DE4032552A1

DE4032552A1 - Belueftungsanordnung fuer gebaeude

Info

Publication number: DE4032552A1
Application number: DE4032552A
Authority: DE
Inventors: Franz Bisping
Original assignee: ALCO SYSTEME GmbH
Current assignee: ALCO SYSTEME GmbH
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1990-10-13
Publication date: 1992-04-16
Also published as: DE4042387A1; DE4042387C2; DE59106584D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsanordnung für Gebäude.

Durch die heutzutage vorgeschriebene Verwendung von Doppelglasfenstern und wärmeisolierenden Baustof fen ist eine im Vergleich zu früheren Jahren ver besserte Isolierung von Gebäuden gegen Kälte und Wärme ermöglicht worden. Das auch deshalb, weil an die Luftdichtigkeit der Gebäude hohe Anforderungen gestellt werden.

Dennoch gibt es auch bei Anwendung dieser Materia lien große Wärmeverluste von Gebäuden im Winter, beispielsweise durch das Öffnen von Fenstern zur Belüftung von Räumen oder die bei Hochhäusern er forderlichen Klimaanlagen.

Andererseits erfolgt während der Sommermonate trotz Anwendung reflektierender Verglasung eine zum Teil starke Aufheizung der Innenräume durch Wärmeein strahlung von außen, insbesondere bei Fensterflä chen auf der Süd- oder Südwestseite von Gebäuden und durch das Öffnen von Fenstern, durch das Warm luft eintritt über den Auftrieb an der Gebäudeaußen seite.

Gegen die Erwärmung der Räume in Hoch- und Höchst häusern werden Klimaanlagen eingesetzt, die auf grund ihres Energieverbrauches (Kühllast) Nachteile haben. Außerdem schaffen sie kein angenehmes und gesundes Raumklima. Eine Abkühlung der Räume durch das Fensteröffnen ist vielfach auch nicht möglich, wenn sich das Gebäude in einer an sich warmen Um gebung befindet, in der wenig Luftbewegung herrscht (Stadtklima) oder bei Hoch- und Höchsthäusern, in denen wegen des erhöhten Windanfalls keine öffenba ren Fenster eingebaut werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be lüftungsanordnung für Gebäude zu schaffen, die es ermöglicht, in allen Jahreszeiten und bei allen Ge bäudehöhen eine möglichst ausgeglichene Innenraum temperatur und relative Luftfeuchte herzustellen, so daß Energiekosten zur Heizung/Kühlung gespart werden und sich ein gesundheitsförderndes Raumklima einstellt.

Der erfindungsgemäße Vorschlag löst diese Aufgabe dadurch, daß während der warmen Sommermonate kühle Luft in das Gebäude geleitet wird, die dann durch geeignete Lüftungsschlitze etc. entweichen kann und daß während der kalten Jahreszeit Abluft aus dem Ge bäude geleitet wird und daß die herausgeleitete Ab luft durch Frischluft ersetzt wird, die durch Lüf tungsschlitze und sonstige geplante Öffnungen in das Gebäude gelangt.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels der er findungsgemäßen Belüftungsanordnung in der kalten Jahreszeit innerhalb des Gebäudes ein Unterdruck ge schaffen, wobei die entnommene Luft durch Frisch luft ersetzt wird. In den Sommermonaten wird in das Gebäude kühle Frischluft eingeleitet, so daß im Ge bäudeinneren ein Überdruck entsteht und die erwärm te Abluft aus dem Gebäudeinneren durch geplante Spalten und Führungen herausgedrückt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird in den nachfol genden Figuren beschrieben, wobei

Fig. 1 die Belüftungsanordnung für Gebäude im Sommer darstellt und

Fig. 2 die Belüftungsanordnung in den Wintermonaten zeigt;

Fig. 3 zeigt die Erfindung in einer vor teilhaften Ausführung für Gebäude, die aus einem Kerngebäude und einer zusätzlichen Außenhülle bestehen, für die Zeit der Sommermonate,

Fig. 4 zeigt die Belüftungsanordnung für derartige Gebäude für die Über gangsmonate im Frühjahr/Herbst und

Fig. 5 stellt die Belüftungsanordnung für derartige Gebäude während der Win termonate dar,

Fig. 6 zeigt in einem konkreteren Ausfüh rungsbeispiel schaubildlich einen Ausschnitt einer normalen Außenwand und einer zusätzlichen Außenhülle mit den während der Sommermonate auftretenden Luftströmungen und

Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise die Luft bewegungen und Strömungswege während der Wintersituation.

Die Fig. 1 und 2 stellen Gebäude 1 dar, deren Außen wände 2 massiv sind, d. h. aus jeweils einer Wand in monolithischer oder geschichteter Bauweise be stehen. Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Be lüftungsanordnung für die Sommermonate dar. In der warmen Jahreszeit wird von den kühleren Fassaden seiten des Gebäudes kühle Frischluft 3 in das Ge bäude geleitet. Dadurch wird die Temperatur inner halb des Gebäudes herabgesetzt. Durch die Einlei tung der Frischluft entsteht im Gebäudeinneren ein Überdruck, der bewirkt, daß die verbrauchte und er wärmte Abluft 4 aus dem Gebäudeinneren durch Lüf tungsschlitze, geplante Spalten etc. herausgedrückt wird. Durch diese Belüftungsanordnung wird demnach ein kontinuierlicher Austausch von verbrauchter, warmer Luft durch frische, kühle Luft erreicht. Die Zufuhr frischer Luft 3 erfolgt vorteilhafterweise in nur geringer Höhe über dem Erdboden, so daß die Zuluft aus einem möglichst kühlen Bereich angesaugt wird. Auf diese Weise entsteht auch eine ideale Grundlage für die Nachtauskühlung des Gebäudes.

Gemäß einem weiteren Merkmal des Erfindungsgegen standes ist unterhalb des Ansaugbereiches der Zuluft 3 ein Wasserbehälter 5 angeordnet, so daß die Ver dunstungskälte des verdunstenden Wassers die Zuluft zusätzlich kühlt, die Zuluft mit Wasserdampf anrei chert und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft natürlich erhöht wird.

Fig. 2 zeigt die Belüftungsanordnung des Gebäudes im Winter. In der kühlen Jahreszeit wird Abluft aus dem Gebäudeinneren abgeführt. Die abgeleitete Ab luft wird durch Pfeil 6 symbolisiert. Dadurch ent steht im Gebäudeinneren ein Unterdruck, der be wirkt, daß Frischluft aus Lüftungsschlitzen, Spal ten od. dgl. in das Gebäude strömt und die ver brauchte Luft ersetzt. Auch diese Maßnahme kann er forderlichenfalls zur Nachtauskühlung genutzt wer den.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und damit die Luftzufuhr bzw. die Luftabfuhr durch Hilfs mittel, wie z. B. Ventilatoren 7, erhöht und gere gelt werden.

Die Fig. 3 bis 5 beziehen sich auf eine weitere vor teilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die Gebäude 8 betrifft, deren Außenwände aus einer normalen Wand 9 und einer zusätzlichen Außenhülle 10 bestehen. Zwi schen der Wand 9 und der Außenhülle 10 befindet sich ein Lüftungszwischenraum 11 als bauphysika lische Pufferzone, der über Ansaugöffnungen 12 mit der Außenluft und über Lüftungsschlitze 13 mit dem Ge bäudeinneren in Verbindung steht.

Fig. 3 stellt die Belüftungsanordnung eines derar tigen Gebäudes 8 im Sommer dar. An den kühleren Fassadenseiten des Gebäudes 8 wird Zuluft 3 in das Gebäudeinnere geleitet. Der dadurch entstehende Überdruck im Gebäudeinneren bewirkt, daß Abluft 4 aus Öffnungen in der Wand 9 in den Lüftungszwischen raum 11 entweicht.

In dem Lüftungszwischenraum 11 gibt es aufgrund der Lufterwärmung aus diffusem Licht und Sonneneinstrah lung 17 eine natürliche Aufwärtsbewegung (Thermo syphonwirkung) der Luft, die sowohl Abluft 4 als auch Frischluft 14 aufnimmt. Gemäß einer vorteil haften Ausführung der Erfindung kann diese Luft strömung durch Hilfsmittel, wie z. B. Ventilatoren 15, verstärkt werden. Innerhalb des Lüftungszwi schenraumes 11 steigt die Luft nach oben und kann auch in den Dachbereich geleitet und insbesondere dort erwärmt werden. Der Dachbereich kann zumin dest teilweise mit Materialien 16 bestückt sein, die sich unter Sonneneinstrahlung 17 stark er hitzen. Durch die absorbierte Wärme wird der Luft strom intensiviert; diese Wärme wird dann bei 18 an die Atmosphäre abgegeben. Die relativ warme Luft aus dem Gebäudeinneren, die in den Lüftungszwischen raum 11 gedrückt wird und die Wärme aus der Global strahlung verursacht auch auf den kühleren Seiten des Gebäudes einen aufwärtsgerichteten Luftstrom.

In Fig. 4 wird eine Abwandlung der Belüftungsanord nung von Fig. 3 dargestellt. Diese Möglichkeit der Gebäudebelüftung ist vor allem für die Übergangszei ten im Frühjahr und Herbst vorteilhaft. Wie schon in Fig. 3 dargestellt wurde, wird in das Gebäude kühle Zuluft 3 eingeleitet, so daß im Gebäudeinneren ein Überdruck entsteht, so daß Abluft 4 in den Lüftungs zwischenraum 11 gedrückt wird. Im Lüftungszwischen raum 11 entsteht an der Süd- und Südwestseite des Gebäudes aufgrund Wärmeeinstrahlung 17 eine auf wärtsgerichtete Luftbewegung, die durch Ventila toren 15 verstärkt werden kann. Das entstehende Ge misch von Frischluft und Abluft wird unterhalb des Daches durch Sonneneinwirkung 17, die durch die Kollektoren 16 intensiv genutzt wird, zusätzlich erwärmt. Die erwärmte Luft wird jetzt jedoch nicht an die Atmosphäre weitergegeben, wie in Fig. 3 dar gestellt, sondern weitergeleitet, so daß durch den warmen Luftstrom die kälteren Fassadenseiten des Gebäudes erwärmt werden. Die Erwärmung dieser Seiten durch den warmen Luftstrom wird durch Pfeile 19 an gedeutet. Danach wird die Abluft aus dem Lüftungs zwischenraum 11 an die Atmosphäre weitergegeben oder kann in eine Wärmerückgewinnung mit anschließender Reinigung eingeleitet werden.

In Fig. 5 ist schließlich eine Belüftungsanordnung für Gebäude 8 dargestellt, wie sie vor allem in der kalten Jahreszeit günstig ist. Wie schon in Fig. 2 beschrieben, wird Abluft 6 aus dem Gebäudeinneren geleitet, so daß ein Unterdruck im Gebäude entsteht.

Durch den entstehenden Unterdruck wird Frischluft in den Lüftungszwischenraum 11 gesaugt und gelangt durch die Lüftungsschlitze 13 in das Gebäude. Die Luftbewegung innerhalb des Lüftungszwischenraumes 11 wird zum Teil durch den Unterdruck im Gebäude inneren verursacht, andererseits gibt es in dem Lüftungszwischenraum 11 eine natürliche Thermo syphonwirkung aufgrund der Wärmeeinstrahlung 17. Die Luftbewegung kann wie bei der Sommer-Belüftungs anordnung durch Ventilatoren 15 verstärkt werden.

Die an der Süd- und Südwestseite des Gebäudes auf steigende Luft erwärmt sich weiter unterhalb des Daches, das sich durch die Sonnenkollektoren 16 stark erwärmt hat. Eine weitere Erwärmung der Luft im Lüftungszwischenraum 11 findet durch den Trans missionsstrom 20 statt. Die erwärmte Frischluft wird zu den kühleren Seiten des Gebäudes hin ge führt und tritt hier in das Gebäudeinnere ein, da im Gebäudeinneren ja Unterdruck herrscht. Durch die erwärmte Zuluft werden so auch die an der Nordseite gelegenen Räume des Gebäudes erwärmt. Zusätzlich werden die Außenseiten der Wände 9 des Kerngebäudes durch den warmen Luftstrom erwärmt, so daß deren Wärmeverlust geringer wird und sich die innere Ober flächentemperatur 21 ohne Heizungseinwirkung von innen erhöht.

Fig. 6 stellt in einem konkreteren Beispiel schau bildlich einen Ausschnitt der Wand 9a mit der davor gelagerten Außenhülle 10a dar und zeigt die Luft strömungen, die gemäß der Erfindung während der Sommermonate erzielt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lüftungszwi schenraum 11a schachtähnlich ausgebildet, der mit Fensterzwischenräumen 22 über Überströmöffnungen 23 in Verbindung steht. Aufgrund der Zuleitung kühler Luft entsteht im Gebäudeinneren ein Überdruck, so daß erwärmte Abluft 4a durch geplante Lüftungs schlitze 13a zuerst in den Fensterzwischenraum 22 gedrückt wird, und dann durch Überströmöffnungen 23 in den Lüftungszwischenraum 11a gelangt.

Vor dem Eintritt in den Fensterzwischenraum 22 streicht Abluft 4a an Heizungsrohren 27 entlang, die von Kaltwasser durchflossen werden und kühlt sich ab.

1nnerhalb des Lüftungszwischenraumes 11a gibt es aufgrund der Thermosyphonwirkung eine Aufwärtsbewe gung der Luft 24, die an einem Wasserbehälter 5a entlang geführt wurde, um sie mit Wasserdampf anzu reichern und um die Verdunstungskälte des Wassers im Wasserbehälter 5a zur Kühlung der Luft 24 auszu nutzen. Die Wasserverdunstung kann selbstverständ lich durch Hilfsmittel verstärkt werden, wie bei spielsweise durch Einleitung von Luft, Sprudelstei nen etc. Die aufsteigende Luft 24 zieht Frischluft 14a und Abluft 4a mit nach oben; dadurch wird das Herausdrücken von Abluft aus dem Gebäudeinneren durch die saugende Wirkung des natürlichen Thermo syphons unterstützt.

Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 6 die Wand 9a und die Außenhülle 10a, jedoch für die Belüf tungssituation im Winter.

Durch den im Gebäudeinneren herrschenden Innendruck wird Frischluft 25 aus dem Lüftungszwischenraum 11a in den Fensterzwischenraum 22 gezogen und gelangt über geplante Lüftungsschlitze 13a oder über geöff nete Fenster 26 in das Gebäudeinnere.

Dabei streicht die Frischluft an den Heizungsrohren 27 entlang, die während der kühlen Jahreszeit von Warmwasser durchflossen werden und wärmt sich auf. Durch diese Anordnung wird eine hohe Effektivität der Heizung erreicht, da ein großes Luftvolumen an den Heizungsrohren 27 bzw. Heizkörpern entlang streicht.

Durch die natürliche Thermik innerhalb des Lüftungs zwischenraumes 11a, die selbstverständlich durch Hilfsmittel, wie beispielsweise Ventilatoren, unter stützt werden kann, ergibt sich die Frischluftströ mung 28, durch die Frischluft 14a angesaugt wird.

Claims

1. Belüftungsanordnung für Gebäude, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere in der warmen Jahreszeit kühle bzw. natürlich ge kühlte Luft von den kühleren Fassadenseiten in ein Gebäudeinneres geleitet wird, die durch geplante Spalten, Luftführungen und/oder geöffnete Fenster (26) aus dem Ge bäude (1, 8) entweicht, und daß insbesondere in der kalten Jahreszeit Luft aus dem Gebäu deinneren aufgrund natürlichen Auftriebs abgesaugt wird und durch Luft ersetzt wird, die durch geplante Spalten, Luftführungen und/oder Fenster in das Gebäude (1, 8) ge langt.

2. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand (9, 9a) eines Kerngebäudes von einer zusätzlichen Außenhülle (10, 10a) umgeben wird, und sich zwischen diesen beiden Elemen ten ein Lüftungszwischenraum (11, 11a) be findet und daß der Lüftungszwischenraum (11, 11a) über Ansaugöffnungen (12) mit der Außen luft und über Lüftungsschlitze (13, 13a) oder geöffnete Fenster (26) mit dem Gebäude inneren in Verbindung steht und auf diese Weise auch Hoch- und Höchsthäuser mit öffen baren Fenstern (26) ausgerüstet werden können.

3. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft (3) von der Nordseite bzw. den kühleren Fassadenseiten des Gebäudes (1, 8) her in das Gebäudeinnere geführt wird.

4. Belüftungsanordnung für Gebäude nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft (3) von der unteren Hälfte der Gebäudewand in das Gebäudeinnere geleitet wird.

5. Belüftungsanordnung für Gebäude nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von einer oder mehreren Ansaugöffnungen der Zu luft (3) ein Wasserbehälter (5, 5a) ange ordnet ist.

6. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ab luftkanäle auch auf dem Dach angeordnet sind.

7. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge bäude (1, 8) eine unterstützende Be- und Ent lüftung erhält.

8. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung bzw. Entlüftung des Gebäudes (1, 8) unterstützende Ventilatoren (7) benutzt werden.

9. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Luftgeschwindigkeit oder Thermo syphonwirkung innerhalb des Lüftungszwischen raumes (11, 11a) unterstützende Ventilatoren (15) benutzt werden.

10. Belüftungsanordnung für Gebäude gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebäudedach und massive Wandbereiche mindestens teil weise mit Materialien (16) bedeckt sind, die sich stark unter Sonneneinwirkung (17) auf heizen und durch die größere Thermik die Luftströmungsgeschwindigkeit erhöht wird, wo bei diese höhere Luftströmungsgeschwindig keit in der warmen Jahreszeit einen zusätz lichen kühlenden Effekt auf die Wand (9) des Kerngebäudes hat.