DE3820621A1 - Verfahren und einrichtung zum beheizen eines gebaeudes, insbesondere eines (solar-)wohnhauses - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum beheizen eines gebaeudes, insbesondere eines (solar-)wohnhauses

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Gebäudes, insbesondere eines Wohnhauses, und zwar eines sog. "Solarhauses", bei dem es sich hier nicht um ein Haus handelt, bei dem Solarenergie mittels Solarzellen gewonnen wird, sondern um ein Haus, in dem aus wenigstens einer vorzugsweise im wesentlichen im Bereich seiner Süd­ seite angeordneten, durch im wesentlichen aus Glas be­ stehende, sich im wesentlichen über diese Außenwand er­ streckende Wände begrenzten Kammer, jeweils in dieser Kammer befindliche, durch Sonneneinstrahlung (= Solar­ erwärmung) erwärmte Luft in wenigstens einen zu er­ wärmenden Raum des Gebäudes geleitet wird und nach dortiger Wärmeabgabe und entsprechender Kühlung zwecks erneuter Solarerwärmung in die Kammer zurückgeleitet wird, um auf diese Weise bei Sonneneinstrahlung Solarenergie für Heiz- (und ggf. Brauchwasser-)Erwärmungszwecke zu gewinnen und damit den Einsatz konventioneller Primärenergie - und damit die Heizkosten - herabzusetzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Gewinnung und Rückgewinnung von Wärme für ein Gebäude, insbesondere ein (Solar-)Wohnhaus mit wenigstens einer vorzugsweise im wesentlichen an der Gebäudesüdseite ange­ ordneten, im wesentlichen aus Glas bestehenden ersten Wand und einer unter Schaffung einer (ersten) Kammer mit äußerem Abstand zur Außenseite der ersten Wand angeordneten, ebenfalls im wesentlichen aus Glas bestehenden zweiten Wand, wobei die (erste) Kammer Bestandteil eines (ersten) Leitungssystems eines (ersten) Luftkreislaufes ist, in dem die jeweils in der (ersten) Kammer befindliche, bei/durch Sonneneinstrahlung erwärmte, bei/nach Erwärmung in der (ersten) Kammer aufsteigende Luft über wenigstens eine Leitung des (ersten) Leitungssystems in wenigstens einen zu erwärmenden Raum des Gebäudes geleitet wird und nach dortiger Wärmeabgabe und entsprechender Abkühlung zwecks erneuter Erwärmung über eine weitere Leitung des (ersten) Leitungssystems wieder in die (erste) Kammer zurückgeleitet wird, zur Durchführung des obigen Verfahrens.
Solarhäuser der hier in Rede stehenden Art sind nicht nur bzgl. ihres mit einer Glaswand ausgestatteten "Sonnen­ raums" gegenüber konventionellen Häusern reizvoll, sondern darüber hinaus auch gerade wegen ihres passiven Wärmegewinns (nämlich gleichsam einer "Einsammlung" von Wärme bei Sonnen­ einstrahlung) hinsichtlich der Energiebilanz äußerst positiv. Sie weisen jedoch in Gebieten mit einer relativ niedrigen Anzahl von Sonnentagen/Jahr bzw. Sonnenstunden/Jahr den Nachteil auf, daß der passive Wärmegewinn nicht übermäßig groß ist. Dieses hat u.a. zur Folge, daß der "Sonnenraum" eines derartigen Solarhauses nicht so häufig bzw. so lange genutzt werden kann, wie dieses an sich wünschenswert wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, das Verfahren sowie die Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattungen und damit die Ausgestaltungsmöglichkeit und Betriebs­ weise eines hier in Rede stehenden Solarhauses insbesondere dahingehend zu verbessern, daß ein größerer Wärmegewinn regenerativer Energie zu erzielen ist, und daß die Bewohn­ barkeit des für derartige Solarhäuser typischen, zweckmäßiger­ weise und demgemäß üblicherweise im wesentlichen auf ihrer Südseite angeordneten, praktisch eine Art Glasanbau bildenden "Sonnenraums" zu verlängern bzw. dessen Heizkomfort zu erhöhen ist, so daß sich derartige Solarhäuser auch in geographischen Breiten mit relativ geringem Energieeintrag aus Sonnenstrahlung (wie dieses bspw. im norddeutschen Raum der Fall ist) zweck­ mäßig einsetzen lassen.
Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennnzeichnet durch eine Kombination der oben angegebenen Merkmale des gattungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen, daß an der Außenseite der (ersten) Kammer eine durch die Außenseite der (ersten) Kammer und eine der (ersten) Kammer nach außen vorgeordnete, im wesentlichen aus Glas bestehende dritte Wand gebildete zweite Kammer angeordnet wird, und daß der in der zweiten Kammer insbesondere durch Wärmeleitung von außen (also Wärmeaufnahme aus der Außenluft) und Wärmeleitung von innen (also Wärmeleitung aus der ersten Kammer) sowie durch Solarerwärmung erwärmten Luft mittels einer der zweiten Kammer nachgeordneten Wärmepumpe Wärme ent­ zogen wird und dabei die Lufttemperatur der aus der Wärme­ pumpe austretenden, zur zweiten Kammer zurückgeleiteten Luft jeweils bis unter die jeweilige Außentemperatur abgesenkt wird, so daß demgemäß aus der zweiten Kammer keine Wärme durch Wärmeleitung nach außen dringen (und demgemäß verlorengehen) kann und die zweite Kammer mithin gleichsam als Isolierschicht wirkt, die eine Wärmesperre nach außen hin bildet.
Der einrichtungsmäßige Teil der obigen Aufgabe wird erfindungs­ gemäß gelöst durch eine Kombination der obigen gattungsbildenden Merkmale mit den Merkmalen, daß unter Bildung einer zweiten Kammer mit Abstand zur Außenseite der Außenwand der ersten Kammer eine ebenfalls im wesentlichen aus Glas bestehende, die eigentliche "Außenhaut" dieser Raumwand bildende dritte Wand angeordnet ist, wobei die zweite Kammer Bestandteil eines zweiten Leitungssystems eines zweiten Luftkreislaufes ist, in dem eine Wärmepumpe angeordnet ist, mittels welcher die der Wärmepumpe zugeleitete Luft jeweils auf eine Temperatur zu bringen ist, die niedriger ist als die jeweilige Außen­ temperatur, und von welcher die in der Wärmepumpe entwärmte Luft in die zweite Kammer zurückzuleiten ist.
Bevor die Erfindung im einzelnen erläutert wird, sei darauf verwiesen, daß nicht nur selbstverständlich der Einsatz einer Wärmepumpe für Heizzwecke an sich bekannt ist, sondern auch eine Kopplung einer Wärmepumpe mit einer im Außenwandbereich eines Gebäudes angeordneten, durch zwei Schalen begrenzten Kammer. In diesem Zusammenhang ist auf die DE-PS 30 08 630 zu verweisen, die eine Wärmerückgewinnungsanlage für Gebäude mit einem durch zwei als Mauerwerk ausgebildete Schalen einer Außenwand (bzw. eines Dachaufbaus) gebildeten Zwischenraum betrifft, der mit der Ansaugleitung des Verdampfers einer Wärmepumpe verbunden ist, dessen Ausgangsleitung in den Zwischenraum zurückgeführt ist, wobei die Luft in einem ab­ geschlossenen Kreislauf durch Wärmepumpe und Zwischenraum zirkuliert und die Innenschale einen zum Zwischenraum gerichtete Wärmedämmschicht aufweist (also nicht etwa als Glaswand eines Solarhauses ausgebildet ist).
Bei einer solchen Wärmerückgewinnungsanlage bzw. einem derart ausgebildeten Gebäude soll mit dem Gegenstand der DE-PS 30 08 630 die Aufgabe gelöst werden, eine Rückgewinnung von durch die Innenwand nach außen entweichender Wärme in einem erheblichen Umfange zu ermöglichen und die an diese Kammer angeschlossene Wärmepumpe mit einem besseren Wirkungsgrad arbeiten zu lassen, wobei bei der bekannten Wärmerückgewinnungsanlage diese Aufgabe dadurch gelöst wird, daß die Außenschale ebenfalls eine zum Zwischenraum (= Kammer) gerichtete Wärmedämmschicht aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist aber ersichtlich für ein hier in Rede stehendes Solarhaus völlig ungeeignet und geht in technischer Hinsicht einen völlig anderen Weg, der von der vorliegenden Erfindung ersichtlich wegführt, wie weiter unten noch deutlicher werden wird.
Auch das aus der DE-OS 26 05 117 bekannte Wandelement hat mit dem Erfindungsgegenstand nur insoweit einen Berührungspunkt als auch beim Gegenstand dieser Druckschrift zwei voneinander getrennte Kreisläufe vorgesehen sind, wobei in einem äußeren Kreislauf - ebenso wie beim Gegenstand der vorliegenden Er­ findung - eine Wärmepumpe angeordnet ist. Weitere Berührungs­ punkte mit der vorliegenden Erfindung bestehen dagegen gemäß der jeweiligen Aufgaben und ihren technischen Lösungen schon deshalb nicht, weil gemäß dem in dieser Druckschrift enthaltenen Vorschlag eine als Speichermasse der atmosphärischen Energie­ einflüsse und als Element zur Dämpfung der Temperaturschwan­ kungen der Außenluft vorgesehene Vormauerung vorgesehen werden soll, die außerdem bei geringfügigen Temperaturdifferenzen zwischen der Außenluft und der Speichermasse eine Kondensation verhindern soll. Alles dies ist einem hier in Rede stehenden Solarhaus fremd und konnte der einschlägigen Fachwelt auch keinerlei Hinweise in Richtung auf den Erfindungsgegenstand geben.
Aus der DE-OS 29 15 494 ist eine rekuperative Wärmerück­ gewinnungsanlage für statische Heizungen bekannt, bei welcher zwischen einer Innen- und einer Außenschale eines Gebäudes eine spaltförmige Kammer gebildet wird, durch welche Luft mit einer gegenüber der Außentemperatur noch erhöhten Temperatur geführt werden soll, die von unten her in die spaltförmige Kammer eingeblasen wird. Hierdurch kommt es aber zwangsläufig zu einer Wärmeleitung aus der Kammer nach außen, die mit entsprechenden Energieverlusten verbunden ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
I.ü. wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Solarhaus; und
Fig. 2 ein Wärmeschema für das Solarhaus gemäß Fig. 1.
Die Zeichnung zeigt ein im ganzen mit 1 bezeichnetes, als Wohnhaus dienendes Solarhaus, welches mit einer nachstehend noch im einzelnen beschriebenen Einrichtung zur Gewinnung bzw. Rückgewinnung von Wärme ausgerüstet ist. Das Haus 1 weist eine an seiner Südseite angeordnete, im wesentlichen aus Glas bestehende erste Wand 2 und eine mit äußerem Abstand zur ersten (Glas-)Wand 2 angeordnete, ebenfalls im wesentlichen aus Glas bestehende zweite Wand 3 auf, die gemeinsam eine erste Kammer 4 bilden.
Diese erste Kammer 4 ist Bestandteil eines nachstehend noch im einzelnen beschriebenen ersten Luftkreislaufes, in dem die jeweils in der ersten Kammer 4 befindliche, bei/durch Sonneneinstrahlung erwärmte, bei/nach Erwärmung in der ersten Kammer 4 gemäß den Pfeilen 5 über ein in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestelltes erstes Leitungssystem aufsteigende Luft in die zu erwärmenden Räume des Hauses 1 geleitet wird, in diesen bei entsprechender Abkühlung Wärme abgibt und sodann zwecks erneuter Erwärmung über eine weitere Leitung des ersten Leitungs­ systems wieder in die erste Kammer 4 zurückgeleitet wird.
Kombiniert mit dieser an sich bekannten Maßnahme ist nunmehr erfindungsgemäß eine zu einem getrennten zweiten Leitungssystem und damit einem gesonderten Luftkreislauf gehörende zweite Kammer 6, die dadurch geschaffen worden ist, daß mit Abstand zur Außenseite der Außenwand der ersten Kammer 4 eine ebenfalls im wesentlichen aus Glas bestehende, letztlich die eigentliche "Außenhaut" dieser Haus-Südwand bildende dritte Wand 7 ange­ ordnet ist, die mithin zusammen mit der zweiten Wand 3 die zweite Kammer 6 bildet, und die, wie bereits angedeutet worden ist, Bestandteil eines zweiten Leitungssystems eines zweiten Luftkreislaufes ist, der gemäß den Pfeilen 8 verläuft. Wie aus dem linken Teil von Fig. 2 erkennbar ist, strömt von einer Wärmepumpe 9 kommende, entwärmte Luft, deren Temperatur mit z.B. 3°C 5°C kälter ist als die momentane Außentemperatur, gemäß dem Pfeil 8′ über eine Leitung des zweiten Leitungs­ systems von unten her in die zweite Kammer 6 ein, verteilt sich dort und strömt unter der oben beschriebenen Erwärmung durch Wärmeleitung von außen und innen sowie durch Sonnen­ einstrahlung nach oben, wo die erwärmte Luft in einer in Fig. 2 angedeuteten Leitung 10 des zweiten Leitungssystems (= Luftkreislaufes) zunächst unterhalb des Daches 11 ge­ sammelt und im Bereich eines Schornsteins 12 nach unten zu der Wärmepumpe 9 geführt wird, in welcher die zugeleitete Luft jeweils durch entsprechende Steuerung jeweils auf eine Temperatur zu bringen ist, die niedriger ist als die jeweilige Außentemperatur, und von welcher die in der Wärme­ pumpe 9 entwärmte Luft gemäß den Pfeilen 8′′ in die zweite Kammer 6 zurückströmt.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Wärmepumpe 9 im Keller 13 des Hauses 1 angeordnet ist.
Die Steuerung erfolgt so, daß die Wärmepumpe 9 bei dem heutigen Entwicklungsstand von Wärmepumpen bei einer Außentemperatur von wenigstens +2°C und darüber selbst­ tätig eingeschaltet wird und bei einem Absinken der Außen­ temperatur unter +2°C selbsttätig abgeschaltet wird. Ein Betrieb der Wärmepumpe ist auch außerhalb der eigentlichen Heizperiode zweckmäßig, um zu diesen Zeiten das Brauchwasser entsprechend zu erwärmen.
Bei einer Sonneneinstrahlung auf die Südseite des Solarhauses 1 wird mithin die gemäß den Pfeilen 8′′ von der Wärmepumpe 9 kommende, in die zweite Kammer 6 geleitete Luft, die eine Temperatur aufweist, welche einige Grad unterhalb der Außen­ temperatur liegt, in die zweite Kammer 6 geleitet und bei ihrem Aufsteigen gemäß den Pfeilen 8 in der zweiten Kammer 6 zunehmend erwärmt. In denjenigen Bereichen, in denen die Lufttemperatur der in der zweiten Kammer 6 befindlichen bzw. aufströmenden Luft unterhalb der Außentemperatur liegt, kann es mithin nicht zu einer Wärmeleitung aus der zweiten Kammer 6 nach außen und damit zu einem Wärmeverlust kommen, da das Temperaturgefälle in diesem Bereich von außen nach innen erfolgt und demgemäß - auch durch Wärmeleitung - dort lediglich eine Erwärmung der in der zweiten Kammer 6 be­ findlichen Luft durch die Außenluft erfolgen kann.
Bei nicht vorhandener Sonneneinstrahlung kann es mithin bzgl. der in der zweiten Kammer 6 aufsteigenden Luft (s. Pfeile 8) von außen her allenfalls zu einer Erwärmung bis auf Außen­ temperatur kommen, so daß die zweite Kammer 6 als Isolierung wirkt und demgemäß auch einen Wärmeverlust von Wärme aus dem anderen Luftkreislauf verhindert.
Bei Sonneneinstrahlung nimmt die in der zweiten Kammer 6 befind­ liche Luft darüber hinaus vor allem Solarenergie durch Strahlung auf und gelangt sodann nach entsprechender Erwärmung durch die Leitung 10 zur Wärmepumpe 9, wo dieser entsprechend er­ wärmten Luft unter gleichzeitiger Abkühlung Wärme entzogen wird, die für Heizzwecke bzw. zur Erwärmung von Brauchwasser nützlich gemacht wird. Die durch die Wärmepumpe abgekühlte Luft gelangt sodann wieder gemäß den Pfeilen 8′′ in die zweite Kammer 6 zurück u.s.f.
Gleichzeitig gelangt jeweils in die erste Kammer 4 gemäß den schraffierten Pfeilen 5 entwärmte bzw. abgekühlte Luft zurück, steigt in der ersten Kammer 4 - bei Sonneneinstrahlung durch Erwärmung - auf, gelangt über das erste Leitungssystem gemäß den Pfeilen 5 in die zu beheizenden Räume, wo jeweils Wärme abgegeben wird und in einem entsprechend abgekühlten Zustand sodann wieder in die erste Kammer 4 zurück u.s.f.
Es ist erkennbar, daß dabei die Energieverluste aus dem Innenraum bzw. der ersten Kammer 4 bzgl. der Energiebilanz nicht auftreten, da aus dem Haus 1 in die erste Kammer 4 durch Wärmeleitung gelangende Wärme aufgrund der Isolier­ wirkung der zweiten Kammer 6 nicht nach außen gelangen kann, sondern durch die Luftströmung des äußeren zweiten Luftkreis­ laufes (Pfeile 8) zurückgeführt wird, dessen Temperatur niedriger als die Außentemperatur ist.
Darüber hinaus ergibt sich ersichtlich ein aktiver Wärmegewinn aus der Außenluft, ohne daß etwa wie bei bekannten Systemen (s. z.B. DE-OS 26 05 117) in der Außenwand ein Wärmekollektor vorgesehen sein müßte. Darüber hinaus ist ersichtlich ein passiver Wärmegewinn möglich, wie dieses weiter oben bereits erörtert worden ist, so daß damit insgesamt eine äußerst positive Energiebilanz zu erzielen und zugleich eine erheblich verbesserte Wohnqualität eines Solarhauses in Gegenden mit nicht übermäßig intensiver (= häufiger) Sonneneinstrahlung gegeben ist, der zugleich eine längere Nutzung des "Sonnenraums" eines derartigen Solarhauses ermöglicht als dieses bei bisher bekannten Solarhäusern möglich war.
Dieses ergibt sich ohne weiteres auch aus einer entsprechenden Berechnung wie folgt:
1. Jahresenergieverbrauch gemäß Standardkurzverfahren nach VDI 2067, Blatt 2
Der Normalwärmebedarf beträgt nach Wärmebedarfsberechnung (DIN 4701)
N = 9244 W.
Die Laufzeit des Heizungskessels bei Vollast (Vollbenutzungs­ stunden) ergibt sich (mit einem Korrekturfaktor 1.02 für eine Gegend mit nicht allzu großer Sonneneinstrahlung wie z.B. den Raum Bremen) zu
b VH = 1553 h × 1,02 = 1584 h/Jahr.
Der Jahreswirkungsgrad der gesamten Heizungsanlage (ohne Warmwasserbereitung) wird angenommen mit einem Kesselwirkungsgrad η a = 84% und Verteilungsverlusten im Heizsystem 4% zu
η ges = η a × η v = 0,84 × 0,96 = 0,81.
Damit ergibt sich ein Jahreswärmeverbrauch von
Q Ha = N × b VH /η ges = 18 168 kWh/Jahr.
Unter Annahme einer Gasheizung (bei Energiepreisen gemäß Stand Sommer 1987) mit 0,33 DM/m³ ergäben sich als Heizkosten
K a = 599,50 DM/Jahr.
Diese Berechnung erfolgt ohne Berücksichtigung solarer Gewinne und einer angenommenen Temperatur im Glashaus von 2°C bei einer Außentemperatur von -10°C.
2. Zu erwartende solare Gewinne
Die Änderung des Wärmeverbrauchs aus nutzbaren Solareinträgen beträgt
Δ Q HA = 2559 kWh/Jahr.
Daraus ergibt sich
Q Ha = 15 578 kWh/Jahr
und damit Jahreskosten von
K a = 514 DM/Jahr (s.o.).
Dies sind insgesamt die effektiven Kosten des Gebäudes für Heizung, wobei dieser Wert bis zu 20% zu niedrig liegen dürfte, da die Berechnungsgrundlage in der VDI 2067 mit 1584 Vollbenutzungsstunden zu niedrig er­ scheint und die Anpassung an die Wärmebedarfsberechnung nach der neuen DIN 4701 (1983) in den VDI-Richtlinien noch nicht vollzogen worden, aber zu erwarten ist.
Das Glashaus hat selbst ohne Berücksichtigung der Sonnen­ einstrahlung einen Effekt als thermische Abschirmung des Gebäudes. D. h. der im Standardfall berechnete Wärme­ bedarf ist nicht vergleichbar mit demjenigen eines her­ kömmlichen Wohnhauses. Dazu muß eine Rechnung für ein Ver­ gleichsgebäude ohne Glasanbau durchgeführt werden.
3. Jahresenergieverbrauch ohne Glashaus 3a. Vergleichsfall 1
Normalwärmebedarf ohne Glashaus:
Transmissionswärmeverluste T = +1921 W
Lüftungsverluste L ≃ +500 W
N = 11 665 W (entsprechend 25% höherem Bedarf).
Der Jahresverbrauch ist dann
N = 26 000 kWh/Jahr,
gegenüber der Rechnung in 2. ein Mehrverbrauch von 10 400 kWh/Jahr (d. h. von ca. 65% und ca. 300,- DM/Jahr).
3b. Vergleichsfall 2
Nun würde aber ein "normales" Haus nicht denselben Anteil an Südverglasung aufweisen. Wird dieses durch eine Halbierung der Südverglasung berücksichtigt, so ergibt sich ein Normalwärmebedarf
N = 10 200 W,
entsprechend einem Zuwachs von 11% gegenüber 2.
Ein Jahreswärmeverbrauch von
Q Ha = 19 700 kWh/Jahr
folgt daraus. Der Mehrverbrauch gegenüber 2. beträgt 4100 kWh/Jahr (d. h. ca. 25% oder 130,- DM/Jahr).
4. Solarer Deckungsgrad
Die in 2. ausgewiesenen solaren Gewinne ergeben - bezogen auf den Gesamtheizungsenergieverbrauch des Gebäudes - einen solaren Deckungsgrad von etwa 14%. Dieses erscheint zunächst wenig, ist aber durch den im Vergleich zur Gesamtaußenfläche geringen Glashausanteil zu erklären.
Bezogen auf den Wärmebedarf der Räume, die direkt an das Glashaus anschließen, beträgt der solare Deckungsgrad 75%.
Wird das Warmwassersystem realistischerweise in die Be­ trachtung einbezogen, so ergibt sich ein Gesamt-Jahres­ energieverbrauch von
Q a = Q Ha + Q WWa = 18 168 + 3150 = 21 318 kWh/Jahr
Aus dem Wärmepumpsystem sind Wärmegewinne von mindestens 1800 kWh/Jahr zu erwarten. Der Gesamt-Solargewinn ist dann
Q Sa = 2560 + 1800 = 4360 kWh/Jahr,
der solare Deckungsgrad ist dann insgesamt
s = 4360/21 318 = 24%.
5. Kosten der Warmwasserbereitung
Durch den niedrigen Energiepreis, der z.Zt. für Öl und Gas gilt, ergeben sich für die elektrisch betriebene Wärmepumpe von vornherein Nachteile, so daß die WW- Bereitung teurer wird, als mit einem kombinierten Heizungs-Warmwasser-Kessel (obwohl dieser im Sommerbetrieb, nur für Warmwasser, an Wirkungsgrad einbüßt).
Ein Ersatz der Elektro-Wärmepumpe durch eine gasbetriebene erscheint beim heutigen Entwicklungsstand in der 1 bis 5 kW-Klasse nicht möglich.
Die Gesamt-Energiekosten des Hauses für Heizung und Warmwasser werden sich auf etwa 850,- DM/Jahr belaufen, wovon auf die Warmwasserbereitung etwa DM 300,- entfallen. Die Kosten der Warmwasserbereitung in einem Gas-Kombikessel- System würden dagegen z. Zt. nur 150,- DM/Jahr betragen. Dem sind zukünftige Energiepreissteigerungen gegenüber­ zustellen, so daß dieser Vergleich in den nächsten Jahren wieder wesentlich günstiger für die Wärmepumpe ausfallen sollte.
Aus alledem ergibt sich, daß aufgrund der Erfindung eine erheblich verlängerte Bewohnbarkeit des für Solarhäuser typischen Glasanbaus bei hinreichendem Komfort ermöglicht worden ist, und daß ein zusätzlicher und damit vergrößerter Wärmegewinn von regenerativer Energie aus der Außenluft unter gleichzeitiger Herabsetzung der Wärmeverluste (nach außen) realisiert werden konnte, so daß derartige Solarhäuser nicht nur in Gegenden mit hoher Anzahl von Sonnentagen bzw. -stunden pro Jahr noch wirtschaftlicher zu betreiben sind, sondern sich gerade auch in geographischen Breiten mit relativ geringem Solarstrahlungsenergieeintrag sinnvoll und vorteilhaft einsetzen lassen.
Es sei noch angemerkt, daß die Temperaturabsenkung der aus der Wärmepumpe 9 austretenden, zur zweiten Kammer 6 zurück­ zuleitenden Luft so gesteuert werden kann, daß die Temperatur der in der zweiten Kammer 6 durch Wärmeleitung von außen und innen sowie Solareinstrahlung erwärmten, aus der zweiten Kammer 6 gemäß den Pfeilen 8 austretenden Luft (noch gerade) unter der jeweiligen Außentemperatur liegt, so daß sicherzu­ stellen ist, daß der oben beschriebene Isoliereffekt der zweiten Kammer 6 in deren gesamtem Bereich vorhanden ist.
Dabei kann in Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die aus der zweiten Kammer 6 austretende, erwärmte Luft flächig (d.h. also noch nicht gebündelt in einer Leitung zusammen­ gefaßt) wenigstens noch über den die erste Kammer 4 und die zweite Kammer 6 überdeckenden Dachbereich 11′ geleitet werden, bevor sie dann gebündelt zur Wärmepumpe 9 geleitet wird. Auf diese Weise ist zu erreichen, daß am Dach 11 (bzw. dem entsprechenden Dachbereich 11′) der gleiche Wärmesammel- und Isoliereffekt zu erreichen ist, wie dieses in der oben beschriebenen Weise an der Glas-Südwand des Hauses 1 der Fall ist. Dabei ist dann zweckmäßigerweise der die beiden Kammern 4, 6 überdeckende Dachbereich 11′ im wesentlichen konstruktiv genau so oder zumindest ähnlich wie der Wandbereich der Kammern 4, 6 ausgebildet, d.h. also, daß bei Optimierung dieses Effektes auch der Dachbereich 11′ in Glasbauweise ausgestaltet sein kann. In einem solchen Falle schließt sich die Leitung 10, durch welche die er­ wärmte Luft sodann zur Wärmepumpe 9 geleitet wird, natürlich erst an den entsprechenden Dachbereich 11′ an.
Bezugszeichenliste
 1 Solarhaus
 2 erste Wand (von 1)
 3 zweite Wand (von 1)
 4 erste Kammer
 5 Pfeile (= in "4" aufsteigende, erwärmte Luft;
   entspricht dem ersten Leitungssystem)
 6 zweite Kammer
 7 dritte Wand
 8 Pfeile
 9 Wärmepumpe
10 Leitung
11 Dach
11′ Dachbereich
12 Schornstein
13 Keller

Claims (12)

1. Verfahren zum Beheizen eines Gebäudes, insbesondere eines (Solar-)Wohnhauses mit wenigstens einer vorzugsweise im wesentlichen im Bereich seiner Südseite angeordneten, durch im wesentlichen aus Glas bestehende, sich im wesentlichen über diese Außenwand erstreckende Wände begrenzten Kammer, aus welcher in der Kammer befindliche, durch Sonneneinstrahlung (= Solarerwärmung) erwärmte Luft in wenigstens einen zu erwärmenden Raum des Gebäudes geleitet und nach dortiger Wärmeabgabe zwecks erneuter Solarerwärmung in die Kammer zurückgeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Kombination der vorstehenden Merkmale mit den Merkmalen, daß an der Außenseite der (ersten) Kammer eine durch die Außenseite der (ersten) Kammer und eine der (ersten) Kammer nach außen vorgeordnete, im wesentlichen aus Glas bestehende dritte Wand gebildete zweite Kammer angeordnet wird, und daß der in der zweiten Kammer durch Wärmeleitung von außen und aus der ersten Kammer sowie durch Solarerwärmung er­ wärmten Luft mittels einer der zweiten Kammer nachgeordneten Wärmepumpe Wärme entzogen und dabei die Temperatur der aus der Wärmepumpe austretenden, zur zweiten Kammer zurückge­ leiteten Luft jeweils bis unter die jeweilige Außentemperatur abgesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttemperatur in der Wärmepumpe jeweils um einige Grad Celsius unter die Außentemperatur abgesenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe bei einer Außentemperatur von ca. +2°C (vorzugsweise selbsttätig) abgeschaltet wird.
4. Einrichtung zur Gewinnung bzw. Rückgewinnung von Wärme für ein Gebäude, insbesondere ein (Solar-)Wohnhaus mit wenigstens einer vorzugsweise im wesentlichen an seiner Südseite angeordneten, im wesentlichen aus Glas bestehenden ersten Wand und einer unter Schaffung einer (ersten) Kammer mit äußerem Abstand zur Außenseite der ersten Wand angeordneten, im wesentlichen aus Glas bestehenden zweiten Wand, wobei die (erste) Kammer Bestandteil eines (ersten) Leitungssystems eines (ersten) Luftkreislaufes ist, in dem die jeweils in der (ersten) Kammer befindliche, bei/durch Sonneneinstrahlung erwärmte, bei/nach Erwärmung aufsteigende Luft über wenigstens eine Leitung des (ersten) Leitungssystems in wenigstens einen zu erwärmenden Raum geleitet und nach dortiger Wärmeabgabe sowie entsprechender Abkühlung zwecks erneuter Erwärmung über eine weitere Leitung des (ersten) Leitungssystems wieder in die (erste) Kammer zurückgeleitet wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kombination mit den Merkmalen, daß unter Bildung einer zweiten Kammer (6) mit Abstand zur Außenseite der Außenwand der ersten Kammer (4) eine im wesentlichen aus Glas bestehende dritte Wand (7) angeordnet ist, wobei die zweite Kammer (6) Bestandteil eines zweiten Leitungssystems eines zweiten Luftkreislaufes ist, in dem eine Wärmepumpe (9) angeordnet ist, mittels welcher die der Wärmepumpe (9) zugeleitete Luft jeweils auf eine Temperatur zu bringen ist, die niedriger ist als die jeweilige Außentemperatur, und von welcher die in der Wärme­ pumpe (9) entwärmte Luft in die zweite Kammer (6) zurückzu­ leiten ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4 für ein unterkellertes Gebäude, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Leitungssystem durch den Keller (13) des Gebäudes (1) geführt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (9) im Keller (13) des Gebäudes (1) ange­ ordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (9) so gesteuert ist, daß die Temperatur der aus ihr austretenden, zur zweiten Kammer (6) (zurück-)geleiteten Luft jeweils einige Grad Celsius niedriger ist als die jeweilige Außentemperatur.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der zweiten Kammer (6) im wesentlichen zu dem entsprechenden Rand des Daches (11) fluchtet.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabsenkung der aus der Wärmepumpe austretenden, zur zweiten Kammer zurückzu­ leitenden Luft so gesteuert wird, daß die Temperatur der in der zweiten Kammer erwärmten, aus der zweiten Kammer austretenden Luft (noch) unter der jeweiligen Außentemperatur liegt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus der zweiten Kammer austretende, erwärmte Luft flächig wenigstens noch über den in der ersten und zweiten Kammer überdeckenden Dachbereich geleitet wird, bevor sie gebündelt zur Wärmepumpe geleitet wird.
11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Kammer (6) wenigstens bis über den die beiden Kammern (4, 6) überdeckenden Dachbereich (11′) erstreckt.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der die beiden Kammern (4, 6) überdeckende Dachbereich (11′) im wesentlichen wie der Wandbereich der Kammern (4, 6) ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1507046A2 (de) * 2003-08-14 2005-02-16 Sandmeir-Exclusiv Stahlbau GmbH Bausatz für ein Energiesparhaus
EP1507046A3 (de) * 2003-08-14 2005-12-21 Sandmeir-Exclusiv Stahlbau GmbH Bausatz für ein Energiesparhaus

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