucht man in der Praxis derzeit, die über die Außenflächen von Gebäuden entweichende Wärme durch gute Wärmedämmung möglichst gering zu halten. Dennoch sind Wärmeverluste über die Außenfläche nicht zu vermeiden, da auch eine gute Wärmeisolierung noch eine Restwärmeleitfähigkeit besitzt. Auch wird die an die Außenfläche bzw. Außenwand von der Umwelt abgegegebene Wärmeenergie nicht wirksam ausgenutzt, zumal sie infolge der Wärmedämmung praktisch nicht in das Gebäudeinnere eindringen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hinterlüftungs-Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach in der Konstruktion, insbesondere nachträglich montierbar, und hinsichtlich der Wärmerückgewinnung auch bei kaltem Wetter effizienter ist als die bekannten Vorkehrungen, so daß ein monovalenter Heizbetrieb des damit ausgestatteten Gebäudes möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in überraschen einfacher Weise dadurch gelöst, daß der Luftkanal mit der Aussenatmosphäre über einen Lufteinlaß und Luftauslaß in Verbindung steht, und daß der Verdampfer unmittelbar vor dem bzw. im Luftauslaß angeordnet ist.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Hinterlüftungs-Anordnung der Luftkanal mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht, kann ein "Auskühlen" des Luftkreislaufes nicht stattfinden. Es kann vielmehr stets aus dem vollen Wärmereservoir der Außenatmosphäre geschöpft werden, das praktisch unerschöpflich ist. Gleichzeitig wird ein positiver Durchlüftungseffekt erzielt, der die Ablagerung von Feuchtigkeit und damit Korrosionsschäden vermeidet.
Der Verdampfer ist vorzugsweise als Lamellenverdampfer ausgebildet und befindet sich an hoch gelegener Stelle der Gebäude-Außenfläche, bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 vorzugsweise unterhalb der Firstabdeckung des Daches. Die Luft strömt durch den Luftkanal von unten nach oben und erwärmt sich dabei durch die über die Gebäude-Außenfläche abgegebene Wärme und/oder durch die über die Wandverkleidung von der Umwelt zugeführte Wärme. Diese Wärme wird der durch den Luftkanal strömenden Luft durch den oder die Verdampfer entzogen, bevor sie wieder an die Umwelt abgegeben wird.
Bei einer anderen Ausführungsform liegt der Lufteinlaß in dem Luftkanal an einer hoch gelegenen Stelle, nämlich entweder im oberen Bereich der Gebäude-Außenfläche oder unterhalb einer Firstabdeckung im Bereich des Dachfirstes, wo- bei dann der Verdampfer Verdampferrohre umfaßt, die im Abstand voneinander vorzugsweise quer zum Luftkanal verlaufend in diesem angeordnet sind, und wobei der Austritt der an den Verdampferrohren abgekühlten Luft über einen tiefer gelegenen, z.B. bodenseitig angeordneten Luftauslaß erfolgt.
Bei sämtlichen Ausführungsformen muß darauf geachtet werden, daß sowohl der Lufteinlaß als auch der Luftauslaß wetter-und schneegeschützt angeordnet sind, so daß auch bei extremen Umweltbedingungen die Luft in den Luftkanal ein- bzw.
austreten kann.
Für die letzt genannte Ausführungsform mit hoch gelegenem Lufteinlaß sind zwei verschiedene Varianten möglich: die Verdampferrohre können beidseitig von der Luft im Luftkanal umströmt werden. Es ist aber auch möglich, die Verdampferrohre in die von der Gebäude-Außenfläche beabstandete Verkleidung bzw. in die Dacheindeckung zu integrieren, so daß sie nur auf einer Seite der im Luftkanal strömenden Luft ausgesetzt sind.
Um bei extremen Umweltbedingungen eine ausreichende Luftströmung im Luftkanal zu gewährleisten, ist im Bereich des Lufteinlasses vorzugsweise ein Luftgebläse angeordnet.
Ferner ist es vorteilhaft, im Lufteinlaß ein Staub-, ggf.
Staub-Feuchtigkeits-Filter anzuordnen, wobei zur Vermeidung einer Drosselung der Luftströmung vorzugsweise ein elektrostatischer Filter als Staubfilter eingesetzt wird. Auf diese Weise kann der Luftkanal sauber und die Wärmetauscherflächen effizient gehalten werden. Auch wird bei Verwendung eines Lamellen-Verdampfers verhindert, daß sich die Zwischenräume zwischen den Lamellen im Laufe der Zeit mit Staub oder dergleichen zusetzen.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläuter. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hinterlüftungs-Anordnung an einer Gebäude-Außenfläche, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hinterlüftungs-Anordnung an einer Gebäude-Außenfläche, Fig. 3 die Montage von Verdampferflächen und Verdampferrohren, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hinterlüftungs-Anordnung an einer Gebäude-Außenfläche, Fig. 5 die Befestigung von Verdampferflächen und Verdampferrohren bei der Anordnung gemäß Fig. 4 in vergrößertem Maßstab, und Fig. 6 die Befestigung von Dachelementen und Verdampferrohren bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 in vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist eine Gebäude-Außenwand 1 auf ihrer Außenseite mit einer Wärmedämmschicht 2 versehen. Im Abstand von der Dämmschicht 2 ist eine Wandverkleidung 4 derart angeordnet, daß zwischen dieser Wandverkleidung und der Dämmschicht 2 ein Luftkanal 11 entsteht, der einen Lufteinlaß 3 in der Nähe des Bodens hat.
Das Dach des Gebäudes besteht aus Dachziegeln 6, die durch Dachsparren beabstandet von einer Dach-Dämmschicht 7 angeordnet sind. Auf diese Weise entsteht zwischen den Dach- ziegeln 6 und der Dach-Wärmedämmschicht 7 ein Luftkanal 12, der sich an den Luftkanal 11 anschließt und mit diesem in Verbindung steht. Der Luftkanal 12 endet unter einer Firstabdeckung 10 und führt dort über einen Lamellenverdampfer 8 bzw. 9, in denen Rohre 13, 14 für ein Kältemittel angeordnet sind, ins Freie.
Zuluft strömt über den Lufteinlaß 3 in den Luftkanal 11 ein und wird in diesem durch die aus dem Gebäudeinnern austretende Wärme und/oder durch die Wärme der Umgebung erwärmt, so daß sie in Pfeilrichtung nach oben strömt. Die erwärmte Luft kann einem Verdampfer 5 im oberen Bereich der Gebäude-Außenwand 1 zugeführt werden, um ein Kältemittel zu verdampfen, das in einem Rohr 15 durch den Verdampfer 5 strömt.
Der Verdampfer 5 kann ggf. auch weggelassen werden, da der Luftkanal 11 in den Luftkanal 12 unter den Dachziegeln 6 übergeht, so daß die über den Lufteinlaß 3 und ggf. über einen weiteren Lufteinlaß 16 unter dem Dach eingetretene Luft zum Verdampfer 8 bzw. 9 gelangt und dort das in den Rohrleitungen 13 bzw. 14 fließende Kältemittel zum Verdampfen bringt.
Der Luftauslaß unterhalb der Firstabdeckung 10 muß selbstverständlich so angeordnet sein, daß er schnee- und wettersicher ist, so daß auch unter extremen Umweltbedingungen ständig Luft austreten kann.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hinterlüftungs-Anordnung schematisch dargestellt, wobei füreinander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden.
Im Unterschie zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Lufteinlaß 20 unterhalb der Firstabdeckung 10 ebenfalls an schnee- und wettergeschützter Stelle. Von diesem Lufteinlaß 20 führt ein Luftkanal 22, 22' zwischen der Dach-Wärmedämmschicht 7 und den Dachziegeln 6 nach unten und kann in einen Luftkanal 23, 23' übergehen, der zwischen der Wärmedämmschicht 2 und der Wandverkleideng 4 liegt. In den Luftkanälen 22, 22', 23, 23' sind Verdampferrohre 22 angeordnet, die in der in Fig. 3 gezeigten Weise befestigt sind. Die Verdampferrohre 25 verlaufen quer zu den Luftkanälen 22, 22', 23, 23' und bilden eine Rohrschlange (vgl. strichpunktierte Linie 25' in Fig. 3). Die Verdampferrohre 25 sind mit einer Verdampferfläche 26 verbunden, die aus Metall besteht und so für einen guten Wärmekontakt zwischen dem in den Verdampferrohren 25 Kältemittel und dem Luftstrom in den Luftkanälen 22, 22' und 23, 23' sorgt. Bei der Montage wird das Blech der Verdampferfläche 26 auf Holzlatten 27 mittels Nägeln oder Schrauben 28 so befestigt (vgl. Fig. 3), daß das Verdampferrohr 25 umfaßt ist. Der Luftkanal 23, 23' endet bodenseitig in einem Luftauslaß 29, 29'. Der Luftkanal 22' kann in den Luftkanal 23' übergehen. Jeder Kanal kann einen eigenen Ein- und Auslaß haben. Die Verdampferfläche 26 stellt dann eine Trennwand zwischen den Teilkanälen 22 und 22' bzw. 23 und 23' dar. Die Verdampferfläche 26 ist mit einer Vorspannung so verformt, daß sich beim Ausrollen die klammerartigen Profile um das Verdampferrohr 25 herumlegen und dieses fest umfassen.
Im Betrieb strömt Zuluft über den Lufteinlaß 20 in den Luftkanal 22, 22' ein. Das in den Verdampferrohren 25 strömende Kältemittel entzieht der Zuluft Wärme, so daß sich diese trotz Aufnahme der aus dem Gebäude innern abgegebenen Wärme bzw. der Umgebungswärme abkühlt und dadurch schwerer wird. Die abgekühlte Luft strömt weiter entlang den Pfeilen bzw. Strichpfeilen nach unten, bis sie durch den Luftauslaß 29 bzw. 29' nach außen abgegeben wird. Ggf. kann die Luft auch schon zwischen den Dachsparren nach außen austreten (vgl. Pfeile 30).
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hinterlüftungs-Anlage, wobei wiederum füreinander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Figuren 1 und 2 verwendet sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im wesentlichen durch die Anordnung der Verdampferrohre 25. Die im Luftkanal 22 bzw.
23 strömende Luft tritt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 nur an einer Seite mit den Verdampferrohren 25 in wärmetauschender Wirkverbindung, da sie in Dacheindeckelemente 31 bzw. Wandverkleidungselemente 33 integriert sind. Die Dacheindeckelemente 31 sind S-förmig gebogen und ineinander verhakt, wobei zwischen dem unteren, nach innen gebogenen Ende eines höher liegenden Dacheindeckelements und dem oberen, nach außen gebogenen Ende eines tiefer gelegenen Dacheindeckelements jeweils ein Verdampferrohr 25 angeordnet ist. Ausdehnungssicken 32 der einzelnen Dacheindeckelemente 31 sorgen zur Aufnahme von mechanischen Spannungen infolge Wärmeausdehnung.
Die Wandverkleidungselemente 33 sind ähnlich wie die Dacheindeckelemente 31 gestaltet: Das untere Ende eines höher gelegenen Wandverkleidungselementes 33 und das obere Ende eines tiefer gelegenen Wandverkleidungselementes 33 umhüllen jeweils ein Verdampferrohr 25, so daß dieses sicher zwischen den einzelnen Wandverkleidungselementen 33 geführt ist. Eine Befestigungslasche 35 dient zum Befestigen der einzelnen Wandverkleidungselemente 33 auf den Holzlatten 27, die ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auf der Außenseite der Wärmedämmschicht 2 angebracht sind.
Entlüftungslöcher 36 (Fig. 5) sorgen für eine ausreichende Feuchtigkeitsabfuhr aus dem Luftkanal 23. Die Wandverkleidungskelemente 33 können ebenfalls mit Ausdehnungssicken versehen sein.
Wesentlich an den beschriebenen Hinterlüftungs-Anordnungen ist unter anderem die wettergeschützte Anordnung der Luftein- und auslässe, so daß auch bei extremen Wetterbedingun- gen ein einwandfreies Funktionieren des Systems gewährleistet ist. Die Lamellenverdampfer 5, 8 und 9 bzw. die Verdampferrohre 25 bilden einen Teil einer herkömmlichen Wärmepumpe, auf deren nähere Erläuterung verzichtet werden kann. Das in den Verdampferrohren 25 bzw. 13, 14, 15 fliessende Kältemittel wird jedenfalls durch die in den Luftkanälen strömende Luft verdampft und führt so die rückgewonnene Wärmeenergie über einen Kompressor zu einem Verflüssiger, in dem ein Wärmeaustausch mit dem Heizsystem stattfindet. Nach dem Verflüssiger strömt das Kältemittel zu einem Expansionsventil, um darin entspannt und abgekühlt zu werden. Die Verdampfer können als Wärmeaufnahmefläche auch von anderen Wärmeträgermedien durchflossen werden.
Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
L e e r s e i t e

Claims

Hinterlüftungs-Anordnung Patentansprüche Hinterlüftungs-Anordnung für Gebäude-Außenflächen mit einer von dieser beabstandeten Verkleidung, wobei die Außenfläche vorzugsweise mit einer Dämmstoffschicht versehen und zwischen dieser und der Verkleidung ein Luftkanal gebildet ist, in dem sich der Verdampfer einer Wärmepumpe befindet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Luftkanal (11) mit der Außenatmosphäre über einen Lufteinlaß (3; 16; 20) und Luftauslaß in Verbindung steht, und daß der Verdampfer (8, 9) unmittelbar vor dem bzw. im Luftauslaß angeordnet ist.
2. Hinterlüftungs-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verkleidung durch die Dacheindeckung (6) gebildet ist, wobei der Luftkanal (12) seitlich durch Dachsparren begrenzt ist.
3. Hinterlüftungs-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Luftauslaß jeweils möglichst weit hoch gelegen ist, während der Lufteinlaß (3 bzw. 16) sich bodenseitig bzw.

im unteren Bereich der Dacheindeckung (6) befindet.
4. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verdampfer (8, 9) unter der Firstabdeckung (10) eines Sattel- oder dgl.

-Dachs (12) angeordnet ist.
5. Hinterlüftungsanordnung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lufteinlaß (20) an einer vom Boden beabstandeten, hochgelegenen und wettergeschützten Stelle liegt, daß der Verdampfer Verdampferrohre (25) umfaßt, die im Abstand voneinander vorzugsweise quer zum Luftkanal (22, 23) verlaufend in diesem angeordnet sind, und daß der Austritt der an den Verdampferrohren (25) abgekühlten Luft über einen tiefer gelegenen, z.B. bodenseitig angeordneten Luftauslaß erfolgt.
6. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampferrohre (25) miteinander durch eine insbesondere metallische Verdampferfläche (26) verbunden sind, die zwischen sich und der Dämmstoffschicht (2, 7) sowie der Wandverkleidung bzw. Dacheindeckung jeweils einen Luftkanal (23, 23'; 22, 22') bildet.
7. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampferfläche (26) so geformt ist, daß sie sich durch einfaches Abrollen von einer Rolle um die Verdampferrohre (25) legt, so daß diese von der Verdampferfläche (26) greifend umklammert sind.
8. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampferrohre (25) in die von der Gebäudeaußenfläche bzw. Dämmschicht beabstandete Verkleidung (33) bzw. Dacheindeckung (31) integriert sind, so daß diese selbst die Verdampferflächen bilden.
9. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verkleidung (33) für die Gebäude-Außenfläche bzw. die Dacheindeckung (31) aus Einzelelementen bestehen, wobei die aneinandergrenzenden Ränder der Einzelelemente so gebogen bzw. geformt sind, daß sie im montierten Zustand eine längliche Aufnahme für die Verdampferrohre (25) bilden.
10. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Einzelelementen Ausdehnungssicken vorgesehen sind bzw. die Einzelelemente jeweils mit mindestens einer Ausdehnungssicke (32) versehen sind.
11. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Luftauslaß unter der Firstabdeckung (10) an regen- und schneegeschützter Stelle liegt.
12. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lufteinlaß (20) unter der Firstabdeckung (10) an regen- und schneegeschützter Stelle liegt.
13. Hinterlüftungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Außenseite der Dachabdeckung und/oder der Verkleidung der Gebäude-Außenfläche wenigstens teilweise mit Solarzellen belegt ist.
14. Hinterlüftungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest im Lufteinlaß (3, 16, 20) ein Staub-, gegebenenfalls Staub-Feuchtigkeits-Filter angeordnet ist.
15. Hinterlüftungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Staubfilter ein elektrostatischer Filter ist.
16. Hinterlüftungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere nach Anspruch 14, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich des Lufteinlasses (3, 16, 20) ein Luftgebläse vorgesehen ist, das bei Bedarf einschaltbar ist.