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Beschreibung
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System zur Verhinderung von Kondensation mit Taubildung in Gebäuden
mit Kellerräumen Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Verhinderung von
Kondensation mit Taubildung in einem Gebäude oder einem Haus, das mit einem Keller
versehen ist,und insbesondere auf ein System zur Verhinderung von Kondensation mit
Taubildung, mit welchem nicht nur die Kondensation während feuchter Jahreszeiten
verhindert, sondern auch das Erwärmen von Räumen während kalter Jahreszeiten durchgeführt
werden kann.
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In jüngster Zeit sind die Bodenpreise, insbesondere in Stadtgebieten,
gestiegen, und die Grundstücksgröße pro Haus ist kleiner geworden. Deshalb werden
in vielen Fällen Häuser, wenn sie auf einem solchen Grundstück gebaut werden, mit
einem Keller versehen, um ausreichenden Wohnraum im Haus zu erhalten.
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Weiterhin besteht im Unterschied zu dem manchmal als Lagerraum od.dgl.
ausgebildeten herkömmlichen Keller kleiner Größe in letzter Zeit die Tendenz, die
positive Benutzung des Kellerinnenraums als neuen Wohnstil zu bevorzugen. Infolgedessen
ist eine Nachfrage nach Kellerräumen entstanden, die den gleichen Komfort wie über
dem Boden angeordnete Wohnräume aufweisen.
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Es ist schwierig, einen Keller als einen Untergrundraum mit gesundem
Wohnklima zu bauen. Aufgrund klimatischer Verhältnisse in speziellen Gebieten, beispielsweise
in Japan, wo es in der regnerischen Zeit, sogar im Winter in schneereichen Gebieten,
z.B. an der japanischen Meeresküste, sehr feucht ist,
tritt der
Vorgang der Kondensation mit Taubildung innerhalb der Keller auf. Um dagegen vorzugehen,
ist es erforderlich, verschiedene Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie z.B. Herabsetzung
der Wärmeübertragung durch Verbesserung der adiabatischen Leistung von Teilen, wie
beispielsweise Wänden, Fußböden usw., durch Befestigung von feuchtigkeitsdichten
adiabatischen Materialien direkt an den Wandflächen und/oder Fußbödenflächen, durch
Absaugung hochfeuchter Luft aus dem Keller nach außen ins Freie mittels Klimaanlagen.
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Folglich wird ein solcher Keller sowohl beim Bau als auch im Betrieb
kostenaufwendig und kann aufgrund der Forderung nach Verhinderung des vorstehend
beschriebenen Vorganges der Kondensation mit Taubildung im Vergleich zu einer Konstruktion
über dem Boden nicht in einfacher Weise gebaut werden.
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Weiterhin sind verschiedene passive Solarhäuser vorgeschlagen worden,
die mit Belichtungsabschnitten an Teilen des Gebäudes versehen sind, so daß mit
der von den Belichtungsabschnitten gewonnenen Solarwärme geheizt werden kann. Zur
Verbesserung der Heizwirkung in derartigen Solarhäusern wurden Wärme-Speichertanks
(die Wände, die Bodenschicht oder andere Teile können als Wärme-Speichertanks, nachstehend
allgemein als Tanks bezeichnet, verwendet werden) an Fußböden/Wandteilen der Gebäude
angeordnet.
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Es ist jedoch notwendig, diese Wärme-Speichertanks getrennt von den
Bestandteilen des Gebäudes anzubringen, und in Abhängigkeit von der Stelle dieser
Anbringung der Tanks sind Einrichtungen erforderlich, um eine Zirkulation der von
den Tanks abgestrahlten Wärme im Raum zu bewirken. Dementsprechend ist trotz der
Forde-
rungen nach effektiver Nutzung von Solarenergie nur in wenigen
Fällen Solarenergie praktisch genutzt worden.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein System zu schaffen, mit welchem
das Auftreten des Vorganges der Kondensation mit Taubildung leicht dadurch verhindert
werden kann, daß die Fußboden- und Wandflächen in einem Keller durch Verringerung
des Temperaturunterschiedes zwischen dem Inneren des Kellers und der den Keller
umgebenden Bodenschicht auf einer Temperatur oberhalb des Taupunktes gehalten werden.
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Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein System zu schaffen, mit
welchem nicht nur das Auftreten der Kondensation mit Taubildung in einem Keller
durch effektive Nutzung der Solarenergie in sehr feuchten Jahreszeiten verhindert,
sondern auch das gesamte, mit einem Keller versehene Gebäude in kalten Jahreszeiten
wirksam geheizt werden kann.
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Andere Merkmale, Vorteile und zusätzliche Ziele der Erfindung ergeben
sich für den Fachmann aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügte Zeichnung, deren einzige Figur in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes
System zur Verhinderung von Kondensation mit Taubildung für einen Keller zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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Ein Gebäude oder Haus 1 besteht aus einem Keller 2 und einem über
dem Boden befindlichen Wohnraumbereich 3.
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Der Keller 2 ist derart gebaut, daß er in den Erdboden GI eingebettet
ist. Sein Raum ist allgemein durch um-
gebende Wandteile 21, 21
... und einem aus Beton oder Stahlplatten bestehenden Fußbodenteil 22 bestimmt.
Der über dem Boden befindliche, obere Wohnraumbereich 3 ist auf Grundmauerteilen
23, 23 ... gebaut, die an die Wandteile 21, 21 ... des Kellers 2 anschließen, so
daß sie sich von der Erdoberfläche GL nach oben erstrecken.
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Oberhalb der Dachteile und der Wandteile des oberen Wohnraumbereichs
3 ist ein Solarwärme-Sammelpaneel 4 vorgesehen, das bewirkt, daß ein Heizmediums
wie z.B. Wasser, durch es hindurchströmt. Ein Zirkulationsrohr 41 ist an das Wärme-Sammelpaneel
Lt angeschlossen. Das durch das Wärme-Sammelpaneel 4 erwärmt Heizmedium wird mittels
einer Druckpumpe 42 durch das Zirkulationsrohr 41 zu bestimmten Stellen zirkuliert.
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In einer Bodenschicht P, in welcher der Keller 2 eingebettet ist,sind
als Heizungseinrichtungen wirkende und an das Zirkulationsrohr 41 angeschlossene
Heizrohre 5,5 .... in geeigneter Weise eingebettet.
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Die Heizrohre 5, 5 ... sind durch einen vorbestimmten Abstand D von
den Wandteilen 21, 21 .., und dem Fußbodenteil 22, die den Keller 2 abgrenzen, getrennt.
Der vorbestimmte Abstand D kann im voraus bestimmt werden, und zwar in Abhängigkeit
von der adiabatischen Leistung der jeweiligen Bestandteile, wie z.B.
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der Wandteile 21, 21 ... und dem Fußbodenteil 22, der Qualität der
Materialien, der Dicke und der Durchmesserabmessungen etc. der Heizrohre 5,5 ...,
der Temperatur des durch das Zirkulationsrohr 41 strömenden Heizmediums etc.
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Der vorbestimmte Abstand D kann auf Null festgesetzt werden. Dies
bedeutet, daß in einigen Fällen die
Heizrohre 5, 5 ... so angeordnet
werden können, daß sie mit den Wandteilen 21, 21 ... und der Außenfläche des Fußbodenteils
22 in Berührung sind. Alternativ können die Heizrohre 5,5 ... innerhalb der Wandteile
21, 21 und des Fußbodenteils 22 eingebettet sein. In beiden Fällen ist es vorzuziehen,
die Heizrohre 5, 5 ... außerhalb des Diakenzentrums der Wandteile und des Fußbodenteils
anzuordnen, um die Bodenschicht P zu erwärmen und Wärme darin zu speichern.
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Nachstehend ist die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems zur
Verhinderung von Kondensation mit Taubildung unter den vorstehend dargestellten
Einbettbedingungen des Kellers 1 und der Heizrohre 5,5 näher beschrieben.
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Das mittels des Wärme- Sammelpaneels 4 erwärmte Heizmedium wird mit
Hilfe der Druckpumpe 42 durch das Zirkulationsrohr 41 zur Zirkulation zu den Heizrohren
5,5 . gebracht, um die Bodenschicht P zu erwärmen und Wärme darin zu speichern.
Der Anschluß der Heizrohre 5,5..
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an das Zirkulationsrohr 41 kann mittels eines Einzel-Kreislaufsystems
erfolgen, in welchem alle Heizrohre 5,5 ... in Reihe verbunden sind, so daß das
Heizmedium von dem Wärme-Sammelpaneel 4 durch den Einzeldurchlauf der in Reihe verbundenen
Heizrohre 5,5 ... zum Wärme-Sammelpaneel 4 zirkuliert. Der Anschluß kann alternativ
auch durch ein Mehrfach-Kreislaufsystem erfolgen, in welchem das Heizmedium vom
Wärme-Sammelpaneel 4 durch eine Mehrzahl von parallelen Durchläufen, deren jeder
durch eine Anzahl von in Reihe verbundenen Heizrohre 5 gebildet ist, zum Wärme Sammelpaneel
4 zirkuliert.
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In beiden Fällen ist es ausreichend, wenn das mittels des Wärme-Sammelpaneels
4 erwärmte Heizmedium durch das Zirkulationsrohr 41 und die Rohre 5 , 5 zirkuliert,
so daß die vom Heizmedium abgestrahlte Wärme die Bodenschicht P erwärmt und darin
gespeichert wird.
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Wenn die Bodenschicht P durch das zirkulierende Heizmedium auf eine
vorbestimmte Temperatur erwärmt und die Wärme in ihr gespeichert worden ist, sind
die Wandteile 21, 21 .. und der Fußbodenteil 22, die den Keller 2 abgrenzen, ebenfalls
erwärmt und Wärme in ihnen gespeichert. Die Betonteile oder Stahlpaneele, die integral
die Wandteile 21, 21 ... und den Fußbodenteil 22 bilden, wirken als Wärmespeicherteile.
Dementsprechend ist der gesamte Keller 2 erwärmt und Wärme darin gespeichert.
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In dieser Weise werden die Wandteile 21, 21 und der Fußbodenteil
22 erwärmt und Wärme in ihnen gespeichert, so daß die Temperatur an den Oberflächen
der Wandteile 21, 21 ... und des Fußbodenteils 22 bis oberhalb des Taupunktes angehoben
wird. Folglich werden die Oberflächen der Wandteile 21, 21 ... sogar während einer
Periode hoher Feuchtigkeit, beispielsweise in einer regnerischen Zeit im Sommer,
in einem ausreichend trockenen Zustand gehalten, so daß keine Kondensation mit Taubildung
auftritt.
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Da die aus Solarwärme-Energie gewonnene Wärme während des Frühjahrs
in der Bodenschicht P gespeichert werden kann, ist es möglich, die inneren Wandflächen
des Kellers 2 durch die so gespeicherte Wärme sogar in der regnerischen Zeit mit
vielen regnerischen oder bewölkten Tagen auf einer vorbestimmten Temperatur
zu
halten, so daß der Keller in trockenem Zustand ohne Kondensation mit Taubildung
gehalten werden kann.
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In den Zeiten, wie beispielsweise im Herbst und im Winter, in denen
die Innentemperaturen niedriger als die Temperatur der Bodenschicht P sind, wird
die Luft im Keller 2 nach und nach erwärmt, um Warmluft A zu erzeugen. Die Warmluft
A im Keller 2 steigt infolge natürlicher Konvektion in Richtung des Pfeils und erreicht
den oberen Wohnraumbereich 3 durch eine Verbindungsöffnung 6 zwischen dem Keller
2 und dem oberen Wohnraumbereich 3. Dabei wird das gesamte Gebäude erwärmt.
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Somit wird das gesamte Gebäude im Herbst und im Winter, wenn Heizung
erforderlich ist, durch die im Keller erzeugte Warmluft natürlich geheizt. Es erübrigt
sich in diesem Fall, darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, Kondensation mit Taubildung
in schneereichen Gebieten hoher Feuchtigkeit zu verhindern.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird ein Heizmedium mittels einer Wärmequelle, welche durch die von einem Wärme-Sammelpaneel
gesammelte Solarwärme dargestellt ist, erwärmt und mit diesem so erwärmten Heizmedium
die Bodenschicht P bis zu einer vorbestimmten Temperatur erwärmt, um Wärme zu speichern,
so daß die Wand- und Fußbodenteile des Kellers ebenfalls erwärmt werden, um Wärme
zu speichern. Somit kann während des gesamten Jahres, insbesondere im Frühjahr und
Sommer, wenn eine Heizung unnötig ist, Kondensation mit Taubildung im Keller verhindert
werden, wohingegen im Herbst und Winter das gesamte Gebäude durch vom Keller zum
oberen Wohnraumbereich strömende Warmluft geheizt wird. Des
weiteren
können das Wärme-Sammelpaneel, das Zirkulationsrohr etc. nicht nur zum Erwärmen
der Bodenschicht P und zur Wärmespeicherung darin, sondern auch zur Versorgung eines
Bades, einer Küche etc. durch entsprechende Rohrleitungen mit heißem Wasser verwendet
werden.
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Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß anstelle des Solarwärme-Sammelpaneels
und der Heizrohre ein als Heizeinrichtung wirkender elektrischer Heizdraht verwendet
werden kann, um die Bodenschicht direkt zu erwärmen. Eine derartige elektrische
Heizeinrichtung kann auch zusätzlich vorgesehen sein, um an bewölkten Tagen das
Heizmedium in den Heizrohren zu erwärmen oder dasselbe an kalten Tagen zusätzlich
zu erwärmen. Der Keller kann einteilig aus Beton oder alternativ aus integral miteinander
durch Bolzen od.dgl. verbundenen Bestandteilen wie z.B. Stahlpaneelen,Betonpaneelm
od.dgl..
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bestehen. Außerdem ist es möglich, die Wirkung des Erwärmens und der
Wärmespeicherung dadurch zu verbessern, daß poröse Materialien in die Bodenschicht
eingemischt oder adiabatische Platten PL zur Verhinderung einer Wärmediffusion im
Erdboden um den gesamten Keller herum angeordnet sind.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das erfindungsgemäße System zur Verhinderung
von Kondensation mit Taubildung hinsichtlich Energieeinsparung und wirklicher Nutzung
eines Kellers dadurch vorteilhaft, daß nicht nur Kondensation mit Taubildung im
Keller verhindert werden kann, sondern daß auch das gesamte Gebäude durch die im
Keller erwärmte und zu dem oberen Wohnraumbereich strömende Luft leicht geheizt
werden kann.
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