DE69525672T2

DE69525672T2 - Gebäudekonstruktionen und Verfahren zur Temperatursteuerung des Innenraums solcher Gebäude

Info

Publication number: DE69525672T2
Application number: DE69525672T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Ian Barnard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2015-04-21
Also published as: EP0678713B1; GB9407854D0; DK0678713T3; EP0678713A2; DE69525672D1; EP0678713A3

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Bauwerksstrukturen und Verfahren zum Steuern der Temperatur eines durch derartige Strukturen begrenzten Innenraums.
In modernen Bauwerken werden zunehmend thermisch massive strukturelle Elemente wie Betonplatten ("slabs") in Verbindung mit mechanischen Ventilations- und Klimatisierungssystemen verwendet, um Heiz- und/oder Kühlenergie zu speichern. Ein Beispiel eines typischen Systems ist in Fig. 1 dargestellt. Zufuhrluft wird in einen Zwischenbodenhohlraum 1 geleitet. Die Luft passiert von der Zufuhrleitung 2 über Transfergitter 3 in den Hohlraum, wo diese in thermischen Kontakt mit einer freiliegenden Oberfläche einer Betonplatte 4 kommt. Ein Wärmeaustausch findet zwischen der Luft und der Platte statt, bevor die Luft dann von dem unter Druck gesetzten Hohlraum über Diffusoren 6 in einen klimatisierten Raum 5 passiert. Nachfolgend wird Luft durch irgendwelche anderen Mittel (nicht gezeigt) aus dem Raum extrahiert und entweder abgeleitet oder zurückgeführt.
Das System kann dazu eingesetzt werden, die "freie" Kühlung zu nutzen, die bei Nacht infolge niedriger Umgebungstemperaturen verfügbar ist. Kühle Außenluft wird bei Nacht durch das Bauwerk zirkulieren gelassen, was die Temperatur der Platte verringert, wenn die Luft in thermischen Kontakt mit derselben in dem Zwischenbodenhohlraum kommt. Diese gespeicherte Kühlung ist dann zur Verwendung während des folgenden Tags verfügbar, um warme Tageszufuhrluft zu kühlen, wenn diese in thermischen Kontakt mit der freiliegenden Plattenoberfläche kommt. Die gekühlte Luft passiert dann in den klimatisierten Raum, was Wärmegewinne ausgleicht.
In einer ähnlichen Weise kann eine durch mechanische Systeme erzeugte Kühlung auch in dem Bauwerkskörper gespeichert werden, Dies hat eine Reihe von Vorteilen, umfassend:
- die Möglichkeit, erhöhten Nutzen aus Elektrizitätstarifen außerhalb von Spitzenzeiten zu ziehen;
- eine Vereinfachung einer Lastverschiebung, um den Maximalbedarf zu begrenzen und dadurch die Kraftwerksgröße zu verringern; und
- eine Erhöhung der Effizienz durch Ermöglichung des Betriebs des Kühlsystems während Zeiträumen niedriger Umgebungstemperatur, wie bei Nacht, anstatt entsprechend Vorgaben einer auferlegten Last.
In einer ähnlichen Weise kann Heizenergie auch in dem Bauwerkskörper gespeichert werden. Die Möglichkeit, eine Lastverschiebung zu vereinfachen und erhöhten Nutzen aus Tarifen außerhalb von Spitzenzeiten zu ziehen, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Heizenergie aus Elektrizität erzeugt wird. Überschüssige Heizenergie, die andernfalls verschwendet werden könnte, einschließlich derjenigen von Raumwärmegewinnen und kombinierten Wärme- Kraft (CHP)-Maschinen, kann für eine spätere Verwendung gespeichert werden.
Bei dem dargestellten Beispiel erfolgt der Wärmetransfer zwischen der Luft und der Platte vorwiegend über zwei Wege. Der erste involviert einen direkten konvektiven Wärmetransfer zwischen der Luft und der Plattenoberfläche. Der zweite involviert einen konvektiven Wärmetransfer zwischen der Luft und der Unterseite des Zwischenbodens, in Verkettung mit Strahlungswärmetransfer zwischen der Unterseite des Zwischenbodens und der Platte. Beide Wege beruhen auf konvektivem Wärmetransfer. Leider ist dieser jedoch im allgemeinen mäßig.
Als eine Folge des mäßigen konvektiven Wärmetransfers ist der Anteil der Heiz/Kühl-Energie, die tatsächlich transferiert wird, bezogen auf die für den Transfer verfügbare Energie, gering, typischerweise in der Größenordnung von 50%. Dieses Verhältnis wird als die Wärmetransfereffektivität bezeichnet. Beispielsweise, falls die Platte bei 20ºC und die in den Hohlraum eintretende Zufuhrluft bei 10ºC ist, so wäre die ganze verfügbare Kühlung transferiert, wenn die Zufuhrluft den Hohlraum mit der Plattentemperatur von 20ºC verlassen würde. Bei einer Effektivität von 50% wird die Luft den Hohlraum jedoch mit einer mittleren Temperatur von 15ºC verlassen und lediglich die Hälfte der in der Zufuhrluft verfügbaren Kühlung wird zu der Platte transferiert sein. Die restliche Kühlung wird entweder abgeleitet und verschwendet oder auf Kosten von Ventilationsenergie zurückgeführt.
Sicherlich würde ein Verbessern des Koeffizienten des Oberflächenkonvektionswärmetransfers die Wärmetransfereffektivität und die Lade/Entlade-Leistung verbessern. Zusätzlich zu einer Minimierung der Heiz/Kühl-Verschwendung und des Ventilationsenergieverbrauchs würde dies außerdem die Maximalrate der Heiz/Kühl-Abgabe für die Speicherung sowie die Menge an Energie erhöhen, die in der Platte über einen vorgegebenen Zeitraum gespeichert werden kann.
Ein weiteres Problem, welches mit dem dargestellten System verbunden ist, ist es, daß es keine Steuerung darüber gibt, wann der Speicher verwendet wird, d. h. wann erlaubt ist, daß ein Wärmefluß in die Platte oder aus der Platte stattfindet. Dies ist eine Folge der fehlenden Möglichkeit zum thermischen Isolieren des Bauwerkelements von der Zufuhrluft. Bei dem dargestellten Beispiel wird die über Nacht in der Platte gespeicherte Kühlenergie beginnen, über einen Wärmeaustausch mit der Zufuhrluft zu entweichen, sobald am Beginn des folgenden Tages das Ventilationssystem in den Betriebszustand übergeht. Dies wird nicht nur die zum Begegnen von Spitzenwärmegewinnen (die normalerweise nicht bis zum Nachmittag auftreten) verfügbare Kühlung verringern, sondern kann auch, falls Wärmegewinne während der frühen Stunden der Besetzung gering sind, Anlaß zu dem Erfordernis einer zusätzlichen Heizung geben, um die Kühlung durch die Platte auszugleichen und um zw gewährleisten, daß in dem klimatisierten Raum angenehme Temperaturen aufrechterhalten werden.
Eine Lösung für das Problem der fehlenden Steuerung ist die Verwendung von Bauwerkelementen mit einem oder mehreren vorgeformten Hohlkernen wie in der GB-A-2,208,922 gezeigt, bei welchen Zufuhrluft durch eine in einer Bodenstruktur ausgebildete Leitung hindurch gerichtet wird, bevor diese dann in einen klimatisierten Raum geführt wird. Um einen effektiven Wärmetransfer zwischen der Bodenstruktur und der Luft zu bewirken, wird die Leitung einem serpentinenartigen Weg folgen gelassen, was die Wärmetransferfläche erweitert. Es sind auch Mittel vorgesehen, um einen Abschnitt des Wegs selektiv zu umgehen, wodurch eine Veränderung der effektiven Länge der Leitung ermöglicht ist. Auf diese Weise kann die Luft, welche in den klimatisierten Raum geführt wird, für eine gegebene Plattentemperatur einer von zwei verschiedenen Größen von Wärmetransfer ausgesetzt werden, abhängig von der Länge des von der Luft zurückgelegten Wegs. Ein ähnliches System ist in der US 4124062 diskutiert.
Die WO92/17664 beschreibt die Konstruktion von verschiedenen Bauwerksteilen für Häuser. Die Teile besitzen die Form von Verbundpaneelen mit darin enthaltenen Luftpassagen für die Verteilung und den Transfer von Wärmeenergie.
Sicherlich ist einer der Nachteile eines Systems, welches abhängig ist von dem Vorsehen von Bauwerkselementen mit einem oder mehreren Hohlleitern, daß ein derartiges System unpraktikabel, wenn nicht unmöglich, für ein Nachrüsten bei einer existierenden Bauwerksstruktur ist.
Die vorliegende Erfindung versucht sich den Problemen des Stands der Technik anzunehmen. Zu diesem Zweck stellen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung Mittel zum Steigern der Wärmetransfereffizienz zwischen der Luft und dem Bauwerkskörper bereit, wohingegen andere Ausführungsformen die Steuerung des Wärmeflusses sowohl in betreffende Bauwerkselemente hinein als auch aus diesen heraus vereinfachen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bauwerksstruktur bereitgestellt, umfassend wenigstens ein thermisch massives strukturelles erstes Element aus einem ersten Material, wobei die Struktur wenigstens einen Innenraum begrenzt, der von dem ersten Element getrennt ist durch einen Zwischenbodenhohlraum, eine Wand Kavität oder einen Zwischendeckenhohlraum, wobei der Hohlraum oder die Kavität durch ein zweites Element begrenzt ist, welches ein Zwischenboden, ein Wandelement bzw. eine Zwischendecke ist, wobei die Bauwerksstruktur dadurch gekennzeichnet ist, daß diese ferner umfaßt: ein nicht-strukturelles drittes Element aus einem zweiten Material, wobei das dritte Element in dem Hohlraum oder der Kavität an einer Oberfläche des ersten Elements angeordnet ist, um einen Wärmeaustauschluftweg dazwischen zu begrenzen; und Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Weg, wobei die Luft, wenn so selektiert, entlang dem Weg gerichtet wird, entweder vor oder nach einem Passieren in den Innenraum. In dieser Weise kann nicht nur Luft von einer externen Quelle gewärmt oder gekühlt werden, bevor diese zu dem Innenraum eingeleitet wird, sondern kann Luft von dem Innenraum auch extrahiert und entweder gewärmt oder gekühlt werden, bevor diese zurückgeführt wird oder anderswo abgeleitet wird.
Vorteilhaft können die Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Weg Mittel aufweisen, die einen zweiten Weg für das Passieren von Luft entweder in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus begrenzen, sowie Mittel aufweisen, um selektiv wenigstens einen Anteil der Luft entlang dem zweiten Weg zu richten, wobei der zweite Weg von dem thermisch massiven strukturellen ersten Element thermisch isoliert ist. Vorzugsweise sind auch Mittel enthalten zum Mischen der von den ersten und zweiten Wegen austretenden Luft vor dem Passieren der Luft in den Innenraum.
Vorteilhaft kann der zweite Weg zum Teil begrenzt sein durch eine Oberfläche des nicht-strukturellen dritten Elements, welches von dem thermisch massiven strukturellen ersten Element beabstandet ist. In derartigen Fällen ist das nicht- strukturelle dritte Element bevorzugt aus einem Material oder aus Materialien gebildet oder weist ein Material oder weist Materialien auf, die eine niedrigere thermische Leitfähigkeit aufweisen als das Material, aus welchem das thermisch massive strukturelle erste Element gebildet ist, um eine Isolation vorzusehen.
Vorteilhaft können die Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Wärmeaustauschweg dazu ausgebildet sein, ausreichend Luft entlang dem Weg zu richten, derart, daß die in den Innenraum passierende Luft eine vorbestimmte Temperatur besitzt.
Vorteilhaft können Profilmittel vorgesehen sein an den strukturellen ersten und/oder nicht-strukturellen dritten Elementen, wobei die Profilmittel sich im allgemeinen transversal zu dem Wärmeaustauschluftweg erstrecken, um die Luft in thermischen Kontakt mit dem thermisch massiven strukturellen ersten Element zu richten. In einer Gestaltung können die Profilmittel ausgebildet sein an einer Oberfläche des nicht-strukturellen dritten Elements, wobei die Oberfläche bei Gebrauch in einer gegenüberliegenden Beziehung zu einer Oberfläche des strukturellen ersten Elements angeordnet ist und die Profilmittel als Trennmittel zwischen den beiden dienen.
In einer alternativen Gestaltung kann eine offene Matrix oder ein ähnliches Füllmittel entlang dem Wärmeaustauschluftweg angeordnet sein, um die Turbulenz der dort entlang gerichteten Luft zu erhöhen.
Vorteilhaft kann eine oder können mehrere Oberflächen des strukturellen ersten Elements, die entgegengesetzt zu derjenigen sind, an welcher das nicht- strukturelle dritte Element angeordnet ist, thermisch isoliert sein.
Vorteilhaft kann ein weiteres nicht-strukturelles Element an einer Oberfläche des strukturellen ersten Elements angeordnet sein, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, an welcher das nicht-strukturelle dritte Element angeordnet ist, wobei das weitere nicht-strukturelle Element mit dem strukturellen ersten Element einen weiteren Wärmeaustauschluftweg dazwischen begrenzt.
Vorteilhaft kann Heiz- und/oder Kühlenergie zu dem strukturellen ersten Element übertragen werden, indem Luft entlang einem der ersten oder weiteren Wärmeaustauschluftwege gerichtet wird, und extrahiert wird, indem Luft entlang dem anderen der Wärmeaustauschluftwege gerichtet wird.
Vorteilhaft kann die von dem weiteren Wärmeaustauschluftweg austretende Luft ausgelassen werden ohne in den Innenraum einzutreten.
Vorteilhaft kann das strukturelle erste Element wenigstens einen Teil einer Wand, eines Bodens oder einer Decke des Innenraums umfassen.
Vorteilhaft kann das strukturelle erste Element thermisch mit der Erde verbunden sein.
Vorteilhaft kann das strukturelle erste Element gebildet sein aus einem Material, welches ein Phasenumwandlungsmaterial enthält oder welches enthalten ist in der Liste umfassen Beton, Mauerstein und Stahl.
Vorteilhaft kann das nicht-strukturelle dritte Element aus einem Material gebildet sein, welches enthalten ist in der Liste umfassend PVC, geschäumtes Polystyrol, geschlossenzelliger Schaumkunststoff, Metall, Holz, Gipsplatte und Steinwolle.
Vorteilhaft können elektrische, mechanische oder auf fossilem Kraftstoff basierende Mittel vorgesehen sein zum selektiven Erhöhen oder Verringern der Temperatur des strukturellen ersten und/oder des nicht-strukturellen dritten Elements.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Temperatur eines durch eine Bauwerksstruktur begrenzten Innenraums bereitgestellt, die wenigstens ein thermisch massives strukturelles erstes Element aufweist, wobei der Innenraum von dem ersten Element getrennt ist durch einen Zwischenbodenhohlraum, eine Wand Kavität oder einen Zwischendeckenhohlraum, wobei der Hohlraum oder die Kavität durch ein zweites Element begrenzt ist, welches ein Zwischenboden, ein Wandelement bzw. eine Zwischendecke ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines nicht- strukturellen dritten Elements in dem Hohlraum oder der Kavität an einer Oberfläche des ersten Elements, derart, daß ein Wärmeaustauschluftweg dazwischen begrenzt wird; und selektives Richten von Luft entlang dem Weg entweder vor oder nach einem Passieren der Luft in den Innenraum.
Vorteilhaft kann das Verfahren die zusätzlichen Schritte umfassen eines Bereitstellens eines zweiten Wegs für das Passieren von Luft entweder in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus, wobei der zweite Weg von dem thermisch massiven strukturellen ersten Element thermisch isoliert ist, und eines selektiven Richtens wenigstens eines Anteils der Luft entlang dem zweiten Weg.
Eine Reihe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierbei ist:
Fig. 2A eine Seitenschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines nicht- strukturellen Elements in Kombination mit einem thermisch massiven strukturellen Element, wobei die Kombination einen Teil einer Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet;
Fig. 2B eine Querschnittsansicht der Kombination von Fig. 2A entlang der Linie B-B;
Fig. 3A eine Seitenschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines nicht-strukturellen Elements in Kombination mit einem thermisch massiven strukturellen Element, wobei die Kombination einen Teil einer Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet;
Fig. 3B eine Querschnittsansicht der Kombination von Fig. 3A entlang der Linie B-B;
Fig. 3C eine Querschnittsansicht der Kombination von Fig. 3A entlang der Linie C-C;
Fig. 4A eine Seitenschnittansicht einer dritten Ausführungsform eines nicht- strukturellen Elements in Kombination mit einem thermisch massiven strukturellen Element, wobei die Kombination einen Teil einer Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet;
Fig. 4B eine Querschnittsansicht der Kombination von Fig. 4A entlang der Linie B-B;
Fig. 4C eine Querschnittsansicht der Kombination von Fig. 4A entlang der Linie C-C;
Fig. 5A eine Seitenschnittansicht der Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei welcher Zufuhrluft in einen Innenraum gerichtet wird über einen Wärmeaustauschluftweg, der begrenzt ist zwischen dem nicht-strukturellen Element und dem thermisch massiven strukturellen Element;
Fig. 5B eine Querschnittsansicht der Bauwerksstruktur von Fig. 5A entlang der Linie B-B;
Fig. 6A eine Seitenschnittansicht einer Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei der Zufuhrluft in einen Innenraum gerichtet wird über einen Weg, der von dem thermisch massiven strukturellen Element isoliert ist;
Fig. 6B eine Querschnittsansicht der Bauwerksstruktur von Fig. 6A entlang der Linie B-B;
Fig. 7A eine Seitenschnittansicht einer weiteren Bauwerksstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei der Zufuhrluft in einen Innenraum gerichtet wird über entweder einen Wärmeaustauschluftweg, der zwischen dem nicht-strukturellen Element und dem thermisch massiven strukturellen Element begrenzt ist, oder mittels eines zweiten Wegs, der von dem thermisch massiven strukturellen Element isoliert ist;
Fig. 7B eine Querschnittsansicht der Bauwerksstruktur von Fig. 6A entlang der Linie B-B;
Fig. 8A eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Bauwerksstruktur, umfassend einen Zwischenbodenhohlraum und einen Zwischendeckenhohlraum mit einem thermisch massiven strukturellen Element, welches zwischen diesen beiden eingefügt ist;
Fig. 8B eine Querschnittsansicht des Teils der Bauwerksstruktur von Fig. 8A entlang der Linie B-B;
Fig. 9A eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Bauwerksstruktur, umfassend einen Zwischenbodenhohlraum, welche die Erfindung nicht verkörpert;
Fig. 9B eine Querschnittsansicht des Teils der Bauwerksstruktur von Fig. 9A entlang der Linie B-B;
Fig. 10 eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Bauwerksstruktur, umfassend einen Zwischenbodenhohlraum und einen Zwischendeckenhohlraum mit einem zwischen diesen eingefügten thermisch massiven strukturellen Element, welche die Erfindung nicht verkörpert;
Fig. 11A eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Bauwerksstruktur, umfassend einen Zwischenbodenhohlraum;
Fig. 11B eine Querschnittsansicht des Teils der Bauwerksstruktur von Fig. 11A entlang der Linie B-B;
Fig. 12 eine Seitenschnittansicht einer Wand einer Bauwerksstruktur;
Fig. 13A eine geschnittene Draufsicht eines Bauwerkselements mit einem oder mehreren darin ausgebildeten Hohlkernen, welches keine Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 13B eine Querschnittsansicht des Bauwerkselements von Fig. 13A entlang der Linie B-B;
Fig. 14A eine geschnittene Draufsicht eines weiteren Bauwerkselements mit einem oder mehreren darin ausgebildeten Hohlkernen, welche keine Ausführungsform der Erfindung ist; und
Fig. 14B eine Querschnittsansicht des Bauwerkselements von Fig. 14A entlang der Linie B-B.
Es wird Bezug auf Fig. 5A genommen. Hier ist ein Innenraum oder klimatisierter Raum 5 innerhalb einer Bauwerksstruktur gezeigt, wobei der Innenraum zum Teil durch einen Boden begrenzt wird. Der Boden ist von einem darunterliegenden strukturellen Element 4 beabstandet und begrenzt damit zusammen mit dem strukturellen Element einen Zwischenbodenhohlraum 1. In dem Zwischenbodenhohlraum 1 sind eine Leitung 2 für die Zufuhr von Luft zu dem Hohlraum sowie ein oder mehrere Diffusoren 6 angeordnet, um der zugeführten Luft zu erlauben, von dem Zwischenbodenhohlraum in den Inneraum 5 zu passieren. Ein nicht- strukturelles Element 7 ist an einer oberen Oberfläche des strukturellen Elements 4 angeordnet und begrenzt dazwischen einen Wärmeaustauschluftweg. Luft von der Zufuhrleitung 2 wird mittels eines Verbinders 9 zu dem Luftweg übertragen oder wird anders abgeleitet in den Bereich des Zwischenbodenhohlraums 1 über dem nicht-strukturellen Element 7 über Transfergitter 3. Die zu dem Luftweg übertragene Luft tritt aus in den Rest des Zwischenbodenhohlraums 1 um die Ränder der oberen Oberfläche des nicht-strukturellen Elements 7.
Das nicht-strukturelle Element 7 kann in Form einer Lage vorgesehen sein, die plaziert, beschwert oder in anderer Weise befestigt wird auf der Oberfläche des strukturellen Elements 4 derart, daß Luft zwischen der Lage und der Oberfläche strömen kann. Längs des damit ausgebildeten Wegs kann ein Wärmetransfer zwischen der Luft und der Oberfläche des strukturellen Elements 4 gesteigert werden durch Erhöhen der Luftturbulenz und somit des konvektiven Wärmetransfers. Dies kann erreicht werden in einer Reihe von Wegen, einschließlich dem Aufrauhen der Oberfläche oder dem Vorsehen von Vorsprüngen von der Oberfläche oder dem Vorsehen von Befestigungen an der Oberfläche der Lage und/oder des strukturellen Elements, was nachfolgend als Profilierung bezeichnet wird. Zusätzlich zu einer Erhöhung der absoluten Oberflächenrauhigkeit kann ein Aufrauhen auch erreicht werden durch Verengen des Luftströmungsspalts zwischen der Lage und der Oberfläche. Dies vergrößert die relative Rauhigkeit der Oberfläche bezogen auf die Breite des Strömungsspalts, und vergrößert somit die Turbulenz der Luftströmung. Alternativ kann eine offene Matrix oder ein ähnliches Füllmittel zwischen der Lage und dem strukturellen Element eingefügt werden.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Beispiele einer für das nicht-strukturelle Element 7 verwendeten Profilierung. In jedem Fall wird die entlang dem Luftweg passierende Luft durch die Profilierung hin zu der Oberfläche des strukturellen Elements gewendet, um eine Spülung der Oberfläche durch die Luft zu erzeugen, um eine hohe Rate an konvektivem Wärmetransfer zu liefern. Es gibt zahlreiche Weisen, in denen dies erreicht werden kann und die Luftturbulenz erhöht werden kann.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gegebenen Beispiele beschränkt.
Der Abstand zwischen dem nicht-strukturellem Element 7 und der Oberfläche des strukturellen Elements 4, welcher den Luftweg hervorbringt, kann inhärent vorgesehen sein durch das eingesetzte Maß, um den Wärmetransfer zu steigern, oder kann durch alternative Mittel gebildet sein, wie der Verwendung von Trennmitteln.
Wie es wohlbekannt ist, sind Druckabfall und Wärmetransfer durch den gemeinsam zugrundeliegenden Mechanismus turbulenter Luftbewegung verknüpft (Dies ist theoretisch beschrieben durch die "Reynolds-Colburn-Analogie", siehe "Heat Transfer" von J. P. Holman). Dementsprechend ist der Nachteil einer Erhöhung der Turbulenz der Luft zur Steigerung des Wärmetransfers ein Anstieg des differenziellen Drucks und somit der Ventilationsenergie, die zum Treiben der Luftbewegung erforderlich ist. Jede Profilierung des strukturellen oder des nicht- strukturellen Elements sollte daher derart ausgelegt werden, daß eine vernünftige Balance gefunden wird zwischen der Wärmetransfersteigerung und dem Ventilationsenergieverbrauch.
"Admittanz"-Werte, wie diese definiert sind in dem "A3 guide of the Chartered Institute of Building Services Engineers" sind ein Maß der Leitfähigkeit eines Materials unter dynamischen Wärmeflußbedingungen. Für einen 24 Stunden- Lade/Entlade-Zyklus einer dichten Betonplatte ergibt sich typischerweise ein Admittanzwert Yc von 10 bis 20 W/m²K. Dies läßt sich vergleichen mit einem Koeffizienten hs eines konvektiven Wärmetransfers an einer Oberfläche, der normalerweise im Bereich von 1 bis 2 W/m²K liegt. Der Gesamtwärmetransferkoeffizient hsc zwischen der Luft und dem Beton (hs und Yc in Serie) kann angenähert werden durch:
hsc = (hs·Yc)/(hs + Yc)
Normalerweise gilt hs < < Yc, so daß h näherungsweise gleich hs ist und der Koeffizient des oberflächlichen konvektiven Wärmetransfers den Wärmetransfer beherrscht. Von einem Einsatz einer Profilierung zum Erhöhen von hs kann daher erwartet werden, daß der Gesamtwärmetransfer erhöht wird. Die erzielte Verbesserung wird sich jedoch mit steigendem hs verringern, insbesondere wenn hs das Yc übersteigt und Yc der dominierende Faktor wird, der den Wärmetransfer beherrscht. Beispielsweise bewirkt ein Anstieg von hs von Yc auf 2Yc eine 33%- Verbesserung in hsc. Weitere Steigerungen auf 3Yc und 4Yc jedoch werden Verbesserungen von 12% bzw. 7% hervorrufen. Außerdem wird die durch den Wärmetransferprozeß verbrauchte Ventilationsenergie im Verhältnis zu hs ansteigen. Somit gibt es eine abnehmende Verbesserung in der Wärmetransferleistung zu der verbrauchten Ventilationsenergie. Die Stelle, an welcher der Nutzen des verbesserten Wärmetransfers durch den Anstieg in der Ventilationsenergie ausgeglichen wird, variiert von Installation zu Installation, wenngleich von einem Wert von hs zwischen 2Yc und 4Yc angenommen werden kann, daß dieser einen vernünftigen Kompromiß in den meisten Fällen darstellt.
Das in den Fig. 5A und 5B dargestellte System kann in Verbindung mit Steuersperren 8 arbeiten. Wenn Energie geladen oder entladen wird, kann daher eine Anzahl von Sperren 8 derart positioniert werden, daß Zufuhrluft zwischen dem nicht-strukturellen Element 7 und der Gebäudekörperoberfläche zirkuliert wird. Luft passiert von der Zufuhrleitung 2 über den Verbinder 9 zu dem Wärmeaustauschweg und ein gesteigerter Wärmetransfer findet statt zwischen der Luft und der Plattenoberfläche, was eine erhöhte Wärmetransfereffektivität und Lade/Entlade-Leistung schafft.
Umgekehrt, wenn Energie gespeichert wird, so wird keine Luft zwischen dem nicht-strukturellen Element 7 und der Bauwerkskörperoberfläche zirkuliert. Vielmehr werden die Sperren 8 derart positioniert, daß die Luft durch den Bodenhohlraum 1 über der Lage 7 hindurch geleitet wird, wie es in den Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Die Lage mit der Schicht von unten gefangener Luft isoliert das strukturelle Element von der Zufuhrluft, womit eine thermische Isolation erreicht wird und eine Steuerung darüber, wann der Speicher verwendet wird, vereinfacht wird.
Teilweises Laden oder Entladen kann erreicht werden durch Modulation der Sperren 8.
Die Menge an gespeicherter Energie, die aus der unteren Oberfläche der Platte entweicht, wird von der Plattendicke und -leitfähigkeit in Verbindung mit der Länge des Speicher/Entlade-Zyklus, typischerweise ein Tag, abhängen. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, ein Entweichen zu verhindern durch Isolieren der unteren Oberfläche. In anderen Fällen kann der zusätzliche Wärmetransfer an dieser Oberfläche hinsichtlich einer Aufrechterhaltung von komfortablen Bedingungen an dem unteren Boden vorteilhaft sein. Thermisch mit der Erde verbundene Platten stellen einen speziellen Fall mit einer thermischen Speicherkapazität, die höher als normal ist, und mit der Fähigkeit zur Selbstkühlung durch Grundleitung dar. Die dargestellte Ausführungsform stellt ein Mittel bereit zum Kontrollieren eben dieser Kühlquelle.
Eine entsprechende Anordnung kann ebenso Anwendung finden bei Deckenhohlraumversorgungssystemen.
Die bis hierhin beschriebene Systemkonfiguration nutzt einen geleiteten Lufteintritt zu dem Wärmeaustauschweg, wobei Luft um die Ränder in den Bodenhohlraum austritt. Eine geeignetere Anordnung, insbesondere für Leitungsdeckenversorgungssysteme, kann es sein, die Ränder der Lage zu dichten, beispielsweise durch Verwendung von Leitungsband, und sowohl den Lufteintritt als auch den Luftaustritt innerhalb des Deckenhohlraums geleitet zu besitzen. Wie es aus dem in den Fig. 7A und 7B gezeigten Beispiel ersichtlich ist, können die Sperren 8 dann dazu verwendet werden, Luft unter der Lage oder über eine Umgehung zu zirkulieren, wobei die Sperrenpositionen umgekehrt sind. Eine entsprechende Anordnung kann ebenso Anwendung finden in Leitungsbodenversorgungssystemen.
Eine Anordnung mit einem nicht-strukturellen Element, welches sowohl an der oberen als auch der unteren Plattenoberfläche angeordnet ist, ist in den Fig. 8A und 8B gezeigt. Eine Nachtkühlung der Platte wird durchgeführt durch ein dazu bestimmtes System, welches die Luft unter einer Lage an dem Boden der Platte zirkuliert. Die Kühlung wird während des Tages von der Oberseite der Platte extrahiert durch ein Ventilationssystem, welches ähnlich dem bereits beschriebenen ist. Das umgekehrte ist auch möglich, wobei eine Nachtkühlung zu der Oberseite der Platte vorgesehen ist und von der Unterseite extrahiert wird.
Der Vorteil dieser Anordnung ist es, daß der Nachtkühlluftweg separat von dem normalen Ventilationssystem ist, was zu einer Verringerung in dem Ventilationsenergieverbrauch führt. Dies deshalb, weil bei dem normalen Ventilationssystem ein großer Anteil der Ventilationsenergie dazu aufgewendet wird, die Luft durch Filter, Heizspulen, Kühlspulen und dergleichen hindurchzuführen. Im Gegensatz dazu wird keine Heizung oder Kühlung und lediglich eine minimale Filterung bei dem für diesen Zweck vorgesehenen Nachtkühlsystem erfordert.
Dies vorausgeschickt wird im allgemeinen ein zusätzlicher Ventilator für das Nachtkühlungssystem erforderlich sein. Dieser wird jedoch vorzugsweise die Form eines Abzugslüfters 11 annehmen, um die Luft unter die Lage zu ziehen. Auf diese Weise wird die Wärmeaufnahme von dem Ventilator stattfinden, nachdem die Luft unter der Lage passiert ist und wird nicht die aus der Luft verfügbare Kühlung beeinträchtigen. Falls ein Zufuhrlüfter verwendet werden würde, so würde die Wärmeaufnahme von dem Ventilator stattfinden, bevor die Luft unter der Läge passiert. Dies würde die Temperatur der Luft erhöhen und demzufolge die von dieser verfügbare Kühlung verringern.
Die Zufuhrleitung 2a und die Abzugsleitung 12 sind in einer rückwärtigen Umkehranordnung ausgebildet, um eine gute Luftverteilung unter der Lage zu vereinfachen. Sperren 8 und Luftklappen 13 sind gezeigt an dem Einlaß und dem Auslaß.
In einer anderen Anordnung, welche die Erfindung nicht verkörpert, kann das nicht-strukturelle Element dazu verwendet werden, einen zu diesem Zweck vorgesehenen Nachtkühlungsluftweg mit gesteigertem Wärmetransfer über die obere Oberfläche der Platte auszubilden, wie es in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Die untere Oberfläche der Platte kann freiliegend bleiben zu dem unteren Innenraum, in welchem Fall die in der Platte über Nacht gespeicherte Kühlung über diese freiliegende Oberfläche in den Raum eintreten würde. Die Umkehrung dieser Anordnung ist auch möglich, wobei die Nachtkühlung der unteren Oberfläche eine kühle Bodenoberfläche bereitstellt, wobei die Bodenoberfläche entweder direkt dem Raum ausgesetzt ist oder anders ausgelegt ist, um in Verbindung mit einem herkömmlichen Zwischenbodenversorgungssystem zu arbeiten, wie in Fig. 1 dargestellt. Wenngleich es bei dieser Anordnung eine begrenzte Steuerung darüber gibt, wann die Kühlung dem Raum zuzuführen ist, ist die beim Betreiben der Systeme verbrauchte Ventilationsenergie aus den beim obigen Beispiel erwähnten Gründen minimal insofern, als keine Heizung oder Kühlung und lediglich eine minimale Filterung notwendig sind.
Eine Möglichkeit, um eine Steuerung über die Kühlabgabe von der Unterseite der Platte zu erreichen, ist die Installation einer Zwischendecke 14 in dem unteren Innenraum, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.
Lokale Ventilatoren 15 können dann verwendet werden, um Luft zwischen dem Deckenhohlraum 10 und dem Innenraum 5 über Gitter 3 zu zirkulieren, wenn eine Kühlung erforderlich ist. Alternativ kann ein Wärmetransfer an der unteren Oberfläche der Platte gesteigert werden durch eine Zirkulation von Ventilatoren, die in dem unteren Innenraum angeordnet sind und Luft auf die freiliegende Oberfläche blasen. Beide dieser Ansätze haben den zusätzlichen Vorteil einer Vergrößerung der Luftbewegung in dem Raum.
Fig. 11 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, welche eine Variation an dem dedizierten Nachtkühlsystem darstellt, welches eine Luftzirkulation in den besetzten Raum involviert, um die Steuerung darüber zu vereinfachen, wann die Kühlung verwendet wird. Bei Nacht sind die Sperren wie in Fig. 11 gezeigt angeordnet, um Luft unter der Lage zu zirkulieren, um die Platte zu kühlen. Die Luft wird dann abgeleitet ohne in den besetzten Raum einzutreten. Während des Tages sind die Sperren dazu angeordnet, Luft in den besetzten Raum zuzuführen, nachdem diese unter der Lage passiert ist, von wo diese durch irgendwelche anderen Mittel (nicht gezeigt) extrahiert wird. In diesem Fall erfolgen die Kühlungsladung und -entladung beide über die obere Oberfläche der Platte. Das folgliche Erfordernis für einen Filter 16 und den erforderlichen Standard der Filterung wird von Installation zu Installation variieren.
In Fig. 11 ist das System in seiner einfachsten Form gezeigt und würde als solches nur während des Tages arbeiten, wenn eine Kühlung erforderlich ist. Es kann jedoch eine Umgehung zwischen der Zufuhrleitung 2a und der Abzugsleitung 12 unter Verwendung einer Steuersperrenanordnung eingesetzt werden, um zu ermöglichen, daß das System auch eine allgemeine Ventilation bereitstellt. Eine Heizbatterie kann ebenfalls in das System einbezogen werden, um die Luft zu temperieren.
Die Erfindung kann auch in einer ähnlichen Weise in Anwendungen eingesetzt werden, in denen etwas oder die gesamte Luft in dem Bauwerk zurückgeführt wird, anstatt von außen eingeleitet wird. Dies ist besonders geeignet, wenn Heizenergie oder Kühlenergie zu speichern ist, die durch mechanische Mittel erzeugt wird. Die Verwendung von zurückgeführter Luft anstatt Außenluft reduziert das Filtererfordernis und verringert somit den Energieverbrauch.
Zusätzlich zu Boden- und Deckenoberflächen kann das nicht-strukturelle Element auch für andere strukturelle Elemente in einem Bauwerk umfassend Wände eingesetzt werden. In einer derartigen Anwendung ist eine Lagenschicht in einer WandKavität 17 vorgesehen, um das Innenelement 18 einer Außenwand 19 zu kühlen, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.
Das Raumerfordernis von dieser und den anderen Anordnungen, die beschrieben wurden, ist sehr klein, wobei die Dicke des Luftwegs typischerweise in der Größenordnung von 50 mm liegt. Dies macht die beschriebenen Anordnungen geeignet für Nachrüstungszwecke. Außerdem können diese Anordnungen in Verbindung mit einer herkömmlichen natürlichen Ventilation, einer mechanischen Ventilation oder mit Klimatisierungssystemen verwendet werden.
Den bereits beschriebenen Elementen ähnliche nicht-strukturelle Elemente können ebenfalls verwendet werden, um die Leistungseigenschaften von Systemen zu verbessern, welche Energie speichern durch Zirkulieren von Luft durch Hohlkerne in dem Bauwerkskörper, wie demjenigen, das in der GB-A-2,208,922 beschrieben ist. Derartige Anordnungen fallen nicht in den Bereich der Erfindung, sind hier jedoch beschrieben, weil diese zur Veranschaulichung physikalischer Prinzipien dienen, durch welche die Erfindung arbeitet. Bei diesem System, welches in Fig. 13 schematisch gezeigt ist, ist ein einziger kontinuierlicher Luftweg in einer Platte 4 gebildet durch Ausbilden von Biegungen 20 zum miteinander Verbinden von drei länglichen Kernen 21 in Serie. Ein Wärmeaustausch findet statt zwischen der Luft und der Betonplatte beim Passieren der Luft durch die Kerne. Luft tritt in die Kerne ein über Eintrittslöcher 22, 23 und tritt aus über ein Austrittsloch 24, welches jeweils an der Oberseite und der Unterseite der Platte ausgebildet ist. Die restlichen zwei Kerne werden nicht verwendet.
Bei einem derartigen System kann das nicht-strukturelle Element 7 in einer rohrartigen Form verwendet werden, wie es in Fig. 13 angegeben ist, wodurch eine Leitung 25 in den Kernen begrenzt wird. Eine Profilierung ist vorzugsweise an der äußeren Oberfläche der Leitung vorgesehen, um einen Wärmetransfer zwischen der Luft und dem Beton zu steigern. Spiralförmig verlaufende Vorsprünge sind für diese Anwendung besonders geeignet, um eine "Korkenzieher"- Art von Luftbewegung zu erzeugen.
Wenn Wärme geladen/entladen wird, wird die Luft zwischen der Leitung und der Betonoberfläche passieren gelassen, wie es in Fig. 13 angegeben ist. Wenn Heiz- oder Kühlenergie gespeichert wird, wird die Luft durch eine Sperrenanordnung durch die Leitung verteilt. Auf diese Weise isoliert das nicht-strukturelle Element wieder die Luft von der Betonplatte. Eine Modulation zwischen diesen zwei Extremen ermöglicht einen teilweisen Wärmetransfer.
Auf die obige Weise ist es möglich, einen gesteigerten Wärmetransfer zwischen der Luft und dem Beton wie auch eine verbesserte Steuerung darüber vorzusehen, wann dieser Wärmefluß stattfindet. Bei der Auslegung nach dem Stand der Technik wurden große Koeffizienten für einen oberflächlichen konvektiven Wärmetransfer lediglich dann erreicht, wenn die Luftströmung die Richtung ändert, d. h. am Eintritt, am Austritt und an den Biegungen. Im Gegensatz dazu waren die Koeffizienten entlang der geraden Längen ziemlich mäßig und die Energiespeicherung in dem Beton in diesen Bereichen war begrenzt. Die Einbeziehung eines nicht-strukturellen Elements in der beschriebenen Weise steigert den Wärmetransfer entlang der geraden Längen und verbessert die Leistungseigenschaften des Systems.
Das Verfahren nach dem Stand der Technik zum Steuern des Wärmeaustausches zwischen der Luft und dem Beton war außerdem in der GB-A-2,208,922 beschrieben als beruhend auf der Verwendung von zwei Eintrittsstellen, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Wenn Wärme geladen/entladen wurde, wurde Luft über die erste Eintrittsstelle 22 eingeleitet und durch alle drei Luftkerne passieren gelassen. Wenn Heiz- oder Kühlenergie gespeichert wurde, wurde die Luft durch eine Sperrenanordnung zu der zweiten Eintrittsstelle 23 verteilt, von wo aus diese lediglich durch den letzten Kern passieren gelassen wurde. Diese Form der Steuerung hat es ermöglicht, den Wärmeaustausch nach unten zu modulieren auf etwa ein Drittel des vollen Vermögens. Im Gegensatz dazu besitzen Anordnungen, wie sie hier beschrieben sind, das Potential zur Bereitstellung einer Modulation zwischen dem vollen Vermögen und Null.
Sicherlich können die nicht-strukturellen Elemente 7 in einer Form ohne Hohlkern entlang der geraden Längen installiert werden, um in einfacher Weise einen gesteigerten Wärmetransfer zwischen der Luft und dem Beton vorzusehen, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Falls deren Verwendung auf die Kerne beschränkt wird, bei denen die Luftströmung gesteuert wird, den ersten zwei dieser Fälle, so würde die erreichte Modulation eine Verbesserung gegenüber dem Ansatz nach dem Stand der Technik darstellen. Der Wärmetransfer in diesen Kernen wäre erhöht gegenüber demjenigen in dem letzten Kern, über welchen es keine Steuerung gäbe.
Für Fachleute ist es ersichtlich, daß die obigen Ideen für sämtliche Arten von Hohlkernsystemen anwendbar sind, einschließlich "einmal durch"-Systemen, in welchen Luft lediglich durch einen einzigen Kern passieren gelassen wird, und nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt sind.
Das Potential besteht auch für ähnliche Systeme, wie diese für auf Stahl basierende Konstruktionen zu entwickeln sind, wobei die Hohlkerne beispielsweise durch das Stahltragwerk ausgebildet werden können. Die vorliegende Erfindung ist gleichfalls für derartige Systeme anwendbar.
Es wurden eine Reihe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt und es sind zahlreiche Alternativen und Variationen möglich.
Zum Beispiel wurde in einigen Ausführungsformen das strukturelle Element als aus Beton gebildet beschrieben. Die Erfindung kann jedoch gleichfalls für Elemente angewendet werden, die aus anderen Materialien aufgebaut sind, einschließlich Ziegel und Stahl. Steigendes Interesse richtet sich auch auf die Verwendung von Phasenumwandlungsmaterialien (PCMs) zum Speichern von Energie in Gebäuden. Die Forschung geht weiter zur Entwicklung von Wandplatten, Betonblocks und dergleichen, welche PCMs enthalten. Die Erfindung kann verwendet werden, um den Wärmefluß zwischen Luft und diesen Materialien zu steigern und zu kontrollieren. Dementsprechend ist es ersichtlich, daß der Begriff "strukturelles Element" nicht auf diejenigen Elemente beschränkt ist, die lasttragend sind.
Gleichfalls kann das nicht-strukturelle Element, sei es lagenförmig, rohrförmig oder von irgendeiner anderen Gestalt, entweder fest oder flexibel sein, was auch immer für die Anwendung geeignet ist. In einigen Fällen kann es auch lasttragend sein. Dementsprechend ist es ersichtlich, daß der Begriff "nicht- strukturelles Element" nicht auf diejenigen Elemente beschränkt ist, die nicht lasttragend sind. Bei den Ausführungsformen mit Zwischenboden sind flexible Streifen von Lagen hinsichtlich der Einfachheit der Installation vermutlich am besten geeignet. Die meisten Bodensysteme sind mit Lagerungen konstruiert, die gemäß einem quadratischen 600 mm-Gitter beabstandet sind. Deshalb können Streifen von 600 mm Lagenbreite zwischen die Halterungen gelegt werden, während eine Dichtung zwischen benachbarten Streifen und um die Lagerungen herum durch die Verwendung von Leitungsband oder irgendwelchen anderen Dichtmitteln erreicht werden kann. Eine Fixierung der Lage an der Oberfläche wird erforderlich sein, falls das Gewicht der Lage nicht ausreicht, um deren Abheben durch den Druck der darunter befindlichen Luft zu verhindern. Dies kann erreicht werden durch Anbringungen an den Bodenlagerungen.
Eine Fixierung wird auch erforderlich sein für Decken- und Wandanwendungen. Hier kann auch eine steifere Konstruktion geeignet sein. Zu Zwecken der Instandhaltung sind im allgemeinen Fixierungen bevorzugt, welche es ermöglichen, daß die Lage abnehmbar ist, wie Bolzen oder Klemmen.
Eine flexible Konstruktion kann für Hohlkernanwendungen geeignet sein, im besonderen, wenn eine Installation um Biegungen herum erforderlich ist.
Das nicht-strukturelle Element kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgebildet sein. Die wünschenswerten Eigenschaften jedes solchen Materials werden im allgemeinen die Möglichkeit zur Ausbildung mit der notwendigen Profilierung zur Steigerung des Wärmetransfers, thermische Isolationseigenschaften zur Minimierung von Wärmeverlusten im Speichermodus und natürlich geringe Kosten einschließen. Das Material sollte außerdem zur Verwendung in Bauwerken geeignet sein und sollte deshalb kein Brandrisiko darstellen. Potentielle Materialien umfassen PVC, geschäumtes Polystyrol und geschlossenzelligen Schaumkunststoff. Metall, Holz oder Gipsplatten können als Unterlagsmaterialien verwendet werden, wenn ein Grad an Steifigkeit erforderlich ist, um die Fixierung zu unterstützen. Preiswerte Füllstoffe wie Zuschlagsstoffe können auch geeignet sein, um dem nicht-strukturellen Element Gewicht hinzuzufügen und so die Kosten bei Bodenanwendungen durch Vermeidung des Erfordernisses von Fixierungen zu minimieren. Metalltragwerke können verwendet werden, um eine strukturelle Festigkeit bei lasttragenden Anwendungen vorzusehen.
Die Profilierungs- und Isolierungseigenschaften können durch verschiedene Materialien in einer Verbundkonstruktion bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine profilierte Metallage in Verbindung mit einem isolierenden Material wie Steinwolle verwendet werden.

Claims

1. Bauwerksstruktur, umfassend wenigstens ein thermisch massives strukturelles erstes Element aus einem ersten Material, wobei die Struktur wenigstens einen Innenraum begrenzt, der von dem ersten Element getrennt ist durch einen Zwischenbodenhohlraum, eine Wand Kavität oder einen Zwischendeckenhohlraum, wobei der Hohlraum oder die Kavität durch ein zweites Element begrenzt ist, welches ein Zwischenboden, ein Wandelement bzw. eine Zwischendecke ist, wobei die Bauwerksstruktur dadurch gekennzeichnet ist, daß diese ferner umfaßt:

ein nicht-struktureiles drittes Element aus einem zweiten Material, wobei das dritte Element in dem Hohlraum oder der Kavität an einer Oberfläche des ersten Elements angeordnet ist, um einen Wärmeaustauschluftweg dazwischen zu begrenzen; und

Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Weg, wobei die Luft, wenn so selektiert, entlang dem Weg gerichtet wird entweder vor oder nach einem Passieren in den Innenraum.

2. Bauwerksstruktur nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Weg Mittel aufweisen, die einen zweiten Weg für das Passieren von Luft entweder in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus begrenzen, sowie Mittel aufweisen, um selektiv wenigstens einen Anteil der Luft entlang dem zweiten Weg zu richten, wobei der zweite Weg von dem ersten Element thermisch isoliert ist.

3. Bauwerksstruktur nach Anspruch 2 und mit Mitteln zum Mischen der von den ersten und zweiten Wegen austretenden Luft vor dem Passieren der Luft in den Innenraum.

4. Bauwerksstruktur nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der zweite Weg zum Teil begrenzt ist durch eine Oberfläche des dritten Elements, welche von dem ersten Element beabstandet ist.

5. Bauwerksstruktur nach Anspruch 4, wobei das dritte Element aus einem Material oder aus Materialien gebildet ist oder ein Material oder Materialien aufweist, die eine niedrigere thermische Leitfähigkeit aufweisen als das Material, aus welchem das thermisch massive strukturelle Element gebildet ist.

6. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Mittel zum selektiven Richten von Luft entlang dem Wärmeaustauschluftweg dazu ausgebildet sind, ausreichend Luft entlang dem Weg zu richten, derart, daß die in den Innenraum passierende Luft eine vorbestimmte Temperatur besitzt.

7. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei Profilmittel an den ersten und/oder dritten Elementen vorgesehen sind, wobei die Profilmittel sich im allgemeinen transversal zu dem Wärmeaustauschluftweg erstrecken, um die Luft in thermischen Kontakt mit dem ersten Element zu richten.

8. Bauwerksstruktur nach Anspruch 7, wobei die Profilmittel an einer Oberfläche des dritten Elements ausgebildet sind, wobei die Oberfläche bei Gebrauch in einer gegenüberliegenden Beziehung zu einer Oberfläche des ersten Elements angeordnet ist und die Profilmittel als Trennmittel zwischen den beiden dienen.

9. Bauwerksstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine offene Matrix oder ein ähnliches Füllmittel entlang dem Wärmeaustauschluftweg angeordnet ist, um die Turbulenz der dort entlang gerichteten Luft zu erhöhen.

10. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei eine oder mehrere Oberflächen des ersten Elements, die entgegengesetzt zu derjenigen sind, an welcher das dritte Element angeordnet ist, thermisch isoliert sind.

11. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei ein weiteres nicht-strukturelles Element an einer Oberfläche des ersten Elements angeordnet ist, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, an welcher das zweite Element angeordnet ist, wobei das weitere nicht-strukturelle Element mit dem ersten Element einen weiteren Wärmeaustauschluftweg dazwischen begrenzt.

12. Bauwerksstruktur nach Anspruch 11, wobei Heiz- und/oder Kühlenergie zu dem ersten Element übertragen wird, indem Luft entlang einem der ersten oder weiteren Wärmeaustauschluftwege gerichtet wird, und extrahiert wird, indem Luft entlang dem anderen der Wärmeaustauschluftwege gerichtet wird.

13. Bauwerksstruktur nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die von dem weiteren Wärmeaustauschluftweg austretende Luft ausgelassen wird ohne in den Innenraum einzutreten.

14. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das erste Element wenigstens einen Teil einer Wand, eines Bodens oder einer Decke des Innenraums umfaßt.

15. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das erste Element thermisch mit der Erde verbunden ist.

16. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das erste Element aus einem Material gebildet ist, welches ein Phasenumwandlungsmaterial enthält oder welches in der Liste umfassend Beton, Mauerstein und Stahl enthalten ist.

17. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das dritte Element aus einem Material gebildet ist, welches enthalten ist in der Liste umfassend PVC, geschäumtes Polystyrol, geschlossenzelliger Schaumkunststoff, Metall, Holz, Gipsplatte und Steinwolle.

18. Bauwerksstruktur nach einem vorangehenden Anspruch und mit elektrischen, mechanischen oder auf fossilem Kraftstoff basierenden Mitteln zum selektiven Erhöhen oder Verringern der Temperatur der ersten und/oder dritten Elemente.

19. Verfahren zum Steuern der Temperatur eines durch eine Bauwerksstruktur begrenzten Innenraums, die wenigstens ein thermisch massives strukturelles erstes Element aufweist, wobei der Innenraum von dem ersten Element getrennt ist durch einen Zwischenbodenhohlraum, eine Wandkavität oder einen Zwischendeckenhohlraum, wobei der Hohlraum oder die Kavität durch ein zweites Element begrenzt ist, welches ein Zwischenboden, ein Wandelement bzw. eine Zwischendecke ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines nicht-strukturellen dritten Elements in dem Hohlraum oder der Kavität an einer Oberfläche des ersten Elements, derart, daß ein Wärmeaustauschluftweg dazwischen begrenzt wird; und

selektives Richten von Luft entlang dem Weg entweder vor oder nach einem Passieren der Luft in den Innenraum.

20. Verfahren nach Anspruch 19 und umfassend die zusätzlichen Schritte eines Bereitstellens eines zweiten Wegs für das Passieren von Luft entweder in den Innenraum hinein oder aus dem Innenraum heraus, wobei der zweite Weg von dem thermisch massiven strukturellen ersten Element thermisch isoliert ist, und eines selektiven Richtens wenigstens eines Anteils der Luft entlang dem zweiten Weg.