EP2557369A2 - Device for air conditioning an internal area and corresponding method - Google Patents

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EP2557369A2
EP2557369A2 EP12179969A EP12179969A EP2557369A2 EP 2557369 A2 EP2557369 A2 EP 2557369A2 EP 12179969 A EP12179969 A EP 12179969A EP 12179969 A EP12179969 A EP 12179969A EP 2557369 A2 EP2557369 A2 EP 2557369A2
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EP
European Patent Office
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cavity
air
temperature
humidity
interior
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12179969A
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German (de)
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EP2557369A3 (en
Inventor
Armin Stark
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Stark Armin
Eternit AG
Original Assignee
Stark Armin
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Filing date
Publication date
Application filed by Stark Armin filed Critical Stark Armin
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Publication of EP2557369A3 publication Critical patent/EP2557369A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/0227—Ducting arrangements using parts of the building, e.g. air ducts inside the floor, walls or ceiling of a building
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/762—Exterior insulation of exterior walls
    • E04B1/7645—Exterior insulation of exterior walls with ventilation means for the insulation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/02—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings of plastic materials hardening after applying, e.g. plaster
    • E04F13/04—Bases for plaster
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/0263—Insulation for air ducts

Definitions

  • the invention relates to a device for air conditioning an interior, such as a residential or industrial building, and an associated method.
  • heat or cold sources For the air conditioning of interiors, it is known to arrange heat or cold sources in the interior and to insulate this interior by suitable thermal insulation materials from the outside environment. These sources of heat or cold also include large-scale sources, such as underfloor heating or cooling ceilings.
  • large-scale heat or cold sources is that it is possible to work with relatively low temperature differences, and that there are no air flows or drafts which adversely affect the well-being of the persons in the interior.
  • ETIC system For the thermal insulation of buildings, among other things, two construction methods have proved successful, which are known as ETIC system and as a VHF system.
  • thermo insulation composite system thermal insulation composite system
  • a load-bearing wall construction an insulating layer, usually made of a foam-like plastic material - such as polystyrene - applied. Thicknesses of several centimeters or ten centimeters are now common. This construction is advantageous in cold regions, especially in winter, since very effective insulation is possible, which contributes to a considerable reduction in heating costs.
  • VHF ventilated curtain wall.
  • This design provides a load-bearing wall construction with an insulation layer applied to it The main purpose of this construction method is to protect the insulation layer with the curtain wall and to create an aesthetic design of the façade, for example by means of a suspended wooden, clinker or mirrored façade, the cavity between the curtain wall and the façade Insulating level does not or only insignificantly contributes to thermal insulation.
  • the structurally required anchors for the load-bearing substructure of the outer facade represent a typical thermal bridge, as they extend through the insulation layer into the load-bearing wall construction.
  • the object of the invention is therefore to provide a new device for air conditioning an interior and a corresponding method, which / overcomes the aforementioned disadvantages and allows a cost-effective and effective air conditioning of an interior.
  • a further advantage of the invention is that expensive water-carrying lines inside the building are unnecessary for heating purposes, which reduces the risk of consequential damage due to leaks.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a building with the device according to the invention, wherein the insulation plane is omitted.
  • FIG. 1 a plan view of the wall 1 with a supporting wall construction 3 is shown.
  • guide elements 17 are attached, which define a meandering path on the surface of the supporting wall structure 3.
  • the guide elements 17 are also used for fastening an insulating layer. 7
  • this cavity 5 is now tempered by an air flow.
  • a pump, a compressor, a blower or similar air with a preset inlet temperature and inlet humidity in the meandering cavity from one direction and taken on the opposite side of the cavity so that the air sweeps over the load-bearing wall construction and thereby transfers its heat to the load-bearing wall construction, or absorbs and dissipates the heat of the load-bearing wall construction, depending on whether a heating or air-conditioning operation is set.
  • the heat dissipation or air conditioning of the interior is thus over the entire surface of the wall, which is very pleasant from the heat, since no air turbulence arise, and since no hot or cold spots are formed in the room, which can be uncomfortable for the residents.
  • this embodiment offers great advantages because no disturbing radiator or ventilation openings are provided.
  • the supporting wall structure 3 for example a brickwork, has a relatively high thermal conductivity, so that heat can be exchanged effectively between the cavity 5 and the interior.
  • the provided between the cavity 5 and the outer environment insulation layer 7 prevents the heat from the cavity 5 is discharged to the outside, or that in the case of air conditioning, the air heats up in the cavity by the heat in the outdoor area.
  • the masonry of the load-bearing wall construction 3 used, for example, also allows the simple passage of moisture, so that a condensation of water in the interior is avoided. It can thus be ensured that the complete cross section of the wall remains dry.
  • Tables 1 and 2 show calculated or known heat transfer values and temperature profiles for a heating operation.
  • a temperature of 20 ° C at a relative humidity of 50% is set in the interior.
  • the temperature on the outside is about - 10 ° C at a relative humidity of 80%.
  • the air used for the cavity can be set to 40 ° C with a humidity of 60%.
  • Table 2 shows in this connection the transition between the cavity and the outside.
  • Table 2 # material ⁇ [W / mK] R [m2K / W] Temp min [° C] max Weight kg / m 2 Thermal resistance 0.130 38.6 40.0 1 0.1 aluminum foil 160000 0,000 38.6 38.6 2.7 2 1 cm chipboard 0.140 0,071 37.9 38.6 6.5 3 20 cm mineral insulation 0,045 4,444 -8.8 37.9 23.0 4 1 cm Thermal insulation plaster (Perlite, 013) 0.130 0.077 -9.6 -8.8 4.0 Thermal resistance 0,040 -10.0 -9.6 22.1 cm Entire component 4.762 36.2
  • the surface temperature on the inside is 38.6 ° C and the surface temperature on the outside is -9.6 ° C.
  • the insulating layer 7 is constructed in the example shown multi-layered, namely with an aluminum foil, a clamping plate as a stability-giving material, a mineral insulation board of 20 cm thickness and a thermal insulation plaster of 1 cm. This is a preferred option, but by no means restrictive. Other levels of insulation 7 can be used, for example made of Styrofoam with appropriate plates or the like.
  • An advantage of the invention is that the moisture evaporating from the interior does not have to be dissipated through the insulation layer 7 to the outside, since the moisture can be removed with the air flow in the cavity 5. This creates greater flexibility in the selection and use of the insulating layers 7 and insulation materials of the insulating layer 7.
  • FIG. 2 shows a view on a wall of a building accordingly FIG. 1 ,
  • the cross section of the cavity 5 can remain constant.
  • the cavity 5 is to be designed to pass through these obstacles with a sufficient width so as to prevent pronounced bottlenecks in which there is an air jam or turbulence and air velocities Flow noise can come.
  • the device according to the invention is attached to windowless walls or wall sections.
  • FIG. 2 Although it is in FIG. 2 is shown, it is not necessary that a single continuous cavity 5 is provided. It is also possible to provide a plurality of cavities 5 next to each other, and to flow through them individually, with appropriate control means for adjusting the air flows in each cavity 5 should be provided.
  • the pressure difference caused by thermal convection namely the chimney effect
  • Hot air provided at the bottom of the wall will, due to this effect, forcibly rise to the top, causing airflow. This can be used to flow through the cavity 5.
  • FIG. 3 shows a cross section along the line II in FIG. 2 , Here, the load-bearing wall construction 3, the cavity 5 and the insulation layer 7 are clearly visible.
  • FIG. 4 again shows a cross section through FIG. 2 along the line II-II.
  • the guide elements 17 are shown here.
  • the guide elements 17 are also used to attach the insulating layer 7 to the supporting wall structure.
  • the air flow can be fed directly back to a heat source or a geothermal heat exchanger, a solar system or a fossil fireplace in order to be reheated and re-introduced into the cavity 5. It is also possible to pass the air flow through a heat exchanger for heat recovery and then release into the environment, so that only the recovered heat is supplied to the process again.
  • the invention is particularly useful in connection with heating concepts that only reach a relatively low final temperature, such as geothermal plants or solar collectors.
  • means 11 are still provided in order to control the temperature, the flow rate and / or the humidity in the cavity 5.
  • such means may be a normal firing point, which provides correspondingly large amounts of hot air, which then flows through the cavity 5 either due to natural convection or due to the use of a fan at the predetermined flow rate.
  • means may be provided for drying or moistening this air.
  • control can be carried out as a control, in which case via an actuator 15, the inlet temperature, the outlet temperature and / or the flow velocity of the air in the cavity 5 can be controlled.
  • control is due to the temperature and / or humidity in the interior, which is to be conditioned.
  • the entire cavity 5 is divided into a plurality of separate cavities 5a, 5b, 5c, each of which is individually supplied with an air flow.
  • a plurality of fans may be provided, or by suitable flaps or similar Strömungswiederim, the air currents in the individual cavities are adjusted so that a uniform flow through all cavities 5a, 5b, 5c is ensured.

Abstract

The device has a wall, and a supporting wall construction (3) comprising a cavity (5) and a damming plane (7), where the cavity is arranged between the supporting wall construction and the damming plane. A unit e.g. pump, compressor or blower, is provided for flow through of the cavity with air. A control unit controls temperature, flow speed and/or air moisture in the cavity and comprises sensors. A control element regulates inlet temperature, outlet temperature and/or flow speed of the air in the cavity based on temperature and/or air moisture at an inner space. An independent claim is also included for a method for air conditioning of an inner space.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraums, beispielsweise eines Wohn- oder Industriegebäudes, und ein zugehöriges Verfahren.The invention relates to a device for air conditioning an interior, such as a residential or industrial building, and an associated method.

Zur Klimatisierung von Innenräumen ist es bekannt, Wärme- oder Kältequellen in dem Innenraum anzuordnen und diesen Innenraum durch geeignete Dämmmaterialien thermischen gegenüber der Außenumgebung zu isolieren. Zu diesen Wärme- oder Kältequellen gehören auch großflächige Quellen, wie Fußbodenheizungen oder Kühldecken. Ein Vorteil großflächiger Wärme- oder Kältequellen ist es, dass mit relativ niedrigen Temperaturdifferenzen gearbeitet werden kann, und dass es keine Luftströmungen bzw. Zugluft gibt, die das Wohlbefinden der Personen im Innenraum nachteilhaft beeinflussen.For the air conditioning of interiors, it is known to arrange heat or cold sources in the interior and to insulate this interior by suitable thermal insulation materials from the outside environment. These sources of heat or cold also include large-scale sources, such as underfloor heating or cooling ceilings. One advantage of large-scale heat or cold sources is that it is possible to work with relatively low temperature differences, and that there are no air flows or drafts which adversely affect the well-being of the persons in the interior.

Auch ist es aufgrund der stetig steigenden Kosten für Energie ein Bedürfnis, die Klimatisierung bzw. Heizung von Innenräumen sowohl von Wohn- als auch von Industriegebäuden effektiv und kostengünstig zu gestalten. Hierbei ist eine Balance zu erzielen, zwischen den Anforderungen nach einer wirtschaftlichen Betriebsweise einerseits und den Wünschen der Benutzer nach einer angenehmen Atmosphäre im Inneren andererseits.Also, due to the ever increasing cost of energy, it is a need to make the air conditioning or heating of interiors of both residential and industrial buildings effectively and inexpensively. Here, a balance is to be achieved, between the requirements for an economic mode of operation on the one hand, and the wishes of users for a pleasant atmosphere on the inside, on the other hand.

Darüber hinaus sind bauphysikalische Grundvoraussetzungen von großer Bedeutung, insbesondere ist es zu vermeiden, dass im Inneren des Innenraums oder in den Wänden selbst Wasser auskondensiert, was zu erheblichen Schäden, bis hin zur Schimmelbildung, führen kann.In addition, building physics prerequisites are of great importance, in particular it is to be avoided that water condenses inside the interior or in the walls themselves, which can lead to considerable damage, up to the formation of mold.

Für die thermische Isolierung von Gebäuden haben sich u.a. zwei Bauweisen bewährt, die als WDV-System und als VHF-System bekannt sind.For the thermal insulation of buildings, among other things, two construction methods have proved successful, which are known as ETIC system and as a VHF system.

Bei dem WDV-System (Wärmedämmverbundsystem) ist auf einer tragenden Wandkonstruktion direkt eine Dämmebene, meist aus einem schaumartigen Kunststoffmaterial - wie Styropor - aufgebracht. Dämmstärken von mehreren Zentimetern oder zehn Zentimetern sind inzwischen üblich. Diese Bauweise ist in kalten Regionen, insbesondere im Winter, von Vorteil, da sehr effektive Isolierungen möglich sind, die zu einer beachtlichen Reduzierung der Heizkosten beitragen.In the ETIC system (thermal insulation composite system) is directly on a load-bearing wall construction an insulating layer, usually made of a foam-like plastic material - such as polystyrene - applied. Thicknesses of several centimeters or ten centimeters are now common. This construction is advantageous in cold regions, especially in winter, since very effective insulation is possible, which contributes to a considerable reduction in heating costs.

Aufgrund der starken Dämmung an der Außenseite ist es jedoch ein Problem, dass im Sommer, wenn sich die tragende Wandkonstruktion einmal aufgeheizt hat, die Wärme nur an den Innenraum abgegeben werden kann, da die Dämmebene nach außen ein schnelles Auskühlen verhindert.Due to the strong insulation on the outside, however, it is a problem that in the summer, when the load-bearing wall construction has once heated, the heat can be delivered only to the interior, since the insulation level prevents a rapid cooling to the outside.

Ein weiterer Nachteil liegt in der dichten Konstruktionsweise. Im Innenraum entstehender Wasserdampf kann nicht frei durch den Wandquerschnitt diffundieren. Bei ungünstigen thermischen Randbedingungen kann es zu einer Auskondensation und damit im schlimmsten Fall zur Schimmelpilzbildung kommen.Another disadvantage is the dense construction. Water vapor arising in the interior can not freely diffuse through the wall cross-section. In the case of unfavorable thermal boundary conditions, condensation may occur and, in the worst case, lead to mold fungus formation.

Eine Alternative bzw. ergänzende Bauweise ist die sogenannte VHF-System. Die Abkürzung VHF steht für vorgehängte hinterlüftete Fassade". Diese Bauweise sieht eine tragende Wandkonstruktion mit einer darauf aufgebrachten Dämmebene vor. An der Außenseite der Dämmebene ist mit einem dazwischen liegenden Hohlraum eine vorgehängte Fassade aufgebracht. Beispielsweise können einzelne Fassadenelemente über Anker mit dem dazwischen liegenden Hohlraum vor die Dämmebene gehängt werden. Diese Bauweise zielt in erster Linie auf einen Schutz der Dämmebene durch die vorgehängte Fassade und auf eine ästhetische Gestaltung der Fassade, beispielsweise durch eine vorgehängte Holz-, Klinker- oder Spiegelfassade. Der Hohlraum zwischen der vorgehängten Fassade und der Dämmebene trägt nicht oder nur unwesentlich zur Wärmedämmung bei.An alternative or supplementary construction is the so-called VHF system. The abbreviation VHF stands for ventilated curtain wall. "This design provides a load-bearing wall construction with an insulation layer applied to it The main purpose of this construction method is to protect the insulation layer with the curtain wall and to create an aesthetic design of the façade, for example by means of a suspended wooden, clinker or mirrored façade, the cavity between the curtain wall and the façade Insulating level does not or only insignificantly contributes to thermal insulation.

Die konstruktiv erforderlichen Anker für die tragende Unterkonstruktion der äußeren Fassade stellen allerdings eine typische Wärmebrücke dar, da sie durch die Dämmebene hindurch in die tragende Wandkonstruktion reichen.However, the structurally required anchors for the load-bearing substructure of the outer facade represent a typical thermal bridge, as they extend through the insulation layer into the load-bearing wall construction.

Auch hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes hat diese Bauweise gegenüber dem WDV-System nur geringe Vorteile.Also in terms of summer heat protection, this construction compared to the ETICS system has only minor advantages.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraums und ein entsprechendes Verfahren bereit zu stellen, die/das die vorgenannten Nachteile überwindet und eine kostengünstige und effektive Klimatisierung eines Innenraums ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a new device for air conditioning an interior and a corresponding method, which / overcomes the aforementioned disadvantages and allows a cost-effective and effective air conditioning of an interior.

Es ist insbesondere ein Vorteil der Erfindung, eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraums und ein entsprechendes Verfahren bereit zu stellen, die/das eine großflächige Wärmequelle für den Innenraum ohne störende Einbauten ermöglicht, und die/das mit einer geringen Temperaturdifferenz zwischen der gewünschten Innenraumtemperatur und der Temperatur eines Heizmediums betrieben werden kann.It is in particular an advantage of the invention to provide an apparatus for air conditioning of an interior space and a corresponding method which allows a large-scale heat source for the interior without disturbing installations, and which with a small temperature difference between the desired interior temperature and the Temperature of a heating medium can be operated.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass aufwendige wasserführende Leitungen im Inneren des Gebäudes für Heizzwecke unnötig sind, was das Risiko von Folgeschäden durch Lecks verringert.A further advantage of the invention is that expensive water-carrying lines inside the building are unnecessary for heating purposes, which reduces the risk of consequential damage due to leaks.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des beiliegenden Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 9. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.The object is achieved by a device with the features of the attached claim 1 or by a method with the steps of claim 9. The subclaims relate to further advantageous aspects of the invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Ausführungsform und der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine perspektivische Ansicht eines Gebäudes mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Dämmebene weggelassen ist;
Fig. 2
eine Schnittansicht einer Wand des Gebäudes aus Fig. 1, wobei die Schnittebene parallel zur tragenden Wandkonstruktion im Hohlraum liegt;
Fig. 3
einen Querschnitt entlang einer Linie A-A in Fig. 2;
Fig. 4
einen Querschnitt entlang einer Linie B-B in Fig. 2.
The invention will be described in detail below with reference to an embodiment and the accompanying drawings. In the drawings show:
Fig. 1
a perspective view of a building with the device according to the invention, wherein the insulation plane is omitted;
Fig. 2
a sectional view of a wall of the building Fig. 1 wherein the sectional plane is parallel to the supporting wall construction in the cavity;
Fig. 3
a cross section along a line AA in Fig. 2 ;
Fig. 4
a cross section along a line BB in Fig. 2 ,

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gebäudes mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Dämmebene weggelassen ist. FIG. 1 shows a perspective view of a building with the device according to the invention, wherein the insulation plane is omitted.

In der Zeichnung ist eine Aufsicht auf die Wand 1 mit einer tragenden Wandkonstruktion 3 gezeigt. Auf der tragenden Wandkonstruktion 3 sind Leitelemente 17 angebracht, die einen mäanderförmigen Weg auf der Oberfläche der tragenden Wandkonstruktion 3 festlegen. Die Leitelemente 17 dienen auch zur Befestigung einer Dämmebene 7.In the drawing, a plan view of the wall 1 with a supporting wall construction 3 is shown. On the supporting wall construction 3 guide elements 17 are attached, which define a meandering path on the surface of the supporting wall structure 3. The guide elements 17 are also used for fastening an insulating layer. 7

Auf dieser Art entsteht zwischen der tragenden Wandkonstruktion 3 und der Dämmebene 7 ein Hohlraum 5, der durch die Leitelemente 17 mäanderförmig unterteilt ist.In this way arises between the load-bearing wall construction 3 and the insulating layer 7, a cavity 5, which is divided by the guide elements 17 meandering.

Erfindungsgemäß wird nun dieser Hohlraum 5 durch einen Luftstrom temperiert. Hierzu wird durch nicht gezeigte Mittel 9, beispielsweise eine Pumpe, ein Kompressor, ein Gebläse oder ähnliches Luft mit einer voreingestellten Einlasstemperatur und Einlassfeuchtigkeit in den meanderförmigen Hohlraum von einer Richtung eingebracht und auf der entgegengesetzten Seite des Hohlraums entnommen, so dass die Luft über die tragende Wandkonstruktion hinweg streicht und dabei ihre Wärme an die tragende Wandkonstruktion abgibt, bzw. die Wärme der tragenden Wandkonstruktion aufnimmt und abführt, je nachdem, ob ein Heiz- oder Klimatisierungsbetrieb eingestellt wird.According to the invention, this cavity 5 is now tempered by an air flow. For this purpose, by means not shown 9, for example a pump, a compressor, a blower or similar air with a preset inlet temperature and inlet humidity in the meandering cavity from one direction and taken on the opposite side of the cavity, so that the air sweeps over the load-bearing wall construction and thereby transfers its heat to the load-bearing wall construction, or absorbs and dissipates the heat of the load-bearing wall construction, depending on whether a heating or air-conditioning operation is set.

Die Wärmeabgabe bzw. Klimatisierung des Innenraums erfolgt somit über die gesamte Fläche der Wand, was sehr angenehm von der Wärmeabgabe ist, da keine Luftverwirbelungen entstehen, und da auch keine heißen oder kalten Punkte im Raum gebildet werden, die unangenehm für die Bewohner sein können.The heat dissipation or air conditioning of the interior is thus over the entire surface of the wall, which is very pleasant from the heat, since no air turbulence arise, and since no hot or cold spots are formed in the room, which can be uncomfortable for the residents.

Auch hinsichtlich der Nutzung und Möblierung des Innenraums bietet diese Ausgestaltung große Vorteile, weil keine störenden Heizkörper oder Lüftungsöffnungen vorgesehen sind.Also with regard to the use and furnishing of the interior, this embodiment offers great advantages because no disturbing radiator or ventilation openings are provided.

Die gleiche Wand 1, die im Winter als Heizelement funktioniert, kann im Sommer gut als Flächenkühlung eingesetzt werden.The same wall 1, which works as a heating element in winter, can be used well in summer as surface cooling.

Die tragende Wandkonstruktion 3, beispielsweise ein Ziegelmauerwerk, hat eine relativ große Wärmeleitfähigkeit, so dass Wärme effektiv zwischen dem Hohlraum 5 und dem Innenraum ausgetauscht werden kann.The supporting wall structure 3, for example a brickwork, has a relatively high thermal conductivity, so that heat can be exchanged effectively between the cavity 5 and the interior.

Die zwischen dem Hohlraum 5 und der äußeren Umgebung vorgesehene Dämmebene 7 verhindert, dass die Wärme aus dem Hohlraum 5 nach Außen abgegeben wird, bzw. dass im Fall der Klimatisierung sich die Luft im Hohlraum durch die Wärme im Außenbereich aufheizt.The provided between the cavity 5 and the outer environment insulation layer 7 prevents the heat from the cavity 5 is discharged to the outside, or that in the case of air conditioning, the air heats up in the cavity by the heat in the outdoor area.

Das beispielsweise verwendete Mauerwerk der tragenden Wandkonstruktion 3 erlaubt darüber hinaus auch den einfachen Durchtritt von Feuchtigkeit, so dass eine Kondensation von Wasser im Innenraum vermieden wird. Es kann somit sichergestellt werden, dass der komplette Querschnitt der Wand trocken bleibt.The masonry of the load-bearing wall construction 3 used, for example, also allows the simple passage of moisture, so that a condensation of water in the interior is avoided. It can thus be ensured that the complete cross section of the wall remains dry.

Die folgenden Tabellen 1 und 2 zeigen berechnete bzw. bekannte Wärmeübergangswerte und Temperaturprofile für einen Heizbetrieb. Hierbei wird angenommen, dass im Innenraum eine Temperatur von 20°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % einzustellen ist. Die Temperatur auf der Außenseite beträgt ca. - 10°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80%. Tabelle 1 # Material λ [W/mK] R [m2K/W] Temp min [°C] max Gewicht kg/m2 Wärmeübergangswiderstand 0,130 20,0 25,1 1 1,5cm Zementputz 1.400 0,011 25,1 25,5 30,0 2 24 cm Kalksandstein 0,990 0,242 25,5 34,9 432,0 Wärmeübergangswiderstand 0,130 34,9 40,0 3 1,0E-5 cm Hinterlüftung (Außenluft) 40,0 0,0 25,50001 cm Gesamtes Bauteil 0,513 462,00 The following Tables 1 and 2 show calculated or known heat transfer values and temperature profiles for a heating operation. Here, it is assumed that a temperature of 20 ° C at a relative humidity of 50% is set in the interior. The temperature on the outside is about - 10 ° C at a relative humidity of 80%. Table 1 # material λ [W / mK] R [m2K / W] Temp min [° C] max Weight kg / m 2 Thermal resistance 0.130 20.0 25.1 1 1.5cm cement plaster 1400 0.011 25.1 25.5 30.0 2 24 cm calcareous sandstone 0.990 0,242 25.5 34.9 432.0 Thermal resistance 0.130 34.9 40.0 3 1.0E-5 cm Rear ventilation (outside air) 40.0 0.0 25.50001 cm Entire component 0.513 462.00

Die für den Hohlraum eingesetzte Luft kann auf 40°C bei einer Luftfeuchtigkeit von 60 % eingestellt werden.The air used for the cavity can be set to 40 ° C with a humidity of 60%.

Oberflächentemperatur auf der Innenseite beträgt 25,1°C, die Oberflächentemperatur auf der Außenseite 34,9°C. Die Heizleistung liegt bei U=1,95 W%m2K.Surface temperature on the inside is 25.1 ° C, the surface temperature on the outside 34.9 ° C. The heating power is U = 1.95 W% m 2 K.

Tabelle 2 zeigt in diesem Zusammenhang den Übergang zwischen dem Hohlraum und der Außenseite. Tabelle 2 # Material λ [W/mK] R [m2K/W] Temp min [°C] max Gewicht kg/m2 Wärmeübergangswiderstand 0,130 38,6 40,0 1 0,1 Alufolie 160,000 0,000 38,6 38,6 2,7 2 1 cm Spanplatte 0,140 0,071 37,9 38,6 6,5 3 20 cm Mineraldämmplatte 0,045 4,444 -8,8 37,9 23,0 4 1 cm Wärmedämmputz (Perlite, 013) 0,130 0,077 -9,6 -8,8 4,0 Wärmeübergangswiderstand 0,040 -10,0 -9,6 22,1 cm Gesamtes Bauteil 4,762 36,2 Table 2 shows in this connection the transition between the cavity and the outside. Table 2 # material λ [W / mK] R [m2K / W] Temp min [° C] max Weight kg / m 2 Thermal resistance 0.130 38.6 40.0 1 0.1 aluminum foil 160000 0,000 38.6 38.6 2.7 2 1 cm chipboard 0.140 0,071 37.9 38.6 6.5 3 20 cm mineral insulation 0,045 4,444 -8.8 37.9 23.0 4 1 cm Thermal insulation plaster (Perlite, 013) 0.130 0.077 -9.6 -8.8 4.0 Thermal resistance 0,040 -10.0 -9.6 22.1 cm Entire component 4.762 36.2

Hier liegt die Oberflächentemperatur auf der Innenseite bei 38,6°C und die Oberflächentemperatur auf der Außenseite bei -9,6°C. Der Wärmeverlust beträgt U=0,21 W/m2K und ist damit nur 10% gegenüber der Heizleistung.Here the surface temperature on the inside is 38.6 ° C and the surface temperature on the outside is -9.6 ° C. The heat loss is U = 0.21 W / m 2 K and is thus only 10% compared to the heating power.

Es ist mit diesem System eine effektive und komfortable Heizung möglich.It is possible with this system an effective and comfortable heating.

Die Dämmebene 7 ist in dem gezeigten Beispiel mehrschichtig aufgebaut, nämlich mit einer Aluminiumfolie, einer Spannplatte als Stabilität gebendem Material, einer Mineraldämmplatte von 20 cm Dicke sowie einem Wärmedämmputz von 1 cm. Dies ist eine bevorzugte Möglichkeit, jedoch keineswegs beschränkend. Andere Dämmebenen 7 können eingesetzt werden, beispielsweise aus Styropor mit entsprechenden Platten oder ähnliches.The insulating layer 7 is constructed in the example shown multi-layered, namely with an aluminum foil, a clamping plate as a stability-giving material, a mineral insulation board of 20 cm thickness and a thermal insulation plaster of 1 cm. This is a preferred option, but by no means restrictive. Other levels of insulation 7 can be used, for example made of Styrofoam with appropriate plates or the like.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die aus dem Innenraum verdünstende Feuchtigkeit nicht durch die Dämmebene 7 nach Außen abgeführt werden muss, da die Feuchtigkeit mit den Luftstrom im Hohlraum 5 abtransportiert werden kann. Dies schafft eine größere Flexibilität bei der Auswahl und dem Einsatz der Dämmebenen 7 und Isoliermaterialien der Dämmebene 7.An advantage of the invention is that the moisture evaporating from the interior does not have to be dissipated through the insulation layer 7 to the outside, since the moisture can be removed with the air flow in the cavity 5. This creates greater flexibility in the selection and use of the insulating layers 7 and insulation materials of the insulating layer 7.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf einer Wand eines Gebäudes entsprechend Figur 1. In dem gezeigten Ausschnitt in Figur 2 sind keine Fenster oder Türen vorgesehen. Dies ist bevorzugt, da hier der Querschnitt des Hohlraums 5 konstant bleiben kann. Wenn Fenster oder Türen vorgesehen sind, ist der Hohlraum 5 so zu gestalten, dass er mit einer ausreichenden Breite an diesen Hindernissen vorbeiführt, um so verhindern, dass sich ausgeprägte Engstellen bilden, in denen es zu einem Luftstau bzw. zu erhöhten Luftgeschwindigkeiten mit Turbulenzen und Strömungsgeräuschen kommen kann. Vorzugsweise wird deshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung an fensterlosen Wänden oder Wandabschnitten angebracht. FIG. 2 shows a view on a wall of a building accordingly FIG. 1 , In the detail shown in FIG. 2 There are no windows or doors. This is preferred because here the cross section of the cavity 5 can remain constant. If windows or doors are provided, the cavity 5 is to be designed to pass through these obstacles with a sufficient width so as to prevent pronounced bottlenecks in which there is an air jam or turbulence and air velocities Flow noise can come. Preferably, therefore, the device according to the invention is attached to windowless walls or wall sections.

Obwohl es in Figur 2 gezeigt ist, ist es nicht notwendig, dass ein einziger durchgehender Hohlraum 5 vorgesehen ist. Es ist ebenso möglich, mehrere Hohlräume 5 nebeneinander vorzusehen, und diese einzeln zu durchströmen, wobei entsprechende Steuermittel zum Einstellen der Luftströme in jedem Hohlraum 5 vorgesehen sein sollten.Although it is in FIG. 2 is shown, it is not necessary that a single continuous cavity 5 is provided. It is also possible to provide a plurality of cavities 5 next to each other, and to flow through them individually, with appropriate control means for adjusting the air flows in each cavity 5 should be provided.

Als Mittel 9 zum Bereitstellen des Luftstroms kann anstelle eines Kompressors oder Gebläses auch der durch thermische Konvektion hervorgerufene Druckunterschied, nämlich der Kamineffekt, ausgenutzt werden. An der Unterseite der Wand bereitgestellte warme Luft wird aufgrund dieses Effekts zwangsweise nach Oben steigen, und somit eine Luftströmung verursachen. Dies kann benutzt werden, um den Hohlraum 5 zu durchströmen.As means 9 for providing the air flow, the pressure difference caused by thermal convection, namely the chimney effect, can also be utilized instead of a compressor or blower. Hot air provided at the bottom of the wall will, due to this effect, forcibly rise to the top, causing airflow. This can be used to flow through the cavity 5.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Figur 2. Hierbei sind die tragende Wandkonstruktion 3, der Hohlraum 5 und die Dämmebene 7 gut zu erkennen. FIG. 3 shows a cross section along the line II in FIG FIG. 2 , Here, the load-bearing wall construction 3, the cavity 5 and the insulation layer 7 are clearly visible.

Figur 4 wiederum zeigt einen Querschnitt durch Figur 2 entlang der Linie II-II. Neben der tragenden Wandkonstruktion 3, dem Hohlraum 5 und der Dämmebene 7 sind hier die Leitelemente 17 gezeigt. Die Leitelemente 17 dienen auch zur Befestigung der Dämmebene 7 an der tragenden Wandkonstruktion 3. FIG. 4 again shows a cross section through FIG. 2 along the line II-II. In addition to the load-bearing wall construction 3, the cavity 5 and the insulation layer 7, the guide elements 17 are shown here. The guide elements 17 are also used to attach the insulating layer 7 to the supporting wall structure. 3

Unter den vereinfachten Annahmen einer turbulenten, aber stationären und adiabaten Strömung sowie unter Anwendung der Stromfadentheorie kann gezeigt werden, dass bei einer Wandlänge von 7,20 m, eine Wandhöhe von 4 m, einem Querschnitt des Luftkanals von 80 cm bei einer Dicke von 4 cm, der Druckabfall zwischen der Eingangs- und Ausgangsseite des mäanderförmigen Hohlraums aus Figur 2 im Bereich von ca. 20 Pascal liegt. Hier zeigen sich die Vorteile der Durchströmung des Hohlraums 5 mit Luft, die gegenüber Wasser aufgrund der wesentlich geringeren Dichte einen nur sehr geringen Druckverlust zeigt.Under the simplified assumptions of a turbulent, but steady and adiabatic flow and using the current thread theory can be shown that at a wall length of 7.20 m, a wall height of 4 m, a cross section of the air duct of 80 cm at a thickness of 4 cm , the pressure drop between the input and output side of the meandering cavity FIG. 2 in the range of about 20 Pascal. Here are the advantages of the flow through the cavity 5 with air, compared to water due to the much lower density shows only a very small pressure loss.

Der Luftstrom kann nach dem Verlassen des Hohlraums 5 direkt wieder einer Wärmequelle bzw. einem Wärmetauscher einer Geothermie, einer Solaranlage oder einer fossilen Feuerstelle zugeführt werden, um wieder aufgeheizt und erneut in den Hohlraum 5 eingebracht zu werden. Es ist auch möglich, den Luftstrom über einen Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung zu leiten und dann in die Umgebung abzugeben, so dass nur die zurückgewonnene Wärme dem Prozess erneut zugeführt wird.After leaving the cavity 5, the air flow can be fed directly back to a heat source or a geothermal heat exchanger, a solar system or a fossil fireplace in order to be reheated and re-introduced into the cavity 5. It is also possible to pass the air flow through a heat exchanger for heat recovery and then release into the environment, so that only the recovered heat is supplied to the process again.

Aufgrund der relativ niedrigen Temperatur des Luftstroms von beispielsweise 40°C ist die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit Heizungskonzepten nützlich, die nur eine relativ niedrig Endtemperatur erreichen, wie etwa Geothermieanlagen oder Solarkollektoren.Due to the relatively low temperature of the air flow, for example 40 ° C, the invention is particularly useful in connection with heating concepts that only reach a relatively low final temperature, such as geothermal plants or solar collectors.

Wie vorangehend gezeigt wurde, kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine effektive Möglichkeit zur Klimatisierung eines Innenraums eines Hauses bereitgestellt werden.As has been shown above, with the device according to the invention an effective possibility for the air conditioning of an interior of a house can be provided.

Vorzugsweise werden erfindungsgemäß noch Mittel 11 bereitgestellt, um die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Luftfeuchtigkeit im Hohlraum 5 zu steuern. Derartige Mittel können einerseits eine normale Feuerungsstelle sein, die entsprechend große Mengen heißer Luft bereitstellt, die dann entweder aufgrund der natürlichen Konvektion oder aufgrund mit Hilfe eines Gebläses mit der vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit durch den Hohlraum 5 strömt. Falls es erforderlich ist, können Mittel zum Trocknen oder zum Befeuchten dieser Luft vorgesehen werden.Preferably, according to the invention, means 11 are still provided in order to control the temperature, the flow rate and / or the humidity in the cavity 5. On the one hand, such means may be a normal firing point, which provides correspondingly large amounts of hot air, which then flows through the cavity 5 either due to natural convection or due to the use of a fan at the predetermined flow rate. If necessary, means may be provided for drying or moistening this air.

Weiter bevorzugt ist es, zusätzlich Sensoren 13 bereitzustellen, um die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Luftfeuchtigkeit zu erfassen. Die Steuerung kann als Regelung ausgeführt werden, wobei dann über ein Stellglied 15 die Einlasstemperatur, die Auslasstemperatur und/oder die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Hohlraum 5 geregelt werden kann.It is further preferred to additionally provide sensors 13 in order to increase the temperature, the flow velocity and / or the humidity to capture. The control can be carried out as a control, in which case via an actuator 15, the inlet temperature, the outlet temperature and / or the flow velocity of the air in the cavity 5 can be controlled.

Weiter bevorzugt erfolgt die Regelung aufgrund der Temperatur und/oder der Luftfeuchte im Innenraum, der zu klimatisieren ist.More preferably, the control is due to the temperature and / or humidity in the interior, which is to be conditioned.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der gesamte Hohlraum 5 in mehrere getrennte Hohlräume 5a, 5b, 5c unterteilt, die jeweils individuell mit einem Luftstrom versorgt werden. Hierzu können entweder mehrere Gebläse vorgesehen sein, oder durch geeignete Klappen oder ähnliche Strömungswiederstände können, die Luftströme in den einzelnen Hohlräumen so eingestellt werden, dass eine gleichmäßige Durchströmung aller Hohlräume 5a, 5b, 5c gewährleistet wird.In a preferred embodiment, the entire cavity 5 is divided into a plurality of separate cavities 5a, 5b, 5c, each of which is individually supplied with an air flow. For this purpose, either a plurality of fans may be provided, or by suitable flaps or similar Strömungswiederstände, the air currents in the individual cavities are adjusted so that a uniform flow through all cavities 5a, 5b, 5c is ensured.

Obwohl die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass diverse weitere Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Beispielsweise könnte im Kühlbetrieb die Strömungsrichtung umgekehrt werden, so dass von einem oberen Auslass des Hohlraums 5 zu einem unteren Auslass des Hohlraums 5 die Durchströmung erfolgt. Dies hätte den Vorteil, dass die natürliche Konvektion und der Dichteunterschied von warmer und kalter Luft die Durchströmung unterstützt, und weniger Energie für ein Gebläse benötigt wird.Although the invention has been described in terms of a preferred embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that various other modifications and changes can be made. For example, in the cooling mode, the flow direction could be reversed, so that from an upper outlet of the cavity 5 to a lower outlet of the cavity 5, the flow occurs. This would have the advantage that the natural convection and the difference in density of warm and cold air supports the flow, and less energy is needed for a blower.

Claims (11)

Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraumes mit: einer Wand (1), die eine tragende Wandkonstruktion (3) einen Hohlraum (5) und eine Dämmebene (7) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) zwischen der tragenden Wandkonstruktion (3) und der Dämmebene (7) angeordnet ist; wobei die Vorrichtung zur Klimatisierung des Weiteren Mittel (9) zum Durchströmen des Hohlraums (5) mit Luft aufweist. Device for conditioning an interior space with: a wall (1) having a load-bearing wall construction (3) a cavity (5) and an insulating layer (7); characterized in that the cavity (5) between the supporting wall construction (3) and the insulating layer (7) is arranged; the device for air conditioning further comprising means (9) for flowing the cavity (5) with air. Vorrichtung, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (11) zur Steuerung der Temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Hohlraum (5).Device according to claim 1, characterized by means (11) for controlling the temperature, the flow rate and / or the humidity in the cavity (5). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zur Steuerung Sensoren (13) zum Erfassen von Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und/oder Luftfeuchtigkeit aufweisen.Apparatus according to claim 2, characterized in that the means (11) for controlling sensors (13) for detecting temperature, flow velocity and / or humidity have. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zur Steuerung als Regelung ausgeführt sind, wobei über ein Stellglied (15) die Einlasstemperatur, die Auslasstemperatur und/oder Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Hohlraum (5) geregelt wird.Apparatus according to claim 3, characterized in that the means (11) are designed for control as a control, wherein via an actuator (15), the inlet temperature, the outlet temperature and / or flow rate of the air in the cavity (5) is controlled. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung beruhend auf der Temperatur und/oder Luftfeuchte im Innenraum erfolgt.Apparatus according to claim 4, characterized in that the control is based on the temperature and / or humidity in the interior. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) durch Leitelemente (17) meanderförmig unterteilt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (5) by guide elements (17) is divided in a meandering manner. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) in mehrere voneinander getrennte Hohlräume (5a, 5b, 5c) unterteilt ist, die jeweils individuell mit einem Luftstrom versorgt werden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity (5) into a plurality of separate cavities (5a, 5b, 5c) is divided, which are each supplied individually with an air flow. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) zum Durchströmen des Hohlraums (5) mit Luft örtlich bedingte Temperaturunterschiede zur Strömungserzeugung nutzt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means (9) for flowing through the cavity (5) with air utilizes local temperature differences for generating the flow. Verfahren zur Klimatisierung eines Innenraumes, der von einer Wand (1) begrenzt wird, die eine tragende Wandkonstruktion (3) einen Hohlraum (5) und eine Dämmebene (7) aufweist, wobei der Hohlraum zwischen der tragenden Wandkonstruktion (3) und der Dämmebene (7) angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
Luft den Hohlraum (5) durchströmt.Method for air-conditioning an interior bounded by a wall (1) comprising a supporting wall construction (3), a cavity (5) and an insulating layer (7), the cavity between the supporting wall construction (3) and the insulation layer (3) 7) is arranged;
characterized in that
Air flows through the cavity (5). Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt: Steuern der Temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Hohlraum (5). Method according to claim 9, characterized by the step: Controlling the temperature, flow rate and / or humidity in the cavity (5). Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt: Regeln der Temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Hohlraum (5) in Abhängigkeit der Temperatur und/oder Luftfeuchte im Innenraum. Method according to claim 10, characterized by the step: Controlling the temperature, the flow rate and / or the humidity in the cavity (5) as a function of the temperature and / or humidity in the interior.
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