DE3442569C2

DE3442569C2 -

Info

Publication number: DE3442569C2
Application number: DE3442569A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Scheu, Walter, Dipl.-Ing., 7000 Stuttgart, De
Current assignee: SCHEU, WALTER, DIPL.-ING. SCHEU, CHRISTINE SCHEU,
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1988-11-03
Also published as: DE3442569A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fundamentabsorber mit im Fundament eines Gebäudes einbetonierten Leitungen ent sprechend den Merkmalen des Gattungsbegriffes des An spruches 1.The invention relates to a foundation absorber with in The foundation of a building is encased in concrete speaking the characteristics of the generic concept of the An saying 1.

Ein bekannter Fundamentabsorber dieser Art (DE-OS 33 09 417) ist so angelegt, daß dieser sowohl Wärme aus dem Erdreich als auch gleichzeitig aus der Kondensation von im Erdreich enthaltenen Wasserdampf gewinnen soll. Die Gewin nung von Wärme aus Kondensation von im Erdreich enthaltenen Wasserdampf hat jedoch den Nachteil, daß beispielsweise zum Gewinn der 1000 l Heizöl enthaltenden Energie die Konden sation von in mehreren Millionen Kubikmetern Erdreich ent haltendem Wasserdampf (nicht Wasser) erforderlich wäre. Der bekannte Fundamentabsorber hat daher den Nachteil, daß er nur die Erdwärme der Baugruppe ausnutzt. Da diese aber nicht ausreichend ist, ist diese bekannte Ausführung wegen der bestehenden Frostgefahr im Fundamentbereich mit hohen Scha denrisikien behaftet.A well-known foundation absorber of this type (DE-OS 33 09 417) is designed so that it can both heat from the Soil as well as from the condensation of im Soil should contain water vapor. The profit heat from condensation of soil However, water vapor has the disadvantage that, for example The condensate gains the energy containing 1000 l of heating oil of several million cubic meters of soil holding water vapor (not water) would be required. The Known foundation absorber therefore has the disadvantage that it only uses the geothermal energy of the module. But since this is not is sufficient, this known version is because of existing danger of frost in the foundation area with high damage risky.

Bei einer anderen bekannten Ausführung (DE-OS 28 46 613) wird die Wärme der Lüftungsfortluft des Gebäudes in das Erdreich eingespeichert und von dort wieder zusammen mit Wärme aus dem Erdreich gewonnen. Hier wird das Erdreich als Niedertemperatur-Speicher genutzt, wobei die Wärme gewinnung bzw. Rückgewinnung aus dem Erdreich mit Luft als Wärmeträger und mit Hilfe einer luftgespeisten Wärmepumpe erfolgt. Nachteilig ist hier, das die geringe Wärmekapa zität der Luft als Wärmeträger sehr große Volumenströme (für 1 kW: 300 m³/h je 1 K Entwärmung) und damit entweder große Querschnitte - mit der Folge umfangreicher Erdarbei ten - oder Leistungsstarke Ventilatoren mit hohem Strom verbrauch erforderlich machen. Ferner ist nachteilig, daß die großen Wärmeübergangswiderstände (Luft/Festkörper) ent weder sehr große Oberflächen und damit weitere umfangreiche Erdarbeiten oder hohe Temperaturgefälle mit der Folge schlechter Leistungszahlen erfordern.In another known embodiment (DE-OS 28 46 613), the heat of the ventilation ventilation air of the building is stored in the ground and from there is recovered together with heat from the ground. Here, the ground is used as a low-temperature storage, whereby the heat is extracted or recovered from the ground with air as the heat carrier and with the help of an air-fed heat pump. The disadvantage here is that the low heat capacity of the air as a heat transfer medium has very large volume flows (for 1 kW: 300 m ³ / h per 1 K heat dissipation) and thus either large cross-sections - resulting in extensive earthworks - or powerful fans with high current make consumption necessary. Another disadvantage is that the large heat transfer resistances (air / solids) ent either very large surfaces and thus require further extensive earthworks or high temperature gradients with the consequence of poor performance figures.

Eine weitere bekannte Wärmequellenanlage (DE-OS 27 47 356) besteht aus einem außerhalb des Gebäudes ins Erdreich ein gegrabenen Niedertemperatur-Wärmespeicher. Die diesem entnommene Wärme soll aus dem Erdreich, aus Oberflächen- oder Grundwässern, aus Hausabwässern und aus der Abgaswärme der mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Wärmepumpe nachfließen. Die Wärmeentnahme aus dem Speicher soll mit einer solegespeisten Wärmepumpe erfolgen. Bei dieser Anlage kann zwar der an sich teuere Speicher durch die rückgewinn bare Abgaswärme des Verbrennungsmotors relativ klein ge halten werden, dafür erfordert dieses System jedoch hohe Anschaffungskosten durch den erforderlichen Verbrennungs motor, dessen hohe Wartungskosten und verhältnismäßig ge ringe Lebensdauer. Bei Betrieb dieser Anlage mit einem Elektromotor besteht der Nachteil, daß der ohnehin teuere Speicher wegen der fehlenden Abgaswärme mit einer wesent lich größeren Oberfläche und damit erheblich größer aus gebildet werden müßte, um das Defizit aus den anderen vorgenannten Wärmequellen abzudecken.Another known heat source system (DE-OS 27 47 356) consists of an outside of the building in the ground dug low-temperature heat storage. This one removed heat should be from the ground, from surface or groundwater, from domestic wastewater and from the exhaust gas heat the heat pump operated with an internal combustion engine continue to flow. The heat removal from the store is supposed to a brine-fed heat pump. With this system may be the expensive storage itself by the recovery Exhaust gas heat from the internal combustion engine is relatively small this system requires high ones Acquisition costs through the necessary combustion engine, its high maintenance costs and relatively ge rings lifespan. When operating this system with a Electric motor has the disadvantage that it is expensive anyway Storage due to the lack of exhaust heat with an essential Lich larger surface and thus considerably larger the deficit would have to be formed from the others to cover the aforementioned heat sources.

In der DE-OS 24 11 308 ist eine Heizungs- und Klimaanlage offenbart, welche auf dem Prinzip der Wärmepumpe beruht und eine im Vergleich zu bekannten Einrichtungen bessere Regu lierbarkeit, günstigere Betriebsbedingungen bei tiefen Außentemperaturen und zum größten Teil der Einschaltzeit bei Niedrigtarifstrom laufen soll. Hierzu sind ein oder mehrere Verdampfer mit dem energiespendenden Medium und der Verflüssiger mit einem Energiespeicher in Wirkverbindung, wobei die gesteuerte Übertragung der Energie auf das Ge bäude bzw. dessen Räume ausschließlich aus dem Energie speicher erfolgt und wahlweise ein weiterer Verdampfer zur Kühlung in die Übertragung nach dem Energiespeicher einge schaltet werden kann.In DE-OS 24 11 308 is a heating and air conditioning system discloses which is based on the principle of the heat pump and a better regulation than known facilities availability, more favorable operating conditions at low Outside temperatures and for the most part the on time should run at low tariff current. For this are an or several evaporators with the energizing medium and the Condenser in active connection with an energy store, the controlled transfer of energy to the Ge buildings or their rooms exclusively from energy storage takes place and optionally another evaporator Cooling turned on in the transmission after the energy storage can be switched.

Bei dieser Heizungsanlage werden Sonnenkollektor, Erdreich und Gebäudefortluft kombiniert, wobei jedoch komplizierte Umschaltungen und Steuerungen erforderlich sind, zumal so wohl Soleregister als auch Verdampfer vorgesehen sind, was in der Regel zwei Wärmepumpen erforderlich macht. Darüber hinaus besteht der Nachteil, daß bei stehender Wärmepumpe entweder gar nicht gelüftet oder die in der Lüftungs fortluft des Gebäudes enthaltene Wärme nicht nutzbar ist.With this heating system, solar collector, soil and building exhaust air combined, but complicated Switchings and controls are necessary, especially since probably brine registers as well as evaporators are provided for what usually requires two heat pumps. About that there is also the disadvantage that when the heat pump is stopped either not ventilated at all or the one in the ventilation Exhaust air contained in the building cannot be used.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fundament absorber und damit eine Wärmequellenanlage dieser Art so auszubilden, daß die geschilderten Nachteile der bekannten Anlagen vermieden werden und ein überall anwendbarer, mono valenter und zuverlässiger Betrieb bei einfacher und billiger Herstellung möglich ist, wobei gleichzeitig die Freiheit in der Konstruktion und in der Gestaltung des zugehörigen Gebäudes selbst optimal erhalten bleibt.Starting from the prior art mentioned at the beginning is the object of the invention, a foundation absorber and thus a heat source system of this type train that the disadvantages of the known Attachments are avoided and a mono applicable everywhere valent and reliable operation with simple and cheaper production is possible, while the Freedom in the construction and design of the associated building itself is optimally preserved.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Fundament absorber mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale ge löst. This object is achieved according to the invention with a foundation absorber with the characteristics of the generic term by features contained in the characterizing part of claim 1 solves.

Mit der Erfindung ist eine Wärmequelle geschaffen, bei welcher die aus der Baugrubensole und den Baugruben- Böschungen eines Gebäudes gewinnbare Erdwärme zusätzliche Wärme aus der Lüftungsfortluft einer Gebäudezwangsentlüftung und aus dem Abwasser des Gebäudes zugeführt wird. In Ver bindung mit einer sehr guten Wärmedämmung ergibt sich somit ein Fundamentabsorber, der als alleinige Wärmequelle zur monovalenten Heizung von Gebäuden ausreicht. Von besonderem Vorteil ist ferner, daß die Wärmequellenanlage für die Wärmepumpe nunmehr nur noch aus dem Fundamentabsorber be steht, der die erforderlichen Umfeldenergien aus dem Erd reich, aus der Lüftungsfortluft und aus den Abwässern ge winnt. Damit entfallen aufwendige Außenabsorber, umständ liche und teuere Zuleitungen und Umschaltsteuerungen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Fudamentabsorber schränkt die architektonische Gestaltung des Gebäudes nicht ein und bildet im übrigen ein kompaktes, leicht überschaubares, konstruktiv einfaches und daher auch kostensparend auszu führendes Gebäudeteil.With the invention, a heat source is created at which consists of the excavation brine and the excavation Embankments of a building extractable geothermal energy Heat from the ventilation exhaust air of a building's forced ventilation and is fed from the wastewater of the building. In ver bond with very good thermal insulation results a foundation absorber that acts as the sole heat source for monovalent heating of buildings is sufficient. Of particular Another advantage is that the heat source system for Heat pump now only from the foundation absorber stands that the required environmental energies from the earth rich, from the ventilation exhaust air and from the waste water wins. This eliminates the need for complex external absorbers liche and expensive supply lines and switching controls. The Fudament absorber designed according to the invention limits the architectural design of the building is not an and otherwise forms a compact, easily manageable, constructively simple and therefore also cost-saving leading part of the building.

Bei dem neuen Fundamentabsorber sind somit Wärmequellen das Erdreich der Baugruppe, die Lüftungsfortluft und die Abwäs ser des Gebäudes, die alle einschließlich der Lüftungsfort luft mit einer einem Wärmeträger, nämlich Sole oder Kälte mittel, und nur mit dem einen Bauteil, nämlich dem Funda mentabsorber erschlossen werden.With the new foundation absorber, these are heat sources Soil of the assembly, the ventilation exhaust air and the sewage water of the building, all including ventilation air with a heat transfer medium, namely brine or cold medium, and only with one component, namely the Funda ment absorbers can be opened up.

Die Unteransprüche enthalten weitere zweckmäßige Ausbil dungen eines Fundamentabsorbers gemäß dem Hautanspruch.The sub-claims contain further useful training foundation absorber in accordance with skin requirements.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, werden in den Fundament bereich Wärmeträgerflüssigkeit führende Leitungen nach Art eines Rohrregisters eingelegt, mit welchen mit Hilfe einer Wärmepumpe 1 Wärme aus dem Bereich des Fundamentes 2 gewon nen wird. Die Rohrleitungen 12 werden in ein Betonteil, vorzugsweise in den ohnehin vorhandenen Betonkellerboden oder in die Beton-Fundamentplatte eines Gebäudes, einge baut. Über die Rohre 12 einschließlich Betonteil, also dem Betonkellerboden bzw. der Beton-Fundamentplatte, die zu sammen den Fundamentabsorber ergeben, wird Wärme aus dem Erdreich 3 und - auf dem Umweg über das Erdreich - Wärme aus den Gebäudeabwäsern 7, deren Leitungen 8 im Erdreich 3 unter dem Fundament 2 verlegt sind, gewonnen.As can be seen from the drawing, in the foundation area heat transfer fluid leading lines are inserted in the manner of a pipe register, with which heat is won from the area of the foundation 2 with the help of a heat pump 1 . The pipes 12 are built into a concrete part, preferably in the already existing concrete basement floor or in the concrete foundation slab of a building. About the pipes 12 including the concrete part, i.e. the concrete basement floor or the concrete foundation plate, which together give the foundation absorber, heat from the ground 3 and - on the detour via the ground - heat from the building waste water 7 , their lines 8 in the ground 3 laid under the foundation 2 , won.

Da diese Wärmemenge für eine Gebäudeheizung nicht ausreicht (bei der Entnahme von zuviel Wärme aus dem Erdreich 3 be steht im Fundamentbereich Frostgefahr), wird dem Fundament bereich zusätzliche Wärme zugeführt. Dies geschieht da durch, daß - anstelle einer Fensterlüftung zur Herstellung des bauphysikalisch notwendigen Luftwechsels - eine Gebäu dezwangslüftung vorgesehen wird, bei welcher die warme Lüftungsfortluft 4 des Gebäudes mit Hilfe eines Ventilators 6 durch ein im Fundamentbereich ausgebildetes Kanalsystem 5 gefördert wird, welches zum Beispiel aus im Fundament 2 eingebauten Kanäle aus Kunststoffabflußrohren ausgebildet sein kann. Beim Durchströmen der Kanäle 5 gibt die Lüftungsfortluft 4 ihre Wärme an den Fundamentabsorber ab, von wo sie mittels der Wärmepumpe 1 nach Bedarf wieder ent nommen wird.Since this amount of heat is not sufficient for building heating (if there is too much heat in the ground 3 there is a risk of frost in the foundation area), additional heat is added to the foundation area. This is done by the fact that - instead of window ventilation for the production of the physically necessary air change - a building is forced ventilation, in which the warm ventilation exhaust air 4 of the building is supported by a fan 6 through a channel system 5 formed in the foundation area, which for example consists of in the foundation 2 built channels can be formed from plastic drain pipes. When flowing through the channels 5 , the ventilation exhaust air 4 emits its heat to the foundation absorber, from where it is removed again as required by means of the heat pump 1 .

Der Ventilator 6 läuft unabhängig von der Wärmepumpe 1 und nur mit jener Leistung, die zur Herstellung des bauphysika lisch notwendigen, stündlichen Luftwechselns erforderlich ist. Eine Einspeicherung der Wärme aus der Lüftungsfortluft 4 in den Fundamentabsorber erfolgt somit immer, wenn der Fundamentabsorber kälter als die Lüftungsfortluft 4, d. h. kälter als z. B. +20°C ist. Dies gilt auch dann, wenn die Wärmepumpe 1 nicht in Betrieb ist. Die auf niederem Temperaturniveau eingespeicherte Wärme fließt nicht in das weiter umgebende Erdreich ab, solange die Temperatur der gespeicherten Wärme unter jener des umgebenden Erdreichs liegt. Vielmehr strömt immer - auch bei stehender Wärme pumpe und während der Einspeicherung von Wärme aus der Lüftungsfortluft - auch Wärme aus dem umgebenden Erdreich in den Fundamentabsorber nach, solange dessen Temperatur unter jener des umgebenden Erdreichs liegt. Die einge speicherte Wärme kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt wieder mit der Wärmepumpe 1 mit Hilfe des im Fundament 2 vor gesehenen Absorbers entnommen werden. Der Fundamentabsorber hat also eine Dreifachfunktion: Er ist Gebäudeteil, Absor ber und Niedertemperatur-Speicher. Hierzu ist er gut geeig net, denn Beton ist ohnehin der Baustoff für die Gründung oder den Kellerboden und ist ein guter Wärmespeicher; Beton hat ferner so hohe Wärmeleitwerte, daß ein guter Wärmeüber gang auf die Wärmeträgerflüssigkeit führenden Leitungen 12 gegeben ist.The fan 6 runs independently of the heat pump 1 and only with the power that is required to produce the building physically necessary, hourly air changes. The heat from the ventilation exhaust air 4 is therefore stored in the foundation absorber whenever the foundation absorber is colder than the ventilation exhaust air 4 , ie colder than z. B. + 20 ° C. This also applies when the heat pump 1 is not in operation. The heat stored at a low temperature level does not flow into the surrounding earth as long as the temperature of the stored heat is below that of the surrounding earth. Rather, even when the heat pump is stationary and during the storage of heat from the ventilation air, heat flows from the surrounding soil into the foundation absorber as long as its temperature is below that of the surrounding soil. The stored heat can be removed at any time with the heat pump 1 with the help of the absorber seen in the foundation 2 . The foundation absorber therefore has a triple function: it is part of the building, absorber and low-temperature storage. He is well suited for this, because concrete is the building material for the foundation or the basement floor anyway and is a good heat store; Concrete also has such high thermal conductivity values that a good heat transfer to the heat transfer fluid-carrying lines 12 is given.

Die Einspeicherung von Wärme aus Abwässern 7 über das Erd reich 3 in das Fundament 2 (Fundamentabsorber 9 ist schon bei üblicher Ausbildung der Abwasserkanäle 8 im Erdreich 3 - also unter dem Fundament 2 - gegeben und kann gegebenen falls durch längere Wege der Kanäle 8 verbessert werden.The storage of heat from waste water 7 through the earth 3 in the foundation 2 (foundation absorber 9 is already given the usual design of the sewers 8 in the soil 3 - that is, under the foundation 2 - and can be improved if necessary by longer paths of the channels 8 .

Da das Erdreich 3 im Fundamentbereich keinesfalls gefrie ren, d. h. nicht unter 0°C abkühlen darf, muß aus Sicher heitsgründen dagegen Vorsorge getroffen werden. Dies ge schieht mit einem elektrischen Durchlauferhitzer 13, wel cher dem Heizwasservorlauf zusätzliche Wärme zuführt. Eingeschaltet wird diese zusätzliche Heizwasseraufheizung über einen Temperaturfühler 15 am Rücklauf der Wärmeträger flüssigkeit und über einen zugehörigen Temperaturschalter 16. Durch die zusätzliche Einspeisung von Wärme in das Heizsystem verringert die handelsübliche Aufladeregelung 17 die nachfolgenden Aufladezeiten und damit auch die Entwärmung des Erdreichs 3.Since the soil 3 in the foundation area is not frozen, ie it must not cool below 0 ° C, precautionary measures must be taken for safety reasons. This happens with an electric instantaneous water heater 13 , which supplies additional heat to the heating water supply. This additional heating water heating is switched on via a temperature sensor 15 at the return of the heat transfer fluid and via an associated temperature switch 16 . As a result of the additional feeding of heat into the heating system, the commercially available charging control 17 reduces the subsequent charging times and thus also the cooling of the ground 3 .

Die Wärmequellenanlage für die Wärmepumpe 1, der Funda mentabsorber 2, besteht nunmehr nur noch aus einem Wärme trägerflüssigkeit führenden und in den ohnehin vorhandenen Beton-Kellerboden bzw. in die Beton-Fundamentplatte eines Gebäudes eingebauten Rohrregister 12, welches Umfeldwärme sowohl aus dem Erdreich 3, als auch aus den Abwässern 7, als auch aus derLüftungsfortluft 4 gewinnt. Die Ein speicherung der genannten Wärmearten - insbesondere auch der Wärme aus der Lüftungsfortluft - erfolgt auf die be schriebene Weise auch bei nicht in Betrieb befindlicher Wärmepumpe. Zusätzliche Absorber bzw. Verdampfer samt den zugehörenden, komplizierten und störanfälligen Umschaltun gen und Steuerungen entfallen, was die Herstellung verein facht und verbilligt und die Zuverlässigkeit wesentlich erhöht. Die einzige noch notwendige Baueinheit, der Funda mentabsorber 2, ist ein ohnehin vorhandenes Gebäudeteil und gewährleistet in der erfindungsgemäßen Ausbildung die monovalente Versorgung einer Wärmepumpenheizung mit Umfeld wärme, er schränkt die Konstruktion und Gestaltung eines Gebäudes oberhalb des Fundamentabsorbers nicht ein und ist im übrigen ein kompaktes, überall und bei jedem Neubau an wendbares, leicht überschaubares, konstruktiv einfaches und mit wenig zusätzlichen Kosten auszuführendes Gebäudeteil, das eine gute Wirtschaftlichkeit dieses System zum Ergeb nis hat.The heat source system for the heat pump 1 , the Funda mentabsorber 2 , now consists only of a heat carrier liquid leading and in the already existing concrete basement floor or in the concrete foundation slab of a building pipe register 12 , which ambient heat from both the soil 3 , as well as from the waste water 7 , as well as from the ventilation exhaust air 4 . The storage of the types of heat mentioned - in particular also the heat from the ventilation air - takes place in the manner described even when the heat pump is not in operation. Additional absorbers or evaporators, including the associated, complicated and fault-prone switchovers and controls, are no longer required, which simplifies production and makes them cheaper and significantly increases reliability. The only unit that is still necessary, the foundation absorber 2 , is an already existing part of the building and ensures the monovalent supply of heat to a heat pump heating system with ambient heat in the design according to the invention, it does not restrict the construction and design of a building above the foundation absorber and is otherwise a compact one , everywhere and with every new construction on a turnable, easily manageable, structurally simple part of the building that can be carried out with little additional cost and which results in a good economy of this system.

Claims

1. Foundation absorber with concreted in the foundation of a building, the through the housing adjacent soil penetrating heat transfer fluid lines ( 12 ) and with these lines ( 12 ) connected, heat-recovery heat pump ( 1 ), characterized in that in the foundation ( 2 ) Channel system ( 5 ) for the ventilation exhaust air ( 4 ) of the building and under the foundation ( 2 ) are arranged the sewage ( 7 ) leading channel system ( 8 ).

2. Foundation absorber according to claim 1, characterized in that a fan ( 6 ) is provided in the channel system ( 5 ).

3. foundation absorber according to claim 1 or 2, characterized in that at the lowest point of the laid in a slight slope channel system ( 5 ) a connecting line with siphon ( 18 ) is provided for water main.

4. foundation absorber according to claims 1 to 3, characterized in that a brine temperature-dependent electrical after-heating ( 13 ) of the heating water supply ( 14 ) is provided.

5. Foundation absorber according to claims 1 to 4, characterized in that the post-heating ( 13 ) is assigned a temperature sensor ( 15 ) with a temperature switch ( 16 ) on the brine return ( 15 ).

6. Foundation absorber according to claims 1 to 5, characterized in that the channel systems ( 5 and 8 ) consist of plastic pipes.