DE4124674A1

DE4124674A1 - Solarwaerme-speicherhaus

Info

Publication number: DE4124674A1
Application number: DE4124674A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Chr Dipl Ing Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1993-01-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarwärme-Speicherhaus mit einer an der Südseite angeordneten Wärmekollektorwand, welche aus einer Sonnenstrahlen durchlassenden Scheibe, einer dahinter befindlichen Hohlraum mit Luft und einer Mauer besteht.

Solche Solarwärme-Speicherhäuser sind in letzter Zeit be kanntgeworden und gewinnen ständig an Bedeutung, da die Notwendigkeit der Energieeinsparung immer deutlicher wird. Meist arbeiten bei solchen Häusern die Wärmekollek torwände mit Wasser als Wärmespeicher- und -Transportme dium. Dieses Wasser wird vorzugsweise einer Fußbodenhei zung zugeführt. Solche Systeme sind relativ aufwendig und deshalb teuer. Bei einfacheren Systemen ist mit Abstand zu einer nicht wärmegedämmten Mauer eine Glaswand ange ordnet. Die zwischen Glaswand und der Mauer befindliche Luft vermag sich bei Sonneneinstrahlung zu erwärmen und diese Wärme an die Gebäudewand abzugeben. Nachts dämmt die Luftschicht die Mauer nach außen, so daß die tagsüber aufgenommene Wärme in das Gebäude gelangt. Nachteilig bei solchen Wärmekollektorwänden ist es, daß die Solarenergie nur in der Kollektorwand auf der Südseite abgespeichert wird und diese Wärme nur den südlich orientierten Räumen zur Verfügung steht. Diese Räume sind jedoch ohnehin durch die Sonneneinstrahlung über die Fenster meistens überhitzt. Die Nordräume sind und bleiben bei diesem Sy stem kalt, so daß der Wärmegewinn und damit die Brenn stoffersparnis verhältnismäßig gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarwärme- Speicherhaus der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit möglichst einfachen Mitteln ein möglichst hoher Anteil der Sonnenwärme nutzbar wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlraum mit Luftkanälen in der Kellerdecke unter dem Fußboden und/oder weiteren Gebäudewänden und/oder einer Etagendecke in Verbindung steht und daß ein Ventilator zum Fördern der Luft aus dem Hohlraum durch die Luft kanäle zurück zum Hohlraum vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung wird die durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft ständig in Wand- oder Bodenbereichen um gewälzt, die gegenüber der südlichen Gebäudewand mit dem Wärmekollektor wesentlich kälter sind. Dadurch kann der Luft relativ viel Wärme entzogen werden. Die abgekühlte Luft gelangt anschließend wieder in den Hohlraum der Wär mekollektorwand und vermag infolge der relativ großen Temperaturdifferenz dort rasch relativ viel Wärme aufneh men, die sie anschließend weiterleitet und zur späteren Nutzung in der Gebäudemasse abspeichert.

Man könnte die Luftkanäle unter dem Fußboden so ausbil den, daß die Luft von der Wärmekollektorwand durch eine Fußbodenhälfte hindurch zu einer Seite und durch die an dere Fußbodenhälfte zurück zur Wärmekollektorwand strömt. In diesem Falle würde sich der Fußboden relativ schnell und hoch aufheizen. Durch die relativ große Temperatur differenz zwischen Raumluft zum Fußboden und der gerin gen Speichermasse im Fußboden würde die gespeicherte Wärme zu schnell und zu einem zu frühen Zeitpunkt in die Räume abgegeben.

Das Ziel dieser Erfindung ist, daß die gewonnene Solar energie möglichst lange abgespeichert werden kann und bei kühlerer Außentemperatur dem Gebäude noch zur Verfügung steht. Dieses wird durch große Speichermassen und gute Speichermaterialien erreicht. Besonders wirkungsvoll ist die Solarenergie-Langzeitspeicherung, wenn die Luftkanäle unter dem gedämmten Fußboden, über die Gebäudenordwand und der Etagen-Hohldecke mit dem Hohlraum der Wärmekol lektorwand einen geschlossenen Kreis bilden. Damit die gespeicherte Wärme nach innen den Räumen zunutze kommt, muß die Hüllfläche des Hauses nach außen hochwärmegedämmt ausgeführt werden.

Eine andere, vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be steht darin, daß der Ventilator so angeordnet ist, daß die Luft aus dem Hohlraum der Wärmekollektorwand zunächst in die Luftkanäle des Fußbodens strömt. Hierdurch wird der Gebäudeinnenraum von unten nach oben erwärmt. Die durch die Gebäudedecke zurückströmende Luft hat bereits viel Wärme abgegeben, so daß es dort zu keiner weiteren und unnützen Aufwärmung kommt.

Günstig ist es auch, wenn der Ventilator an der Nordseite des Solarwärme-Speicherhauses vorgesehen ist und dort in der Außenseite der Gebäudewand eine Revisionsklappe hat. Diese Revisionsklappe ermöglicht es, bei warmem Wetter das System des erfindungsgemäße Solarwärme-Speicherhaus zur Raumkühlung zu benutzen, indem nachts die Revisions klappe geöffnet wird. Dann strömt kühle Luft in die Luft kanäle und kühlt die Gebäudewände und den Fußboden sowie die Decke ab.

Die Herstellung des Solarwärme-Speicherhauses ist beson ders einfach, wenn die Gebäudewände aus Schalungssteinen gebildet sind, welche jeweils nebeneinander zwei in ver tikaler Richtung durchgehende Kammern aufweisen und wenn bei den die Luftkanäle aufweisenden Gebäudewänden nur jede zweite Kammer der Schalungssteine ausbetoniert ist, so daß die anderen Kammern die Luftkanäle bilden.

Die Speicherkapazität der von Luft durchströmten Gebäude wand kann weiter erhöht werden, wenn in den die Luftka näle bildenden Kammern der Schalungssteine eine wärme speichernde Steinschüttung gefüllt ist. Eine solche Ge bäudewand arbeitet nach dem Prinzip eines Nachtspeicher ofens.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steinschüttung aus Basalt- oder Schieferfindlingen oder Grobschotter be steht.

Eine gleichmäßige Luftströmung durch alle Strömungskanäle läßt sich mit geringem Aufwand erreichen, wenn der Venti lator eine Walzengebläse ist, welches aus mehreren Ein zelwalzen auf einer durchgehenden Welle besteht und über die gesamte Länge der auf der Nordseite liegenden Gebäu dewand verläuft. Der erforderliche Motor des Ventilators kann mit Solarenergie betrieben werden.

Zu einer besonders wirksamen Aufheizung des Fußbodens kommt es, wenn die Sonnenkollektorwand bildende Gebäude wand auf ihrer dem Hohlraum zugewandten Seite eine Wär medämmung und einen dunklen Anstrich zur besseren Absor bierung der Sonnenenergie aufweist.

Die gespeicherte Wärme kann nicht nach außen abwandern, wenn die nach außen gerichtete Seite der Speicherbauteile eine hohe Wärmedämmung aufweist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt in Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß - gestaltetes Solarwärme-Speicherhaus,

Fig. 2 ein in Fig. 1 mit II gekennzeichnetes Detail des Solarwärme-Speicherhauses,

Fig. 3 ein in Fig. 1 mit III gekennzeichnetes Detail des Solarwärme-Speicherhauses,

Fig. 4 ein in Fig. 1 mit IV gekennzeichnetes Detail des Solarwärme-Speicherhauses,

Fig. 5 einen Schalungsstein des Solarwärme-Spei cherhauses in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch einen Ge bäudebereich mit einem gekoppelten Ventilator des Solarwärme-Speicherhauses.

Das in Fig. 1 als Ganzes gezeigte Solarwärme-Speicher haus hat einen üblichen Keller 1 mit einer Kellerdecke 2, auf der Gebäudewände 3, 4 stehen, über die eine Etagen decke 5 verläuft. Nach oben hin ist das Haus von einem üblichen Dach 6 abgedeckt.

Die Gebäudewand 3, welche sich auf der Südseite des Hau ses befindet, ist als Wärmekollektorwand ausgebildet. Sie besteht aus einer Mauer 7, einer außenseitig mit Abstand zu ihr angeordneten, Sonnenstrahlen durchlassenden Schei be 8 und einen durch den Abstand der Scheibe 8 bedingten Hohlraum 9.

Wichtig für die Erfindung ist, daß der Hohlraum 9 mit Luftkanälen 10 in der Kellerdecke 2 unter einem Fußboden 11 Verbindung hat. Die Luftkanäle 10 führen zu einem Ven tilator 12 an der Nordseite des Hauses, welcher die über die Luftkanäle 10 aus dem Hohlraum 9 angesaugte Luft durch Luftkanäle 13 in der Gebäudewand 4 und Luftkanäle 14 in der Etagendecke 5 zurück zur oberen Seite des Hohl raumes 9 fördert. Die Luft wird auf diese Weise während des Einstrahlens von Sonne ständig in den Luftkanäle 10, 13, 14 und dem Hohlraum 9 umgewälzt. Dadurch erwärmen sich der schwimmende Estrich des Fußbodens 11, die Gebäu dewand 4 und die Etagendecke 5. Durch eine hohe Wärmedäm mung 6 der aufgeheizten Bauteile 2, 4, 5 kann die gespei cherte Wärme mit großer Zeitverzögerung in das Hausinnere gelangen und die Räume dort aufheizen.

Die Fig. 2 verdeutlicht die Gestaltung des Hauses im Be reich der Mauer 3. Zu erkennen ist, wie der Luftstrom aus den Luftkanälen 14 der Etagendecke 5 zurück in den Hohl raum 9 zwischen der Gebäudewand 3 und der Scheibe 8 strömt. Weiterhin ist ein Sonnenschutzrollo 15 vor der Scheibe 8 dargestellt, welches bei zu starker Sonnenein strahlung von einer Aufwickelwalze 16 vor die Scheibe 8 bewegt werden kann. Ebenfalls ist gezeigt, daß auf der dem Hohlraum 9 zugewandten Seite der Gebäudewand 3 eine Wärmedämmung 17 und ein dunkler Anstrich 7 vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß der größte Teil der Wärme der Luft im Hohlraum 9 in die Luftkanäle 10, 13, 14 und nicht unmittelbar in die Gebäudewand 3 gelangt. Der An strich 7 dient zur besseren Absorbierung der Sonnenstrah len.

Die Fig. 3 zeigt im Detail die an der Nordseite vorgese hene Gebäudewand 4 und läßt erkennen, wie die im Umlauf geführte Luft aus den Luftkanälen 13 in die Luftkanäle 14 der Etagendecke 5 gelangt. Die Gebäudewand 4 ist außen seitig mit einer Wärmedämmung 6 versehen. In den Luftkanälen 13 ist eine Steinschüttung 19 dargestellt, die vorzugsweise aus Basaltfindlingen oder Schieferfind lingen besteht und die Wärmespeicherkapazität erhöht.

Die Fig. 4 zeigt den unteren Bereich der Gebäudewand 4 mit dem Luftkanal 13 und der Steinschüttung 19. Zu sehen ist, daß der Ventilator 12 in einer Ventilatorkammer 20 angeordnet ist, welche eine nach außen zu öffnende ge dämmte Revisionsklappe 21 hat. Ist die Revisionsklappe 21 geschlossen, dann saugt der Ventilator 12 Luft aus den Luftkanälen 10 in der Kellerdecke 2 an und drückt diese in die senkrechten Luftkanäle 13 der Gebäudewand 4.

Die Gebäudewände 3, 4 können aus den in Fig. 5 darge stellten Schalungssteinen 22 hergestellt sein. Diese Schalungssteine 22 weisen zwei in vertikaler Richtung durchgehende Kammern 23, 24 auf. Zur Bildung einer Gebäu dewand 4 mit Luftkanälen 13 wird nur jede zweite Kammer 23 mit Beton ausgefüllt. Die anderen Kammern 24 bleiben frei und bilden dadurch die Luftkanäle 13. Die Schalungs steine werden aus Leicht- oder Normalbeton vorgefertigt und im Kreuzverband ohne Mörtel trocken übereinander auf geschichtet. Durch die Verzahnung 18 der Stoßstellen ist ein seitliches Ausweichen der Schalungssteine 22 ausge schlossen. Zur Bildung der Gebäudewand 3 werden alle Kam mern 23 und 24 mit Beton ausgefüllt.

In Fig. 6 wird gezeigt, daß der Ventilator 12 ein gekop pelter Walzenventilator ist, welcher aus mehreren Einzel walzen 25, 26 besteht, die auf einer gemeinsamen Welle 27 angeordnet sind. Zwischen den Einzelwalzen 25, 26 befin det sich jeweils ein Lager 28.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Keller
2 Kellerdecke
3 Gebäudewand
4 Gebäudewand
5 Etagendecke
6 Wärmedämmung
7 Anstrich
8 Scheibe
9 Hohlraum
10 Luftkanal
11 Fußboden
12 Ventilator
13 Luftkanal
14 Luftkanal
15 Sonnenschutzrollo
16 Aufwickelwalze
17 Wärmedämmung
18 Wärmeisolierung
19 Steinverzahnung
20 Ventilatorkammer
21 Revisionsklappe
22 Schalungsstein
23 Kammer
24 Kammer
25 Einzelwalze
26 Einzelwalze
27 Welle
28 Lager

Claims

1. Solarwärme-Speicherhaus mit einer an der Südseite an geordneten Wärmekollektorwand, welche aus einer Sonnen strahlen durchlassenden Scheibe, einer dahinter befindli chen Hohlraum mit Luft und einer Mauer besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (9) mit Luftkanälen (10) in der Kellerdecke (2) unter dem Fußboden (11) und/oder weiteren Gebäudewänden (4) und/oder einer Etagendecke (5) in Verbindung steht und daß ein Ventilator (12) zum För dern der Luft aus dem Hohlraum (9) durch die Luftkanäle (10, 13, 14) zurück zum Hohlraum (9) vorgesehen ist.

2. Solarwärme-Speicherhaus nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Luftkanäle (10, 13, 14) der Keller decke (2), in einer Gebäudewand (4) und der Etagendecke (5) mit dem Hohlraum (9) der Wärmekollektorwand (Gebäudewand 3) einen geschlossenen Kreis bilden.

3. Solarwärme-Speicherhaus nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kellerdecke (2), die Ge bäudewand (4) und die Etagendecke (5) tragende Bauteile des Hauses sind, welche die Luftkanäle (10, 13, 14) auf weisen.

4. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (12) so angeordnet ist, daß die Luft aus dem Hohlraum (9) der Wärmekollektorwand (Gebäudewand 3) zunächst in die Luftkanäle (10) des Fußbodens (11) strömt.

5. Solarwärme-Speicherhaus nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilator (12) an der Nordseite des Solarwärme-Speicherhauses vorgesehen ist und dort in der Außenseite der Gebäudewand (4) eine Revisionsklappe (21) hat.

6. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge bäudewände (4) aus Schalungssteinen (22) gebildet sind, welche jeweils nebeneinander zwei in vertikaler Richtung durchgehende Kammern (23, 24) aufweisen und daß bei den die Luftkanäle (13) aufweisenden Gebäudewänden (4) nur jede zweite Kammer (23) der Schalungssteine (22) ausbeto niert ist, so daß die anderen Kammern (24) die Luftkanäle (13) bilden.

7. Solarwärme-Speicherhaus nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schalungssteine (22) ohne Mörtel im Verband geschoßhoch versetzt sind und zur Fixierung an den Stoßfugen eine Steinverzahnung (18) aufweisen.

8. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Luftkanäle (13) bildenden Kammern (24) der Schalungs steine (22) eine wärmespeichernde Steinschüttung (19) ge füllt ist.

9. Solarwärme-Speicherhaus nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steinschüttung (19) aus Basalt- oder Schieferfindlingen oder Grobschotter der gleichen Art besteht.

10. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (12) ein Walzengebläse ist, welches aus meh reren Einzelwalzen (25, 26) auf einer gekoppelten Welle (27) besteht und über die gesamte Länge der auf der Nord seite liegenden Gebäudewand (4) verläuft.

11. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenkollektorwand bildende Gebäudewand (3) auf ihrer dem Hohlraum (9) zugewandten Seite eine Wärmedämmung (17) und einen dunklen Anstrich (7) aufweist.

12. Solarwärme-Speicherhaus nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichtete Seite der Speicherbauteile (2, 4, 5) eine hohe Wärmedämmung (6) aufweist.