DE3409232C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dachkonstruktion für ein wärmeisoliertes Gebäude gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Aus der DE-OS 29 29 004 ist bekanntgeworden, eine Wärmerück­ gewinnung dadurch zu erreichen, daß die einer Wärmepumpe zugeführte Luft durch Zwischenräume in der zweischaligen Mauerwerks- und Dachkonstruktion geleitet wird. Der Zwischen­ raum liegt auf der Außenseite der Wärmedämmschicht. Daher ist im Zwischenraum eine Temperatur anzutreffen, die nicht viel höher als die Außentemperatur liegt. Kalte, aus der Wärmepumpe austretende Luft wird daher nur unwesentlich erwärmt, da es der Sinn von Wärmedämmschichten ist, den Temperaturabfall im wesentlichen über die Wärmedämmschichten stattfinden zu lassen. Im Betrieb stellt sich daher normalerweise im Zwischenraum eine Temperatur ein, die etwas niedriger ist als für den Fall, daß keine kältere Luft hindurchgeleitet wird. Dadurch erhöhen sich mithin die Transmissionsver­ luste durch die Wand.

Aus der DE-OS 29 29 070 ist eine Dachkonstruktion der ein­ gangs beschriebenen Art bekanntgeworden.

Zwischen der wärmegedämmten Innen­ schale und der Außenschale der Dachkonstruktion ist im Zwischenraum eine Zwischenwand angeordnet, so daß zwei über die Zwischenwand aneinandergrenzende Kanäle geformt sind. Sinn dieser Kanäle ist, alternativ je nach Temperatur­ bedingungen die Umluft über eine am luftseitigen Ende jeder Zwischenwand klapp- oder schwenkbar angebrachte Spaltenabdeckung zu leiten. So wird im Winter oder bei kühler Witterung Umluft nur durch den inneren Zwischenraum geleitet. Bei warmer Witterung, zum Beispiel bei inten­ siver Sonneneinstrahlung, wird die Umluft hingegen durch den äußeren Zwischenraum geleitet. Bezüglich üblicher Innen- und Außentemperaturen findet eine ähnlich geringe Wärmerückgewinnung statt wie bei der oben beschriebenen Konstruktion. Bei Sonneneinstrahlung wird hingegen eine gewisse Erwärmung der kühleren Ansaugluft für die Wärmepumpe erhalten.

Es ist aus der DE-OS 31 31 655 bereits das Belüften und Beheizen eines Stallgebäudes bekanntgeworden, bei dem die Außenluftzufuhr über eine Stirnwand in einen Kanal unterhalb des Dachfirstes er­ folgt. Die Unterseite des Kanals besteht aus einem wärmeleitenden Blech, so daß die aufsteigende, am Blech vorbeiströmende wärmere Stalluft die kühlere Außenluft erwärmt, so daß die erwärmte Außen- oder Frischluft in den Stall und/oder über einen Wärmetauscher geleitet wird. Es ist daher für diesen Fall bekannt, angesaugte Außenluft im Gegenstrom mit wärmerer Fortluft zu erwärmen. Auf diese Weise findet eine gewisse Wärmerückgewinnung statt. Das be­ kannte System läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf Wohnge­ bäude übertragen. Das bekannte System beruht auf der Tatsache, daß eine größere Anzahl von Tiefen zu einer entsprechenden Erhö­ hung der Lufttemperatur führt und die so entwickelte Wärme zu Heizzwecken eingesetzt werden kann.

Vor allen Dingen bei stark isolierten Wohngebäuden ist ein Luft­ austausch zwischen innen und außen notwendig, d. h. vom Inneren des Gebäudes muß Fortluft herausgebracht werden, während ein Ersatz durch die Zufuhr von Außenluft stattfindet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein mit Außen­ luft belüftetes Wohngebäude eine Dachkonstruktion zu schaffen, die eine Rückgewinnung der Energie aus der aus dem Gebäude aus­ getragene Fortluft ermöglicht bei gleichzeitiger Verminderung der Transmissionsverluste des Daches und ggf. der Wände.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Erfindung ist die Zwischenwand zwischen dem von Außen­ luft durchströmten ersten Kanal und dem von Fortluft durch­ strömten zweiten Kanal als Wärmetauscherfläche ausgebildet, und die Fortluft strömt im Gegenstrom zur Außenluft. Aufgrund der beschriebenen Anordnung wird ein großer Teil der in der Fortluft enthaltenen Energie auf die zumeist kühlere Außenluft übertra­ gen. Es findet mithin eine Wärmerückgewinnung statt. Durch Ab­ gabe eines Teils ihrer Energie an die kühlere Außenluft stellt sich im Fortluftstrom eine mittlere Temperatur ein, die natur­ gemäß niedriger ist als die Anfangstemperatur der Fortluft. Abhängig vom Wärmeaustauschwirkungsgrad liegt jedoch diese Tem­ peratur erheblich über der Außentemperatur. Da die Transmis­ sionsverluste über das Dach direkt abhängig sind vom Temperatur­ gradienten, verringern sich auf diese Weise die Transmissions­ verluste. Bei einem guten Wärmeaustauschwirkungsgrad ist die Fortlufttemperatur tiefer, d. h. die Verringerung des Transmis­ sionsverlustes ist kleiner als bei einem schlechten Austausch­ wirkungsgrad, bei welchem sich eine höhere Fortlufttemperatur einstellt. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Kon­ struktion erlaubt nicht nur die zweckmäßige Integration einer Wärmerückgewinnung in eine Dachkonstruktion, sondern verringert auch die Transmissionsverluste im Dachbereich.

Die Fortlufttemperatur liegt beim Austritt aus dem be­ schriebenen Wärmeaustauscher normalerweise immer noch ober­ halb der Außentemperatur. Die Energie der Fortluft wird daher optimal ausgenutzt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Haus mit einer Dach­ konstruktion.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Dachkonstruktion in Verbindung mit einer Warmluftheizung.

Fig. 3 zeigt bezüglich Fig. 2 den gegenüberliegenden Dach­ bereich im Schnitt.

Fig. 4 zeigt eine Einzelheit der Dachkonstruktion nach Fig. 4 im Traufenbereich.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 3 entlang der Linie 5-5.

Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Dachkonstruktion.

Fig. 7 zeigt den bezüglich Fig. 6 gegenüberliegenden Bereich der Dachkonstruktion.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch das Dach nach Fig. 7 entlang der Linie 8-8.

Fig. 9 zeigt schematisch die Regelung der Luftströme für eine Dachkonstruktion nach den Fig. 2 bis 5.

Bei dem Haus nach Fig. 1 bildet eine Betonplatte 20 das Fundament. Die Betonplatte 20 besitzt einen vertieften Ab­ schnitt 21, der wannenartig ausgeführt ist und eine Wärme­ pumpe 43 aufnimmt. Auf Sockeln des Fundaments 20 ist ein Stahlrahmen 22 mit Hilfe von Ankerplatten oder dergleichen befestigt. Der Stahlrahmen kann zum Beispiel aus Doppel-T- Profilen bestehen. Hierauf und auf die Befestigung am Fundament 20 soll nicht näher eingegangen werden. Im Raster­ abstand sind auf dem Stahlrahmen 22 im Querschnitt T-förmige Stützen 23 befestigt, beispielsweise mit Hilfe von vormon­ tierten Fußplatten. Die T-Stützen 23 sind so angeordnet, daß ihre Stege ins Gebäudeinnere weisen. Mit Hilfe von an den Stegen angebrachten Laschen oder dergleichen können Ver­ kleidungsplatten befestigt werden. Bei der Montage werden zunächst die Verkleidungsplatten angebracht. Auf diesen können Preßspanplatten angeordnet sein. Anschließend erfolgt der Aufbau einer Schicht aus Kunststoffschaum, beispielsweise PUR-Schaum, und zwar bis zu einer Dicke, daß die T-Stützen 23 völlig eingebettet sind.

Das unsymmetrische Satteldach ist ein sogenanntes Pfetten­ dach mit einer Firstpfette 31 und Fußpfetten 3, 33. Seiten­ wände 34, 35 bilden Abseiten 36, 37.

Der Fußboden 38 wird durch Holzbalken gebildet, die auf dem Stahlrahmen 22 aufliegen. Da der Stahlrahmen 22 auf Sockeln des Fundaments angeordnet ist, wird auf diese Weise ein hohler Fußbodenraum 39 gebildet. Vom Fußbodenraum 39 gehen mehrere Zuluftöffnungen in die einzelnen Räume im Erdgeschoß, vorzugsweise im Fensterbereich.

Die Decke 41 ist ebenfalls aus einzelnen Deckenbalken ge­ bildet, die an der Unterseite durch eine Verkleidung abgedeckt sind und an der Oberseite durch einen geeigneten Fußboden für die Räume im Obergeschoß. Die Bereiche zwischen benach­ barten Deckenbalken sind als Zu- bzw. Abluftkanäle für Warmluft bzw. Abluft ausgebildet.

In Fig. 1 ist die Führung der einzelnen Luftströme der Heizung äußerst schematisch dargestellt. Man erkennt, daß auf der rechten Seite des Daches Außenluft eintreten kann, angsaugt über einen Lüfter 62. Die Außenluft überströmt die gesamte Dachfläche und kann dabei auf der sonnenzuge­ wandten Seite erwärmt werden. Der Dachaufbau ist so gewählt, daß der Luftkanal im Dach unterhalb der nur gering wärme­ dämmenden Dachhaut liegt, welche beispielsweise aus Pfannen oder dergleichen betehen kann (hierauf wird weiter unten noch eingegangen). Die Pfetten 31 und 33 stützen Dachsparren, die verhältnismäßig hoch gewählt werden. Zwischen den Dach­ sparren werden Verkleidungsplatten, vorzugsweise etwas nach innen verlegt, befestigt, und zwar als verlorene Schalung mit Hilfe lösbarer Befestigungsmittel. Anschließend erfolgt das Aufbringen einer Kunststoffschaumschicht, beispielsweise PUR-Schaum. Dabei wird jedoch ein Abstand zur Unterkante Dachlatte frei gelassen, so daß zwischen den einzelnen Sparren Luftkanäle gebildet sind. Die mehr oder weniger erwärmte Außenluft strömt in einen sich über die Länge des Hauses erstreckenden Schacht 67 und gelangt von dort über eine Öffnung zur Wärmepumpe 43. Dieser ist ein Filter 69 vor­ geschaltet. Die aus der Wärmepumpe austretende Luft gelangt in einen Schacht 70, von dem aus sie über eine Öffnung 71 nach außen gelangt. Die Warmluft aus dem Lüfter 62 gelangt zunächst in einen darüberliegenden vertikalen Schacht 72 und von dort über eine Öffnung 73 in einen Zuluftschacht 74. Von diesem gelangt zum einen Warmluft in den Fußbodenraum 39, so daß sie über die Austrittsöffnungen in die Räume im Erdgeschoß austreten kann. Zum anderen gelangt die Warmluft aus dem Zu­ luftschacht 74 in einen Zuluftverteilerkanal in der Abseite 36. Dieser erstreckt sich über die Länge des Hauses zwecks Beheizung der Oberschoßräume.

Ein nicht gezeigter Zuluftsammelkanal ist über Anschlüsse mit den Kanälen für Außenluft verbunden, um die Fortluft abzutransportieren. Die Fortluft kann zum Beispiel aus dem WC, Erdgeschoß, der Küche und dem Bad kommen. Sie wird ebenfalls über das Dach geführt, wie nachfolgend noch be­ schrieben.

In den Fig. 2 und 4 ist ein Dach 80 dargestellt, das in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie das Dach nach Fig. 1. Zwischen den Sparren 81 sind an der Innenseite Verkleidungs­ platten 82 angebracht, die mit Hilfe von Polyurethanschaum 83 an den Sparren 81 befestigt sind. In dem Polyurethan­ schaum 83 sind zwei flache koplanare Kanäle 84, 85 geformt, die durch eine Wärmetauscherfläche 86 aus an den Kanten ab­ gekantetem Aluminiumblech, das in Querrichtung gewellt ist, voneinander getrennt sind. Es ist ebenfalls mit Hilfe des Polyurethanschaums 83 befestigt. Es versteht sich, daß zwischen mehreren oder allen Sparren derartige Kanäle 84, 85 gebildet werden können. Wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen, ist der erste Kanal 84 über einen Anschluß 87 im Bereich der Traufe mit Außenluft in Verbindung. Über einen Anschluß 88 ist der zweite Kanal 85 ebenfalls mit der Atmosphäre verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Daches 80 (siehe Fig. 2) wird die Fortluft zum Beispiel aus Küche und Bad über eine Leitung 89, in der ein Ventilator 90 sitzt, in den zweiten Kanal 85 eingeleitet. Wie an den Pfeilen zu erkennen, gelangt die Außenluft im Gegenstrom zur Fortluft über den ersten Kanal 84 zu einer Ab­ zweigung 91, in der eine Drossel 92 angeordnet ist. Die Ab­ zweigung 91 steht in Verbindung mit einem Sammler 93, in den auch die Abluft aus dem vertikalen Abluftschacht 94 eintritt. Das Gemisch aus Außen- und Fortluft gelangt zum Wärmeaus­ tauscher für die Warmluftheizung. Deren Aufbau ist schematisch in Fig. 9 angegeben.

Ein Wasser enthaltender Pufferspeicher 94 a, der wirksam iso­ liert ist, kann durch einen elektrischen Wassererhitzer 95 erwärmt werden. Über den Pufferspeicher 94 a wird mit Hilfe einer Pumpe 96 ein Wärmeaustauscher 97 versorgt, über den ein Lüfter 98 erwärmte Luft in die Zuluftleitung für Erdgeschoß und Obergeschoß eingespeist. Die Rückluft gelangt als Gemisch von Frischluft und Abluft in die Rückluftleitung 99, die über ein Filter 100 vor den Wärmeaustauscher 97 geschickt wird. Mit der Abzweigung 91 bzw. dem Sammler 93 ist eine Abzweigung 101 verbunden, die unmittelbar mit Außenluft in Verbindung steht. In der Leitung 101 ist eine Drossel 102 angeordnet, deren Stellung durch einen Regler 103 bestimmt wird, der die Stellung der Drossel in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler 104 im Erdgeschoß regelt. Steigt die Temperatur am Fühler 104 über einen vorgegebenen Wert, wird die Drossel 102 zumindest teilweise geöffnet, damit kalte Außenluft in die Rückluftleitung 99 eingeleitet werden kann, um eine Kühlung zu bewirken.

Bei dem Dach nach den Fig. 6 bis 8, das allgemein mit 110 bezeichnet ist, ist zwischen den Sparren 111 ein erster Kanal 112 und ein zweiter Kanal 113 geformt, wobei die Kanäle 112, 113 durch eine Wärmeaustauscherfläche 114 voneinander getrennt sind, die zum Beispiel aus Aluminiumblech besteht. Das Aluminiumblech ist mit Rippen 115 versehen, um den gleich­ mäßigen Abstand zu einer Schicht aus Polyurethanschaum 116 herzu­ stellen. Außerdem ist unterhalb von Dachlatten 117 ein weiterer Abluftkanal 118 geformt. Die Luftführung ist ähnlich der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 5, so daß darauf nicht mehr im ein­ zelnen eingegangen wird. Die Fortluft aus dem Kanal 113 wird, wie ebenfalls aus Fig. 7 hervorgeht, über den Kanal 118 a zwischen Verblendung und Wärmedämmung zum Mauerfuß ge­ leitet, um auch hier die Transmissionsverluste noch zu redu­ zieren. Allerdings hat sich die Fortluft bei ihrer Strömung über das Dach bereits erheblich abgekühlt.

Aus Fig. 6 ist zu entnehmen, daß die Fortluft aus einem Sammelkanal 119 in eine Abseite in den zweiten Kanal 113 gelangt. Der Sammelkanal 119 ist mit einer Fortluftleitung 120 verbunden, in der ein Ventilator 121 angeordnet ist. Ein weiterer in der Abseite gebildeter Kanal 122 bildet einen Zuluftkanal. Ein dritter Kanal 123 bildet einen Abluft­ sammelkanal hin zum Warmluftgerät. In ihm wird die durch Wärmeaustausch erwärmte Außenluft mit Abluft aus den Räumen vermischt und gelangt in den Ansaugkanal für die Warmluft­ heizung.

Der weitere Abluftkanal 118 kann als Ansaugkanal für die Luft zur Wärmepumpe verwendet werden, wenn eine solche eingesetzt wird.

Es versteht sich, daß es zweckmäßig ist, an beiden unteren Enden des zweiten Kanals 113 bzw. 85 (Fig. 2 bis 5) Kon­ densatableitungen vorzusehen, da die relativ viel Feuchtig­ keit enthaltende Fortluft im Verlauf des Wärmeaustausches die Feuchtigkeit abgibt, die als Kondensat sich im zweiten Kanal 113 bzw. 85 sammelt. In Fig. 4 ist ein derartiger Kondensat­ abfluß 85 a dargestellt.

Claims (11)

1. Dachkonstruktion für ein wärmeisoliertes Gebäude mit tragenden Wänden, die einen ersten und einen zum ersten Kanal koplanaren zweiten Kanal aufweist, die durch eine Zwischenwand getrennt zwischen einer Außenschale und einer wärmedämmenden Innen­ schale angeordnet sind, die über die gesamte Dachlänge von Traufe zu Traufe geführt sind, mit Ansaug- und Austritts­ öffnungen für Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ wand zwischen dem von Außenluft durchströmten ersten Kanal (84, 112) und dem von Fortluft durchströmten zweiten Kanal (85, 113) als Wärmetauscherfläche (86, 114) ausgebildet ist und daß die Fortluft im Gegenstrom zur Außenluft strömt.

2. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (117) eine Wärmedämmung (83) aufweist.

3. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem die Dach­ konstruktion Sparren aufweist, die die Außenschale tragen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (84, 112) und der zweite Kanal (85, 113) jeweils von zwischen den Sparren (81, 111) verlaufenden Unterkanälen gebildet sind.

4. Gebäude nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (84) und der zweite Kanal (85) in Polyurethan­ schaum (83, 116) geformt sind, der den Bereich zwischen den Sparren (81) ausfüllt.

5. Gebäude nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verkleidungsplatten (82) zwischen den Sparren (81, 111) eine verlorene Schalung bilden.

6. Gebäude nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmetauscherfläche (86) aus Aluminium­ blech besteht.

7. Gebäude nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumblech in Querrichtung gewellt ist.

8. Gebäude nach Anspruch 6, dadurch gekenzeichnet, daß das Aluminiumblech mit Abstandsrippen (115) versehen ist.

9. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiterer Abluftkanal (118) zwischen Außen­ schale und einer Dämmschicht zum ersten Kanal (112) ver­ läuft.

10. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Abzweigung (91) des ersten Kanals (84) unmittelbar mit Außenluft verbunden ist und in der Abzwei­ gung eine steuerbare Drossel (102) angeordnet ist.

11. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Ende des zweiten Kanals (85) eine Kondensatableitung (85 a) verbunden ist.